有效管理制造工程

天氣

有效管理制造工程

6 W# A" }- U: u% \' @7 ^

無(wú)論OEM,、ODM、EMS或CEM,，都在不斷追求新的解決方案來(lái)改善產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率,、縮減試產(chǎn)次數(shù)和產(chǎn)品上市時(shí)間,，以提升本身的競(jìng)爭(zhēng)力及利潤(rùn)，選擇正確的制造工程系統(tǒng)（MES,，Manufacturing Engineering System）,，將會(huì)對(duì)公司長(zhǎng)期成長(zhǎng)及事業(yè)成功有決定性的影響力。一個(gè)完全整合的系統(tǒng)不僅可以縮小不同軟件供貨商的隔閡,，更可以使整個(gè)制程單一化,，從而使產(chǎn)品更快進(jìn)入量產(chǎn)階段，并能實(shí)時(shí)反映市場(chǎng)需求而做動(dòng)態(tài)性的調(diào)整,。

　　制造工程系統(tǒng)
　　一個(gè)具有完整架構(gòu)的制造工程系統(tǒng)必需支持從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的整個(gè)生產(chǎn)工程流程,，并具備：
　　● 一個(gè)運(yùn)用智能型數(shù)據(jù)庫(kù)格式的開(kāi)放型架構(gòu)；
　　● 一個(gè)自動(dòng)化的,、能根據(jù)企業(yè)環(huán)境及制造機(jī)制去考量管理及構(gòu)建整套的工程規(guī)范,；
　　● 軟件工具能支持不同文件格式的匯入，例如BOM/AVL,、CPL,、CAD、Gerber等,；
　　● 一個(gè)彈性且自動(dòng)的軟件能產(chǎn)出文件流程,，并制作生產(chǎn)工作指導(dǎo)書(shū)；
　　● 一個(gè)能運(yùn)用正確的供貨商組件數(shù)據(jù)庫(kù)作可制造性設(shè)計(jì)分析（包括DFM,、DFT等）,，進(jìn)而能提供高精準(zhǔn)度的虛擬制程，或?qū)嶋H制程的仿真MPS(Manufacturing Process Simulation),；
　　● 一個(gè)能自動(dòng)產(chǎn)出測(cè)試夾具所需之格式及自動(dòng)設(shè)計(jì)鋼板模具的系統(tǒng),，并且能管理各種組裝設(shè)備所需的零件資料、形狀資料,，且同時(shí)亦能產(chǎn)出各種表面貼片機(jī)器的程序及優(yōu)化和平衡,，更要能支持檢測(cè)機(jī)器（如ICT,AOI 及X-RAY）之格式；
　　● 一個(gè)能減少損耗,，讓企業(yè)各部門(mén)及工廠間相互整合的系統(tǒng),。可以做到作業(yè)流程直線化,，消除流程上的瓶頸,、人為疏失及重復(fù)性的工作。讓資料能集中控管并以智能型格式儲(chǔ)存,，并能在ERP/MRP系統(tǒng)上容易進(jìn)出,，進(jìn)而讓采購(gòu)營(yíng)運(yùn)部門(mén),、生產(chǎn)工程部門(mén)、產(chǎn)品工程部門(mén)容易使用,。工廠因此可以經(jīng)由優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)或PDM系統(tǒng)獲得資料,，同時(shí)工程資料及庫(kù)存資料可以輸出至不同的硬件供貨商的軟件系統(tǒng)，更可以順暢地傳遞設(shè)計(jì)上的知識(shí)及資料到企業(yè)各部門(mén),。

: h8 C. ]4 m0 q: B$ O* V X

　　理想的制造工程系統(tǒng)所包含的內(nèi)容
　　理想的制造工程系統(tǒng)必須涵蓋企業(yè)所需要的許多整合關(guān)鍵點(diǎn),、多元化的流程及功能，比如華萊公司(Valor Computerized Systems Ltd.,，www.valor.com)的設(shè)計(jì)工程系統(tǒng)Trilogy 5000,。整合的、多元化的流程及功能包括：與前端的電子設(shè)計(jì)EDA整合,、自動(dòng)且容易的將EDA/CAD資料作轉(zhuǎn)換,、BOM/AVL/AML的管理，產(chǎn)品工程中所需的DFM分析,、可焊性分析,、SMT線優(yōu)化工程、組裝零件控制管理及生產(chǎn)指導(dǎo)文件的撰寫(xiě)(圖一),。

0 c0 x8 b- b2 M! S/ m O

　　CAD/CAM/CPL的轉(zhuǎn)換
　　一個(gè)制造工程系統(tǒng)必須不僅要能自動(dòng)匯入不同的EDA/CAD 資料,，也要能支持低階的CAM的格式如Gerber, IPC-D-356, Excellon Drill 等。此外,，系統(tǒng)要具備母版格式接口去教導(dǎo)系統(tǒng)本身去讀進(jìn)各種不同格式的CPL (Component Placement List),。從而可以將CPL, EDA/CAD Data and Gerber/Excellon整合成一完整單一數(shù)據(jù)庫(kù)使其能做電路板的虛擬仿真。
　　如果ODB++已被提供作資料輸入格式,，則上述整合的動(dòng)作則可省略,。Valor的XML版的ODB++資料格式就是IPC-2581資料交換標(biāo)準(zhǔn)。而且大部分的EDA/CAD 系統(tǒng)能輸出這種格式,。

　　BOM/AVL/AML的管理
　　大部分的單點(diǎn)軟件只能應(yīng)付固定格式的BOM 表而且還不能修改,。有些軟件可以接受一兩種固定格式的BOM表，但是必須先靠人工編輯,、修改BOM之后才能進(jìn)入任何的生產(chǎn)組裝CAM系統(tǒng),。自動(dòng)輸入,、整理,、管理BOM/AVL/AML 檔案是必要的。一個(gè)功能強(qiáng)大的母版機(jī)制 BOM料單管理系統(tǒng)模塊,，要能處理從設(shè)計(jì)中心出來(lái)的各種不同組合形態(tài)的BOM表,。
　　這個(gè)BOM的管理系統(tǒng)必須要提供足夠的彈性，讓使用者可以輸入新客戶不同的BOM的格式,，并可以任意編輯母版或創(chuàng)造新的母版格式,。當(dāng)這客戶再送同一個(gè)格式的BOM表時(shí),系統(tǒng)可以自動(dòng)確認(rèn)并輸入這種格式,。

' P: a( X* y" G( i2 c

　　產(chǎn)品/制造工程
　　產(chǎn)品及制造工程師需要，決定場(chǎng)內(nèi)組裝線的路線,，決定流程,，并要判定生產(chǎn)流程的瓶頸點(diǎn)，評(píng)估會(huì)影響組裝量產(chǎn)成本及良率的因素,。
　　一個(gè)完整的DFM分析工具可以協(xié)助制造工程師對(duì)電路板的虛擬仿真分析MPS,，自動(dòng)鑒別發(fā)生問(wèn)題的種類和位置、流程的瓶頸點(diǎn)以及改善良率的機(jī)會(huì),。DFM分析內(nèi)容如下（圖2）

2 T1 b6 X* x1 X# _3 W3 Q

　　● 驗(yàn)證腳位墊片, 防焊層, 錫膏層與組件腳位與焊錫限制的相互關(guān)系,；
　　● 分析光學(xué)點(diǎn)的擺放位置與組件、相鄰對(duì)象,、防焊開(kāi)口間的相互關(guān)系,；
　　● 分析測(cè)試點(diǎn)密度及測(cè)試點(diǎn)到組件的可測(cè)性；
　　● 將鋼板模具設(shè)計(jì)做到錫膏量及覆蓋率的最佳化,，避免墓碑或連錫效應(yīng),，以提升良率；
　　● 驗(yàn)證并分析腳位接觸面積,、組件腳位密度,、腳位數(shù)量、腳位型式等與腳位墊片的問(wèn)題避免下游制造的問(wèn)題如時(shí)間拖延或返修,。
　　工具應(yīng)該能覆蓋不同種類的檢查細(xì)項(xiàng)來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)資料,，有效界定制造的問(wèn)題。并且,，工程師在使用時(shí),，可以定制分析列表，一旦驗(yàn)證規(guī)則輸進(jìn)系統(tǒng),，分析列表會(huì)自動(dòng)執(zhí)行所有的項(xiàng)目,。
　　設(shè)計(jì)中心在管理工程資料變動(dòng)(ECO)時(shí)必須快速將資料整合。這些資料變動(dòng)包含從BOM表的調(diào)整（如新增料件,、刪除料件,、替換供貨商或料號(hào)），到CAD資料修改（如組件移動(dòng),、移除,、甚至到整個(gè)組件層面的修改）。制造工程系統(tǒng)必須提供有效的編輯工具來(lái)反應(yīng)設(shè)計(jì)資料的變遷并儲(chǔ)存每個(gè)改版過(guò)的資料,。特別是針對(duì)BOM表的異動(dòng),，在有效時(shí)限內(nèi)將新的指示與變動(dòng)資料送至工廠。
　　Valor的在線實(shí)體零件數(shù)據(jù)庫(kù)(VPL)提供市面上超過(guò)三千萬(wàn)種組件的元件包裝模型，提供不同元件包裝的比對(duì),、容差分析讓您對(duì)選擇元件做出正確的決定,。元件參數(shù)包括包裝外框、包裝幾何尺寸,、包裝材質(zhì),、腳位至墊片的接觸位置、以及腳位型式,、數(shù)量,、位置、容差等,。將BOM表,、設(shè)計(jì)資料整合并插入VPL 所提供的器件屬性，系統(tǒng)一定可以協(xié)助制造工程師順利完成工作,。
　　不良的鋼板模具設(shè)計(jì)將是嚴(yán)重的流程瓶頸,。一般而言，鋼板設(shè)計(jì)都是外包生產(chǎn)的,，而組裝制造商主導(dǎo)鋼板設(shè)計(jì)規(guī)則,。制造工程系統(tǒng)必須提供不規(guī)則形狀的鋼板設(shè)計(jì)并提供手動(dòng)編輯及自動(dòng)編輯的功能。來(lái)自BOM表或CAD的組件信息可當(dāng)作鋼板設(shè)計(jì)規(guī)則的來(lái)源,，例如組件封裝名稱(QFP,、BGA、鉭電容,、0402等),、腳位密度或使用CAD的封裝名稱。

　　SMT組裝線優(yōu)化工程及元器件管理
　　完整的針對(duì)組裝線優(yōu)化工程及組件管理的工具,，必需以規(guī)則為基礎(chǔ)的方法,，配合相關(guān)的流程及機(jī)器，將料件分配到最佳位置,，并根據(jù)組件料站的編排及順序,，來(lái)提供生產(chǎn)組裝線最佳的優(yōu)化及平衡效果，從而降低產(chǎn)線上的組裝時(shí)間,。
　　此外,，還需能針對(duì)多種型號(hào)的機(jī)器所需的零件資料作統(tǒng)一管理，從而有效管理技術(shù)參數(shù),，如 從CAD到NC 所發(fā)生的組件旋轉(zhuǎn)角度值及組件定位保償?shù)�,，以達(dá)致高良率及最大產(chǎn)出的效果。而根據(jù)DPMO這些統(tǒng)計(jì)出來(lái)的資料可有助做決定,，使得工程師能以歷史資料來(lái)了解機(jī)器及流程的最大生產(chǎn)極限,。
　　一個(gè)真正的制造工程系統(tǒng)必須要維持從BOM表管理、DFM分析,、鋼板模具設(shè)計(jì),、到整合工程流程中特別是設(shè)計(jì)中心的工程資料異動(dòng)時(shí)，所有資料的一致性,，確保資料不會(huì)遺失及完整性,，如此才能減少錯(cuò)誤 及重復(fù)性工作。要達(dá)到精確的產(chǎn)線仿真與產(chǎn)能優(yōu)化,，系統(tǒng)必須要能支持不同供貨商的機(jī)器,，產(chǎn)線仿真可以離線運(yùn)作而不至于因?yàn)橐�做�?yōu)化程序而打斷既有的生產(chǎn)任務(wù)。
　　傳統(tǒng)上的作法運(yùn)用單點(diǎn)解決方案先將NC 程序做出來(lái)再設(shè)定組裝線上所需的料件或料件外型數(shù)據(jù)庫(kù),。這是反其道而行之,，因?yàn)檫@些組裝機(jī)器所需的資料是用來(lái)決定組裝桌面移動(dòng)速度、旋轉(zhuǎn)放置及頭的大小,、及視覺(jué)判讀的資料直接決定料件在機(jī)器的位置,。若組裝線平衡及優(yōu)化程序不先行考慮這些資料，則可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的程序,，而工程師將花費(fèi)更多的時(shí)間在修改或再產(chǎn)出機(jī)器程序上,。
　　制造商在生產(chǎn)原型版或第一版時(shí)，通常數(shù)量不多,，制造瓶頸來(lái)自于料站的料件安置及經(jīng)常性的料件更換,。生產(chǎn)制造系統(tǒng)應(yīng)能管理料站更換頻率并將其優(yōu)化，簡(jiǎn)而言之是運(yùn)用料件群組化技術(shù),，即多種不同產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng),，自動(dòng)產(chǎn)出優(yōu)化程序同時(shí)降低料件更換頻率。例如,，以傳統(tǒng)作法生產(chǎn)十種產(chǎn)品,，則料站必須更換十次。然而,，若運(yùn)用料件群組化技術(shù),，則只需更換料站3到4次。
　　此外制造工程系統(tǒng)還必須能將不同供貨商的機(jī)器所需的零件外型資料作整合中央管理,，輸出資料格式給不同的檢測(cè)設(shè)備使用,，包含能支持 AOI 、X-RAY,、ICT等,，減少或消除要重復(fù)從CAD或BOM抽取資料的繁瑣程序。

2 ]( e3 }5 `* g+ F; h3 ~

　　生產(chǎn)用操作指導(dǎo)書(shū)的編輯
　　制造工程系統(tǒng)必須要能運(yùn)用所有生產(chǎn)流程中統(tǒng)一且同步的資料,，自動(dòng)產(chǎn)出并提供料棧信息,、檢驗(yàn)指令,、詳細(xì)的組件準(zhǔn)備資料等。而這整個(gè)流程必須以單一文件格式來(lái)展現(xiàn),，進(jìn)而減少管理不同文件格式或單一紙張文件的浪費(fèi),。
　　在一個(gè)無(wú)紙張的工廠環(huán)境下，操作員可利用文件瀏覽器來(lái)檢查所有的產(chǎn)品及建制設(shè)定的資料,。這瀏覽器應(yīng)有搜尋零件,、瀏覽料件信息、及彩色編印的功能,。在一個(gè)無(wú)紙張的工廠環(huán)境下文件的彩色編印頁(yè)亦享有可打印的功能,。
　　制造工程系統(tǒng)的操作指導(dǎo)書(shū)制作模塊應(yīng)包含有下列的功能：
　　● 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)及精確的組件外型數(shù)據(jù)庫(kù)的真實(shí)的PCB版及組件描述；
　　● 母版模式導(dǎo)向系統(tǒng)從而能快速產(chǎn)出文件,；
　　● 運(yùn)用流程進(jìn)行組件分色編�,。�
　　● 交互式的組件分色編印以標(biāo)注易犯錯(cuò)區(qū)域,；
　　● 擁有完整的文字及畫(huà)圖功能,；
　　● 細(xì)節(jié)、局部放大,；
　　● 可支持影像,、聲音動(dòng)畫(huà)及其它內(nèi)含式對(duì)象；
　　● 可以與MS Excel,、MS Word 或其它文件連結(jié)并同步更新,；
　　● 能支持中文等本地語(yǔ)言；
　　● 提供在線瀏覽的功能,。

　　制造工程系統(tǒng)是必須的嗎,？
　　中小型的生產(chǎn)制造商也許認(rèn)為，只有大型制造商才需要制造工程系統(tǒng),。然而,，生產(chǎn)制造商必須考量一個(gè)重要因素：也許低端的單點(diǎn)解決方案可以解決企業(yè)短期內(nèi)的問(wèn)題，但當(dāng)工廠規(guī)模擴(kuò)大時(shí),，低端的單點(diǎn)解決方案也許會(huì)造成額外成本的耗費(fèi),、效率低下的流程，造成中期或長(zhǎng)期的浪費(fèi)性投資,。更可怕的是,，公司必須投資更多來(lái)購(gòu)買(mǎi)額外解決方案或新的方案以適應(yīng)長(zhǎng)期發(fā)展。
　　因此,，中小型的生產(chǎn)制造商可先選擇購(gòu)置基本模塊,，因應(yīng)日后發(fā)展所需，再添置額外功能,。比如可選用優(yōu)質(zhì)組裝線貼片機(jī)程序制作模塊,、操作指導(dǎo)書(shū)編輯模塊等,，讓產(chǎn)能及品質(zhì)能馬上顯現(xiàn)增加獲益，隨著企業(yè)的擴(kuò)展,，再將制造工程系統(tǒng)全面化,。此舉可讓簡(jiǎn)單的單一工廠架構(gòu)在經(jīng)濟(jì)、操作及文化角度上順利過(guò)渡為復(fù)雜工廠架構(gòu),。
　　Toshiba OME計(jì)算機(jī)工廠,，在導(dǎo)入制造工程系統(tǒng)之后,，從CAD 到 NC 產(chǎn)出降低了70%的產(chǎn)品工程時(shí)間,；一家韓國(guó)大企業(yè)的信息電訊事業(yè)群在導(dǎo)入系統(tǒng)一年內(nèi)節(jié)省了四百萬(wàn)美金并極力向其它部門(mén)推薦；臺(tái)灣的大型ODM廠家們也因投資這樣的系統(tǒng)而獲得極大的助益及改善,。
　　將現(xiàn)有資產(chǎn)的極大利用并保留過(guò)去硬件投資是每一廠家的目標(biāo),。制造工程系統(tǒng)能將生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)能提高，并減少人力資源來(lái)直接改善獲利能力,。成功導(dǎo)入正確的制造工程系統(tǒng),，可以降低重復(fù)性流程、減少對(duì)多個(gè)供貨商依賴度,，將工程流程單一化,，并快速反應(yīng)工程改動(dòng)使得產(chǎn)品更早進(jìn)入量產(chǎn)階段，從而降低成本并改進(jìn)品質(zhì)及增加客戶滿意度,。