PCB厂生产自动化的实现方式！景旺江西二期自动化实例
(一) PCB生产自动化的实现方式
如今的PCB行业，市场竞争更加激烈，人工成本不再廉价，材料成本难以下降，行业利润率变得更加透明化，企业要想突出重围必须探索新的生产模式。
此外，由于消费者的喜好瞬息万变、电子产品生命周期越来越短，客制化产品日趋多样，客户给予的生产时间越来越少（比如某公司生产的高密度双面板订单，原来客户要求交期8-10天，现在要求4-5天），PCB厂商必须随时面对多样的订单和生产方式、良率的控制，以及备料库存压力等问题，多品类、快速化的生产模式成为PCB制造的趋势之一。
目前PCB制造已经从单台设备、单种工艺技术先进性的竞争（外资厂开始较早），转向了综合产线智能化的竞争（新模式，陆资厂正在逐步实现）。
PCB自动化生产的实现方式可以概括为3个方面：机器代人、标准化、信息化
机器代人
Eg1：PCB分板和测试
存在的问题：大批量电子组装生产工艺上的一步重要工序。分板的传统设备为冲压式分板机，人工取放存在安全隐患，粉屑对人体有害，劳动强度大人力成本高。
改进方式：PCB板集装箱推板机替代人工送料；机器人替代人工裂板分料，减少安全隐患；设计复合模具裂板，将分裂后产品和边料留在模具上；利用多组真空吸盘分开收集边料和产品；机器人自动取放产品进行测试，将良品和不良品分开智能放置；自动测试治具替代老师手绘测试治具。
设备经过改造后基本工艺流程：批量PCB 6连板来料放入集装箱内，推板机1分片对产品自动送料——机械手4自动取放料——分板冲床5自动冲压分板——机械手4自动取放料——交叉传送机7送料——六轴取放料机械手8取放料——自动扫描、测试——良品或不良品分别收集于1号盘或2号盘内，整个过程全自动生产。
效果：根据产业调研，设备商和PCB制造商合作开发的该分板和测试设备自动化改造后,UPH达到1500PCS／时，日产出30000PCS，节省人力22人／天，至少可节省人工成本100万元／年。（UPH：每小时产出；PCS：件）
Eg2：六轴多关节机器人用于AOI检测工序
存在的问题：传统的AOI扫描机器靠人工放板、翻板和收板，一人看管两台机器，重复动作，刚制作好的线路板散发刺激性气味，AOI扫描机散发的红外光对人体也有伤害。
改进方式：用一台6轴多关节机器人替代工人负责两台AOI的放、翻、收板。
效果：每班可完成7百多块PCB硬板的收放，综合效率达到1块/min（包括AOI扫描时间）。每班节省人力2人，合计减少人力4人，并能防止刮伤和人员漏失。
Eg3：SCARA机器人用于线路板线圈检测工序
存在的问题：多层板线圈短路的整套检测设备市面上较少，大多数都依赖人工，孔径大的PCB板子是人工将板子放到检测设备上然后开启检测设备，孔径小的PCB需要人工拿着设备（探头）去对每个线圈进行检测。
改进方式：利用SCARA机器人可以完成配合检测设备的上下料和对位放置，实现一次性对大孔径的板子所有线圈进行检测；对小孔径的板子，我们利用SCARA设备执行端固定探头，通过视觉定位，用探头对每一个线圈进行检测，设备也有效避免了人工操作时因为线圈孔径小而漏检。
效果：提高检测效率，避免漏检。
Eg4：DELTA机器人用于小线路板成品装盒工序
存在的问题：现有的FPC装盘都是靠人工一个一个捡起来并放到吸塑盘里面，由于FPC软而且薄在检的时候很不方便因此效率会大大降低。
改进方式：Delta800加上一套视觉系统可以从凌乱的FPC堆里挑出合格的然后按照要求摆放到吸塑盘里，效果不逊于人工。
效果：它的速度可以达到60片/min，完全可以取代人工进行分拣装盘。
Eg5：全自动贴膜机及配套自动传输装置
存在的问题：以往干膜是采用半自动贴膜机进行生产，生产效率低、浪费干膜、工人又辛苦。
改进方式：引进全自动贴膜机和配套传输装置。
效果：节省4个工人，每月节省干膜7万元。
Eg6：收放板、电解清洗线、刷磨清洗线自动化
存在的问题：以往营收10亿的工厂大概需要200个收放板人员，一条电解清洗线或刷磨清洗线原来需要两个人专门来收放板。人为原因造成板面刮伤现象经常发生，这部分不良率或在报废中占有相当大的比例。
改进方式：自动收放板装置。
效果：实现自动化连线后，不再需要收放板人员，也避免了人员因素造成的报废。
Eg7：自动钢板研磨机
存在的问题：以前依靠人工操作，需要人力12人，人工研磨会有研磨不均匀、 漏磨等问题。
改进方式：使用自动钢板研磨机。
效果：可减少人力6人，减少人员漏磨不良，提升质量。
Eg8：VCP上料自动化——VCP机械手臂自动上料，每班节省人力1人，另可防止刮伤。
Eg9：测试飞针和自动机联机——自动机测试的不良品从手动机确认改成飞针确认。变更后，测试人力会每班减少8人，两班减少16人。
Eg10：包装小包自动连线系统——喷码机与小包联机提升了效率，减少了搬运的次数降低了刮伤的概率；减少小包人员6位，增加动线2位，可节省4人。
标准化
（产品设计时就要注意排版尺寸的标准化，避免产品排版的特殊性；产品生产前要按照不同类别和规格进行分类后上自动化设备生产）
1.产品类型标准化：在自动研磨前，需要根据钻头的规格进行分类，再根据相同的规格喂料给同一台研磨机， 自动研磨机就根据给定的生产参数进行加工。
2.作业动作标准化：在自动化前，将作业动作的定义和规范告诉自动化设备供货商，让设备将这些行为固化。
Eg：（内层蚀刻）放板自动化管理。
优化前：原（内层蚀刻）人员放板间隔依据个人经验进行放板，易出现产能浪费或迭板异常。
优化后：依据产品生产速度，采用控制时间点来进行放板。
3.动线搬运的标准化：主要是所在位置以及作业高度的一致性。PCB生产流程很长，产品在各工序间流动频繁，被各种运输车运载到相关设备边等待下一工序的加工，然后被工人通过人力搬运。到设备的上料口，加工后又被工人从收板机上取下。在这个过程中，意味着工人执行着重复的机械劳动，消耗体力，但价值不高。
Eg:无尘室设备统一高度
优化前：无尘室多数升降台车漏油现象严重、无法升降，升降台车规格种类多，且在实际流转的过程中,板子一直是用手搬运，手动搬运频繁且有刮伤问题。
优化后：把无尘室所用设备高度调整一致，推到设备上料处，卡进投料口，就能自动投板。
4.使用工具标准化：使用工具的标准化可以让产品在不同的设备之间实现无障碍的流动加工， 减少了人为的干预和调整，除了效率提高外，对于质量的提升也是保障。
Eg:除膜渣工具标准化
优化前：使用工具有多重用途，为多处使用方便，设计比较短小，员工每天要弯腰重复几百次的动作，腰部容易疲劳
优化后：工具标准化之后，力臂杠杆原理，员工不用再弯腰作业。
信息化
1.可追溯系统。
第一，能够实现到单一型号同一批次物料信息、生产过程控制、生产品质信息、客户信息的关联。
第二，计划达成率的提高，根据已采用可追溯系统的厂商统计，从2015年6月份到2016年6月份，生产计划达成率提高了10.54％，而对于样板和客户重点型号板计划达成率达到100％。
第三，客诉响应能力的提高，从2015年6月份到2016年6月份，客诉响应能力提高了233．33％，且能一次性提供给客户原因定位、解决方案等。
2. 棕化时产品讯息后抛至迭合室同步进行该产品所用半固化片的裁切。
存在的问题：半固化片下料，因半固化片种类及各料号不同配方，半固化片下料作业人员需要对每个料号进行查询，因区域限制，人员不能及时得到下料信息。目前作业存在复杂性、不及时性。
改进方式：下料信息由电子屏幕显示，并同步来料自动打印无需人员查抄；下料信息自产品进入BO站后即通知到半固化片裁切室；下料人员扫描半固化片卷标二维码，输入裁切数量后，产生下料信息，并作为生产记录，人员不需再做手动记录。
效果：人力每班减少2人，来料确认由15趟／班减少为0趟／班；生产中，手抄纸文件60份／班改为计算机自动化；生产条件核对，由人员核对改为计算机自动核对。
3. 钻孔区域联防电子广告牌：透过实时可视的电子广告牌，机钻实行区域联防，将钻孔机上实时的生产状况持续反馈，让现场管理人员机动安排人员工作，精简人员。
4.PCB生产中的信息孤岛现象
业务人员通常无法知道客户急需的产品目前的生产情况如何，需要打电话去现场了解；
生产管理人员不知道下周或下个月的定单情况，不知道备多少料或者如何安排产线调度；
组织的各级主管不知道当前订单有多少已经交到客户手中，有多少已经在成品仓等待提货，有多少还在产线生产中，下个月的类似情况又如何，是不是需要提前安排人力或争取外包资源而让主管们拍脑袋下决策。
Eg1: 化验室智能化系统
存在的问题：传统的手动滴定，分析模式简易，分析结果具有一定的偏差；人海战术，依靠人力作业，人力成本较高；分析项目多，费时。
改进方法：槽液分析智动化系统，槽液分析后台标液系统，添加计算公式，各种数据数据透过计算机输入Raw Data后可以自动输出所需要的数据，如：判定分析资料的所在区间、添加量显示、 系统维护的控制等，如槽液分析数据输入＆导出智能化。
效果：大大降低所耗人力、物力、减少数据的误差，做到结果回馈的快速化、无纸化。同时，亦方便现场随时查询和维护。
5.手工记录数据造成信息失去时效性——在以往的经验中，由于手工报表的存在，员工将生产过程中产生的各种数据用笔记录到各种报表中，然后再将这些数据Keyin入计算机的Excel表中，依靠Excel的计算方式来进行分析，整个过程可能要经过一个班后才能将这些资料呈现出来。 这些数据的结果在一个班后缺少参考价值，如果发现有大量的质量问题出现，就又浪费了一个班的解决时间和一个班的持续质量问题。有时员工的数据写错、数据模糊不清、Keyin时输错数字的，更有甚者，看到有问题，故意修改数据、美化数据。
Eg1: 铜厚数据上云端与E1共享（远程控制）。料号每批铜厚测量OK后点击保存后直接上云端，E1在生产时只需点击云端查看该料号数据即可，可节约纸张减少开单时间，提升生产效率。
6. 工务维修APP
改进前：设备信息流转不畅；点巡检工作落地困难；重点故障预防不足；工作标准化不足；维修资源分配欠缺。
改进后：使用维修APP，更加方便及时，直接扫码叫修，故障拍照扫描，叫修审核派工，维修确认结案。
7.数据分析。
Eg1:一条生产线累积了多次宕机前的设备参数，那么通过这些数据的分析，就可以提前预知下次宕机的可能时间；
Eg2:比如根据历史上药水槽车进厂和出厂的时间记录，可以得出一般规律，这个时间段就可以作为衡量槽车打药水的正常时间耗费，当哪天发现有一辆槽车在离厂时的时间超出正常时间段很多时，大数据分析就会告诉警卫，需要对这辆车进行严格检查，是否在厂区内有不良行为。
Eg3:比如业务在接单报价时，由于在大数据分析阶段已经在数据库中存储了各种产品结构的变动成本数据，当前最新的固定成本额度，然后是已接产品订单的贡献边际数值，以及目前产能的富余程度，智能决策系统都能给出一个对企业获利最佳的价格，这个价格结合了各种参数相互交叉的影响。自动报价系统的导入，原先一个Gerber数据报价需6小时左右，自动报价系统构建后将压缩至2小时内，甚至更短的时间。
（二）江西二期自动化产线是景旺电子酝酿多年的代表之作
从2014年开始，景旺电子花了大量人力物力进行集团数据的梳理，多个工厂数据统一标准、规范，同时投入巨资进行信息系统建设，对供应链、制造、财务进行了流程重整。
2015年开始，信息系统在全集团三个基地（深圳、龙川、江西）全面上线，在设备规划、采购环节，尽可能采用自动化、数字化设备，并逐步与公司的产前工程设计系统连接，实现将客户的资料，经过公司内部转换安全可靠的直接传递到生产设备。同时，在生产设备上也增加了大量的自动化辅助设备，将原来人工操作环节标准化、自动化，大大提高了生产效率。我们认为，这些都是江西二期智能工厂的雏形。
景旺是一家具有PCB生产流程自主创新能力的企业，在酝酿智能工厂的过程中，进行了一些阶段性创新：
Eg1：文字印刷机设备的快速换模。
改进前：近年，随着公司订单不断增加，产品型号越来越多，生产换料号频繁，由此造成文字自动印刷机停机损失过多，从而导致设备可利用率低、生产效率低，同时影响了产品交期。该工序成为瓶颈工序。
具体的浪费包括：
（1）在3 h内待料时间达到44 min，待料时间长，设备停机损失严重；
（2）生产换型时间一次耗时33 min，另一次耗时34 min，生产换型时间过长；
（3）操作员频繁离开设备关键岗位，到物料房、存板房取物料和搬运板件，增加设备停机时间；
（4）设备可利用率最高仅为71.11%，设备可利用率较低；
（5）在所有停机损失中，待料和换型导致的停机时间最长。
公司生产团队将整个换型过程分解为29个动作逐步加以分析，可以发现原有换型过程中存在大量的浪费包括：
（1）取物料（油墨、无尘纸、酒精）和搬运生产板耗时长，这些工作可以在换型前做好准备；
（2）调试板在换型中制作，增加停机时间，调试板可以在换型前准备；
（3）因网版质量问题，导致在换型过程中多次调整网版，延长了换型时间；
（4）文字换型是一个人独立完成的，影响换型中的工作效率；若二人并行作业，可以缩短换型时间，减少设备停机损失。
对此，公司针对性进行了四大改进：第一是识别换型中内部时间（生产工序中的时间）和外部时间（准备、空置时间），第二是尽可能将内部时间转换为外部时间（提前准备好物料和调试板），第三是减少内部时间（由当人作业换成双人），第四是减少外部时间（在生产车间设置电子看板，显示生产换型信息，如换型的产品型号、物料、工具等信息）；
快速换模（快速换型）方法在文字自动印刷机应用后，使文字自动印刷机换型时间由之前的8分缩减至13.3分钟，缩短4.7分钟，缩短幅度26.1%。
经过3个月的快速换模项目实施和改善，文字自动印刷机的设备可利用率从改善前的平均71%提高到87%，充分证实了快速换模的改善活动有效性。当生产设备从一种状态切换成另一种状态，都可以应用快速换模方法。
在实际推进江西二期智能化工厂的过程中，公司设计人员调研了德国、日本、美国等先进制造企业、自动化设备制造企业和系统化集成企业，根据公司前期的技术和经验积累，进行了很多非传统PCB制作流程的做法。
在产品线规划上，定位汽车板和小批量板，汽车板生命周期长，更新慢，单价高，订单可持续性强，可提升空间大；小批量板订单分散、价格适中，其他厂商成本管控优势没有景旺强。
在设备整合连线上，采用AGV小车、标准化、网络化设计，实现物料输送路径自动识别、设备协作的无人化，并且引入立体化仓储系统，实行自动仓储物流。
在IT系统建设上，采用实时数据记录和分析，实现提前决策、事先规划、事后追溯（定时存取数据，按产品批次绑定数据，实现产品的可追溯）的效果。
在柔性化生产上，江西二期主要针对高端汽车板（目前以汽车大灯为主）和低端小批量板，同一条产线在设计时其特点配置就可以无缝快速生产不同产品。
在具体的产线设计上，江西二期设备采购需求超过百项，其中定制研发设备占比高，部分设备是独创的，甚至还没有命名。根据我们向上下游产业链公开信息了解，本次江西二期的设备大部分都是公司自行改造升级得来的。
效果上，根据规划：
1.本次江西二期项目仅用800人，人均产量3000平米/年，人均年产值200万。
2.均单生产周期较传统至少可缩短3-5天。
