SMT需要“软硬兼施”

SMT需要“软硬兼施”
如何缩短编程和新产品导入的时间、怎样使生产线优化、如何缩短生产周期、怎样进行物料的追踪、如何实施实时监控、以及怎样建立起质量系统和条码系统...解决这些SMT生产中的问题，需要整合的SMT电子制造软件的支持。本刊在NEPCON Shenzhen期间邀请了Valor、Technomatix、Motorola、IBM和中兴公司的专家，组织了“今日SMT软件”座谈会，就此问题展开了讨论，本文根据此次座谈会编辑整理。

　从PCB的设计、SMT组装、到整机装配，电子产品的制造过程涉及大量的设计数据、机器参数、物料追踪号码，并不断产生制造控制和管理的实时数据流。解决实际生产中可能遇到的各种问题，不仅需要设备、材料等硬件，还需要那些利用这些数据的软件的支持。为SMT设备制造商和组装生产线提供软件解决方案正变得越来越重要。

　集成的软件解决方案是用户的首选 　

　如何缩短编程和新产品导入的时间、怎样使生产线优化、如何缩短生产周期、怎样进行物料的追踪、如何实施实时监控、以及怎样建立起质量系统和条码系统，都是客户在电子制造生产中经常遇到的问题。为解决生产中的一个问题，常见的做法是，很多厂商作单点的解决方案，使用其它公司的特定产品，或由公司的IT部门自行开发。但是，稍后需要将系统集成起来时，就会碰到接口问题，如何集成的问题，以及软件系统的专业维护问题。甚至整个系统需要重新构架。Tecnomatix（www.tecnomatix.com）、Valor(www.valor.com)等电子制造软件公司为此提出了整合解决方案的概念（total solution）。由于各自产品具有的模块化的可延展性，使其解决方案均具有了可以不断扩大的解决不同问题的能力。　　Tecnomatix通过模块整合，提出并形成的制造流程管理（MPM）概念，是包含一系列功能模块的整体解决方案。MPM系统能够通过开放平台与应用程序的结合，在整个企业范围内进行制造工艺的定义、模拟、管理与执行。Tecnomatix深圳公司的南中国区总经理周亻桀介绍说，用于电子制造的eMPower MPM解决方案，由三大功能块组成（图一），即PCB组装与测试、整机总装（Box Build）和生产执行系统（FES）。

　eMPower MPM的三个功能块覆盖了从标准的SMT到电子产品整机制造厂的整体流程，也就是从PCBA的设计，到SMT组装和测试，最后是整体的总装和测试。周亻桀表示，Tecno -matix希望MPM能够成为一个与ERP、MRP、SCM等齐名的概念，使产品制造成为产品周期管理（PLM）中不可缺少的一个重要环节。

　MPM的各个功能块可以进一步细分，用户可以单独使用每一个细分的功能化的模组。不同模组有机的配合使用，又可以实现更高一层的功能。因此，用户的实施过程，不一定要从大系统开始，而是可以从小的模块发展上去，最终可以集成在一起。周亻桀举例说，NPI是一个很大的过程，其中更小的一个模块就是作程序，小厂可以只用到其中作程序的模块；又比如，如需对料系统，可以上FES的一个模块，再往后如有需求，可以一步一步集成为PCB追踪系统。

　Valor解决方案的最大的特点在于，其技术平台都基于Valor自行开发的ODB++智能开放式资料格式，从而形成了从上至下的整体解决方案。Valor Computerized Systems Far East的总裁Uri介绍说，ODB++格式已被选为新的IPC-2581标准的基础。统一的数据格式，提供了标准CAD/CAM资料交换机制，确保最优化的生产资料能迅速地从设计阶段传送到生产线使用。

　Valor的软件解决方案覆盖了PCB生产的主要三个方面，即PCB制造、PCB设计和PCB组装，具有连接CAD到生产设备的整套解决方案。Uri介绍，除了ODB++数据格式，组成Valor技术平台的还包括独有的Valor 元件库（此元件库现己含三千万个电子元件实体模型资料）；最优化的SMT程序数据的生成，通过生产工艺仿真技术MPS，达到最佳的线平衡和优化效果；以及PCB设计的可制造性设计技术DFM，和用于进行自动DFM检查的ERF Manager（Engineering Rule Files），后者可以将用户的产品和设计规则进行转换并输入到DFM系统供自动的DFM分析使用。　

Valor建立在这个技术平台之上的产品包括提供PCB设计虚拟原型验证的Enterprise 3000 DFM系统，以及DFM、组装和测试工程适用的Trilogy 5000。Valor的方案中还包括了文件的生成、印刷模板的设计、AOI和AXI的接口和编程等功能。　

　由于建立在统一数据格式的基础上，Valor可以不断开发新的产品，一步一步延伸应用范围，自上而下地为PCB的设计、PCB的制造和组装提供整合的解决方案。Uri表示，Valor的技术平台明年将扩展到测试编程领域，两年内Valor还将拓展到下游的工厂管理和制造执行系统（MES）。而这些新功能的开发，将直接受益于ODB数据格式和已有的技术平台。

　谁需要SMT软件系统？ 　

　目前，人们提到SMT，首先想到的还是Panasonic、Siemens或者Fuji，是硬件而非软件。但是，大的EMS厂商来到中国，带来了新的技术和新的观念，SMT软件市场就是一例。据Tecnomatix的周亻桀称，国内市场现在已经对新产品导入（NPI）和DFx（包括可制造性设计DFM、可测试性设计DFT等）非常重视，对生产线的实时监控、物料系统开始有越来越大的需求。如果人们将SMT制造软件定位为ERP、SCM之类一样的软件群类，认识到它可以给客户带来很大的价值，国内的SMT软件技术和市场的巨大潜力就将被释放出来。 　

　新产品导入（NPI）和DFx 　

　PCB组装和测试的新产品导入的主要功能模块，包括了从设计拿到数据（CAD和ERP的BOM），生成程序，然后通过DFT和DFM分析进行优化，随后生成各种报表和各种作业指导书的整个过程。

　利用第三方的SMT软件进行贴装程式生成和优化很重要吗？据IBM的邹长安介绍，在IBM一个一年半的贴片流程项目中，Valor和Texnomatix软件优化功能的介入，都轻而易举地将产能自动提高了七个百分点。EMS厂始终面临如何维持利润的问题，比如，客户可能会坚持认为，贴80个元件的费用比100个元件来得低（虽然实际情况可能并不如此）。这种情况下，如果通过软件优化，节省7％的生产周期时间，效果是很可观的。

　　用户同样可以从ICT测试程序生成的功能中受益。邹长安解释，如果用户有三家设备商的ICT平台，一个CAD输入会产生不同的输出，生产厂就必须培养三组人来使用这三个测试平台。使用诸如Tecnomatix的eMPower MPM中测试程序生成这样的产品，则可以作到一组人，使用一个共用平台，输出多种测试程序。　　DFM和NPI的重要性，还表现在以往的原型设计的方案（prototyping）已经过时，只有通过DFM，使用集成的、从设计到制造的实时分析，才能减少反复设计的次数。据Uri介绍，有的Valor的客户甚至使用ODB++平台，将它们的研发机构，整合到制造系统中。研发机构在设计之后使用Enterprise3000对设计进行可制造性验证。生成的设计作业（CAD数据，如Mentor，Cadence等等）被转到ODB++数据格式，并在整个验证和修改阶段使用此数据格式。经过验证的数据将直接进入到制造工艺工程阶段，即使用Trilogy 5000进行SMT编程、设备优化、生产线平衡、或文档生成等。这个整合的过程，大大缩短产品的设计和制造周期，加快产品上市的时间，并保证了更好的产品质量和整个流程的完整性。

　实际上现在许多公司已经离不开DFM，DFM已经成为整个PCB设计制造过程中不可缺少的部分。中兴通讯的马庆魁总经理顾问解释说，SMT对设计的要求越来越重要，对高速、大容量的布板工作，需要尽快过渡到自动布板。使用DFM，进行自动设计、自动检查和功能仿真过程，优化过程减少了人的参与，从而减少新产品设计的反复周期。据介绍，中兴通讯已经与Valor合作近两年，使用多套Valor的DFM系统，推广到所有的硬件设计部门，实现布板的自动设计和自动设计检查，平均设计反复周期从5次减到2到3次，大大节省了新产品研发的费用和时间，并提高产品的质量。马庆魁指出：“IC设计的一套方法值得SMT借鉴和利用。”

　　整机总装 　　整机总装的管理，对于手机等装配部件不多的产品也许并不显得非常重要。但是，如果是电脑、空调、数码相机、打印机、机站等部件很多、总装涉及到不同的配置的产品，象Tecnomatix方案中的整机总装模块就可以显示出很强的作用。

　无论最终产品是什么，在整机组装之前，首先需要将组装的数据（如UG、ProE的设计数据）提取出来，进行干扰分析，以及二位和三维的组装过程模拟。周亻桀说：“eMPower MPM可以预测出组装时可能出现的动态和静态的问题。这就是整机总装的功能之一。” 　

　整机总装功能还可以进行厂房、生产线和各工序的规划。周亻桀介绍，通过为每项工序建立标准的时间库，将每个工序的动作和资源（人、物料）结合起来，进行分析，整机总装功能可以为总装中的每个动作估计出效率、产出、费用，在工厂进行大批量成产之前，预知结果，发现方案（厂房、生产线的规划）是否合理。

　　物料系统和条码 　　SMT中原材料的成本通常占产品较大的份额（80~90％），许多用户很在意生产效率的提高，但实际上，在物料中节省零点几个点，也可以带来很大的经济效益。ERP系统可以在物料在进车间之前对物料进行很好的管理，但是生产车间内，很难知道实时的物料管理状态，比如原材料剩多少？在哪里？还需要多少料？生产车间常常犹如一个物料的黑洞，使得采购部门要么库存越积越多，要么物料不足影响交货。　

　工厂执行系统的物料追踪和生产排程模块，可以使用户在拿到订单的同时就知道，库里和生产车间的原材料还剩多少，用了多少，需要采购多少，成本如何，可出货时间；系统对原材料和每个卷带进行很明确的定位，甚至还可以知道原材料的明确位置。这些系统的建立，也将协助实现产品的质量追踪。据周亻桀介绍，Dell、Intel等公司部分外包产品对EMS公司都要求有这样的完整的追踪系统。

　当然，用户更关心整体的信息收集系统的可靠性以及投资回报率。由于ERP只到仓库一级，ERP的信息传到机器和工厂执行系统，需要通过条码系统。中兴通讯的贾变芬高级工程师表示，如何防止上错料，仍然困惑着SMT组装生产线。即使上了条码系统，怎样防止扫错也是生产中存在的实际问题。希望供应商从硬件和软件方面能不断推出改进方案。另外，邹长安表示，是否投资复杂的防错系统（比如是否将条码扫描系统放在机器上），应该考虑投资回报率，特别是在人力资源为优势的中国市场。

　　6 Sigma与实时的流程和生产管理

　实现零缺陷率组装或6 Sigma，是SMT生产的完美境界，但需要企业非常大的投资和投入。为了达到6 Sigma，整个制造系统需要使用准确和可靠的方法来测定生产活动，SMT控制和管理软件，是实现6 Sigma不可缺少的手段。Motorola是全球6 Sigma的积极倡导者，实施6 Sigma管理方法的要素，可以从Motorola用于电子制造的Manufacturing Pulse制造软件系统的功能看出来，比如其生产过程管理、生产设备测控、零件核实等功能模块。　　据Motorola全球软件集团的制造业软件产品（www.manufacturingpulse.com）的产品经理Hersh Kohli、以及代理公司Celevic Systems的商业开发经理Bernard Yuen和工程技术经理吴礼明介绍，Manufacturing Pulse制造软件系统的一个主要特点就是，整套生产线监控管理系统直接从车间实时收集的数据、生成的图表、产生的实时反馈，所有这些功能，都配合了6 Sigma的要求。系统不仅反馈实时的设备利用情况，还具有SPC质量模块，以及与SPC相联系的过程失控报警管理系统。　

　Tecnomatix的生产执行系统软件具有相近的功能。据周亻桀介绍，FES模块实现SMT产品生产线的实时监控，可以具体到生产线产出情况，使用效率，哪台机器出现问题，掉片的情况，供料器或贴片头出现的问题等。另外，质量系统对质量进行实时跟踪，可以与ICT、AOI、以及人工采集的数据进行连接。反馈系统可以预设各种临界值，通过提供警告、短信、电子邮件等形式，发给不同层次地管理人员和工程师，及时检查和发现问题，实时地让管理层了解，及时采取措施，而非滞后地反应。

　6 Sigma的实现需要具有主动的实时闭环控制过程。邹长安解释说，实现6 Sigma的工厂，除了少数特殊工艺步骤以及严格的材料来源控制使用人工以外，生产线处于‘无人工厂’状态。但是，如何利用国内的人力成本和物力资源优势，远远比“无人工厂”重要。实际上，6 Sigma的必要性一直是业内争论的话题。　

　可以肯定的是，并不是仅仅因为6 Sigma，才需要在SMT生产过程中实施厂房管理、物料追踪和防错料、以及实时的生产和质量管理。中兴通讯的马庆魁表示，AOI与其他SMT设备的连线以及实时闭环控制，目前就比较迫切，这类管理工具的投资，在中兴每年的设备购入中已经是必不可少的部分。6 Sigma不仅仅是一个目标，而是一个管理方法，重要的是如何使用这种方法，不停地从结果去检查距离目标有多远，并采取相关措施。SMT软件是这种管理理念实施中必不可少的工具。　

　电子制造软件的实施涉及的环节非常多，例如SMT工艺、测试、物料跟踪、品质控制等，良好的售后技术支持，是SMT软件应用和解决客户实际问题的关键。

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