隨著國內(nèi)人口紅利的不斷衰退，中國電子制造業(yè)逐漸從勞動密集型產(chǎn)業(yè)，轉(zhuǎn)型成技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，其中，生產(chǎn)車間的智能化改造成為產(chǎn)業(yè)升級的第一步。PCB是電子產(chǎn)品之母，其車間自動化、智能化的改造已開展數(shù)年，這些初具雛形的智能工廠有何玄機(jī)？目前已取得哪些成效？又有哪些經(jīng)驗(yàn)值得分享？帶著這些問題，《國際電子商情》本期將深入PCB智能制造領(lǐng)域。PYOesmc

PCB智能工廠，如何智能？

作為全球PCB制造中心，中國的PCB產(chǎn)品原本多以單雙面板、8層以下多層板和低階HDI板等中低端產(chǎn)品為主。但近年來隨著3C電子商品的迭代發(fā)展，更輕薄短小的智能手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)電視、可穿戴產(chǎn)品等智能產(chǎn)品如雨后春筍般推出，直接推動了中國PCB產(chǎn)業(yè)向HDI、軟板等高端PCB產(chǎn)品擴(kuò)充，并逐步實(shí)現(xiàn)從低階到高端的全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)階段，無論是大型的PCB制造廠商，還是中小型的PCB代工廠，從傳統(tǒng)工廠變成智能工廠，已經(jīng)成為板上釘釘?shù)霓D(zhuǎn)型需求。PYOesmc

然而，不同的PCB制造商對“智能工廠”的理解和布局皆不盡相同。據(jù)觀察，大型的PCB制造廠商大多以全套的智能生產(chǎn)系統(tǒng)為藍(lán)本，在投建新工廠時一步到位打造智能工廠，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)配優(yōu)化，從而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售高階PCB產(chǎn)品。如勝宏科技的智慧工廠六廠、HDI智慧工廠，景旺電子的江西二期智能化工廠，以及方正科技的方正PCB智能工廠等等(表1)。與此同時，這些大型PCB企業(yè)還會把這些智能化經(jīng)驗(yàn)分享給老廠，持續(xù)進(jìn)行局部改造，提升制造工廠總體的智能化進(jìn)度。PYOesmc

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這樣部署模式雖然前期投入巨大，但可以做到有的放矢，大大減少了試錯成本，部署精準(zhǔn)、見效極快。據(jù)了解，通過對生產(chǎn)工藝流程的全面創(chuàng)新和智能化改造，勝宏科技智慧工廠的10億產(chǎn)值只需350人完成，交期從同行業(yè)5～7天縮短到36小時；景旺電子江西二廠的PCB/FPC/MPCB產(chǎn)品良率分別達(dá)到98%～99%、93%～95%和97%～98%，新增產(chǎn)值近20億元，達(dá)到50%毛利率；方正科技通過精益化的生產(chǎn)布局、智能化的倉儲物流、高端自動化的生產(chǎn)方式，可使生產(chǎn)效率提升30%以上！PYOesmc

至于一些中小型的PCB制造廠商，由于缺乏高階產(chǎn)品訂單的硬性要求，且受到自身資金的約束，他們對“PCB智能工廠”的部署多聚焦在自動化產(chǎn)線和辦公軟件系統(tǒng)上，以此達(dá)到減少人工、提高良率、提升效率的作用。PYOesmc

當(dāng)然，我們不能簡單地用高低好壞去評價這兩種模式。在科技發(fā)展日益增速的今天，只有清醒認(rèn)識到自身長短板，勇于擁抱新興技術(shù)并借此提升競爭力，才是企業(yè)轉(zhuǎn)型的理性決策。PYOesmc

那么，目前有哪些玩家在提供PCB智能工廠整體方案呢？據(jù)觀察，智能工廠的供應(yīng)商可以大致分為三大類(排名不分先后)：A類是大型的先進(jìn)PCB設(shè)備商，他們長期深耕于PCB設(shè)備領(lǐng)域，擁有先進(jìn)的智能化設(shè)備和穩(wěn)定的客戶資源，可以根據(jù)客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)車間水平，通過互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)來提升工廠整體的智能化程度。例如PCB光學(xué)檢測系統(tǒng)供應(yīng)商奧寶科技(Orbotech Pacific)、PCB自動化設(shè)備供貨商迅得機(jī)械(SAA)、設(shè)備制造商亞智科技(Manz)等等。B類是第三方產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，他們匯聚了全球大大小小的設(shè)備廠商，主要解決技術(shù)共通、通訊協(xié)議互通等難題，例如中國科技自動化聯(lián)盟智慧工廠研究院、臺灣地區(qū)的PCB智能制造聯(lián)盟(A-Team)等。C類是ERP軟件服務(wù)商、機(jī)器人企業(yè)，他們曾主導(dǎo)其他制造企業(yè)的智能化改造項(xiàng)目，有豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，可快速打造PCB智能車間、智能辦公的基本形態(tài)。PYOesmc

需要注意的是，并非每家PCB制造商只會采用一類供應(yīng)商。實(shí)際上，PCB制造廠商可以根據(jù)目標(biāo)、車間、功能等不同的需求，去選擇契合自身實(shí)際的改造模式。PYOesmc

對此，《國際電子商情》采訪到來自奧寶科技的Industry 4.0 Business Manager馬奕，和業(yè)界分享他對PCB智能工廠的理解。馬奕指出，智能工廠始于生產(chǎn)自動化，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于數(shù)字化或數(shù)字孿生。一間典型的智能工廠應(yīng)實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化和互聯(lián)，確保生產(chǎn)過程靈活透明。PYOesmc

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Orbotech Pacific Industry 4.0 Business Manager 馬奕PYOesmc

近年來，PCB制造商的壓力日益增大。一方面，隨著PCB生產(chǎn)變得愈發(fā)復(fù)雜，工廠產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也極速增加。因此，PCB 制造商亟需基于精確數(shù)據(jù)的智能解決方案，以便清楚了解生產(chǎn)狀況并優(yōu)化生產(chǎn)服務(wù)和數(shù)據(jù)管理。與此同時，制造商需要清楚掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的具體情況，確保達(dá)到出色的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，并保持較低的總體擁有成本(TCO)。另一方面，為了保持競爭力，PCB制造商還必須對良率、質(zhì)量和運(yùn)營效率日漸重視，采取智能手段迅速做出反應(yīng)，以跟上當(dāng)今日新月異的市場環(huán)境。由此，一個智慧化、自動化的生產(chǎn)工廠變得尤為重要，可以從源頭上減少許多“管理煩惱”。PYOesmc

馬奕介紹道：“所幸的是，過去幾年奧寶科技一直在幫助客戶利用我們在PCB行業(yè)和智能工廠領(lǐng)域的專業(yè)知識構(gòu)建智能工廠解決方案?？蛻艚柚覀兊慕鉀Q方案，運(yùn)用新技術(shù)和新概念對PCB制造進(jìn)行了徹底升級，也因此獲益匪淺。”PYOesmc

據(jù)了解，奧寶科技智能工廠解決方案的目標(biāo)是提供對生產(chǎn)過程的全面可見性，生成自動化生產(chǎn)報(bào)告并實(shí)現(xiàn)可追溯性。他們使用基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)來確?？蛻綦S時隨地都能輕松訪問流程控制和生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用程序。這些解決方案本身位于一個集中式數(shù)據(jù)中心，用作制造過程中所生成數(shù)據(jù)的單一連接點(diǎn)。而這種方式又能保證快速共享數(shù)據(jù)，并允許IT部門管理一種簡單的格式，從而大大減少了IT投資。這些解決方案反映了奧寶科技對PCB生產(chǎn)過程的廣泛涉足和獨(dú)到理解，從CAM到生產(chǎn)、檢測和測量以及成型工具等均包含在內(nèi)。PYOesmc

PCB智能工廠的挑戰(zhàn)及機(jī)遇

邁向智能工廠是一段漫長的過程，不可能一蹴可及，即便是如鴻海、英業(yè)達(dá)以及堪稱“最接近工業(yè)4.0”的臺積電等國際大廠，也不敢自稱“完全達(dá)到工業(yè)4.0”。具體到PCB領(lǐng)域，在推進(jìn)智能工廠的過程中自然也遇到了不少技術(shù)挑戰(zhàn)。PYOesmc

首先，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的難題。從生產(chǎn)端來看，PCB生產(chǎn)流程復(fù)雜冗長，自動化設(shè)備五花八門，涉及海內(nèi)外多家廠商及多種的通訊協(xié)議。如何打通它們，至今業(yè)界還在積極討論。從需求端來看，PCB制造商被要求提供在其廠房生產(chǎn)的每個PCB成品單元越來越詳盡的數(shù)據(jù)，從而使客戶能夠利用整個供應(yīng)鏈中以最高精細(xì)度的數(shù)據(jù)快速識別、追蹤和排除PCB缺陷問題。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，PCB制造商正在改變流程，試圖在每個制程階段都擷取PCB生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行根本原因分析(root cause analysis)—這也是馬奕提到的“確保生產(chǎn)過程靈活透明”的必要性。PYOesmc

馬奕進(jìn)一步分析道，PCB智能工廠解決方案的一個關(guān)鍵特征是能夠連接制造車間中的不同數(shù)據(jù)源。例如，檢測結(jié)果和設(shè)備制造參數(shù)，這有助于執(zhí)行根本原因分析和提高生產(chǎn)質(zhì)量；又例如，將檢測結(jié)果與CAM圖形數(shù)據(jù)相結(jié)合，這對于工廠實(shí)現(xiàn)影響深遠(yuǎn)的流程改進(jìn)至關(guān)重要。因此，收集和集中存儲數(shù)據(jù)是打造智能工廠的第一步。隨著市場對設(shè)備連接的需求越來越大，智能工廠供應(yīng)商必須要向客戶提供符合多種不同通信協(xié)議的整體方案。PYOesmc

對此，馬奕分享了奧寶科技的做法：“作為我們智能工廠解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)備數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)從不同設(shè)備制造商到中央數(shù)據(jù)存儲的收集。在此基礎(chǔ)之上，我們構(gòu)建分析功能和應(yīng)用程序，以幫助提高工廠良率和生產(chǎn)質(zhì)量。此外，我們的設(shè)備能夠通過私有協(xié)議與制造商的IT系統(tǒng)(如ERP、MES和CIM)進(jìn)行通信。這為雙向IT系統(tǒng)集成提供了一種靈活的方法。最后，奧寶的設(shè)備還支持SECS/GEM標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議，使設(shè)備能夠連接到標(biāo)準(zhǔn)接口。”PYOesmc

此外，在PCB行業(yè)實(shí)施智能工廠解決方案需要具備強(qiáng)大的技術(shù)能力和專業(yè)流程知識。奧寶科技的“CAM可視化”分析工具建立在Frontline CAM圖形數(shù)據(jù)和高分辨率機(jī)器缺陷圖像的基礎(chǔ)之上，能精確而形象地呈現(xiàn)PCB缺陷與真實(shí)圖像之間的關(guān)聯(lián)。精確映射是關(guān)鍵，然而，離不開從機(jī)器和軟件兩方面進(jìn)行協(xié)作和調(diào)整。在不破壞裝置本身和不影響制造流程的情況下從內(nèi)層到外層跟蹤PCB裝置，是PCB行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)。對此，奧寶科技的解決方案是在整個生產(chǎn)過程中為每一個PCB單元分配一個虛擬標(biāo)識。PYOesmc

最后，PCB制造廠商的顧慮也不能忽略。馬奕分享道，人們在談到智能工廠時， 首先提到的是生產(chǎn)自動化。自動化是提高運(yùn)營效率、減少人工勞動的關(guān)鍵因素，人們很容易通過它理解智能工廠的價值。但是，相較于價值，諸如數(shù)據(jù)收集、設(shè)備連接、可追溯性和分析等智能工廠的其他方面，并沒有以預(yù)期方式得到評估。因此，PCB智慧工廠供應(yīng)商需要憑借對PCB行業(yè)掌握的深厚專業(yè)知識，突出并形象地闡明PCB制造存在的問題，并向客戶解釋各自方案如何幫助解決這些問題。PYOesmc

歸根到底， 對PCB行業(yè)深刻理解并且了解行業(yè)獨(dú)特需求的智能工廠解決方案提供商，是此類項(xiàng)目取得成功的關(guān)鍵因素。馬奕堅(jiān)信，構(gòu)建智能工廠解決方案可能需要花幾個月到幾年的時間，而且通常需要在構(gòu)建過程中不斷進(jìn)行調(diào)整，以確保計(jì)劃順利實(shí)施。而奧寶科技可以根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)和對行業(yè)的透徹了解，為客戶提供專為PCB行業(yè)設(shè)計(jì)的智能化解決方案。PYOesmc

2020年，5G通信席卷而來。憑借大帶寬、高可靠和低延時的特性，5G數(shù)據(jù)傳輸速度將得到質(zhì)的提升。其中，智能工廠是5G技術(shù)的重要應(yīng)用場景之一，可以利用5G網(wǎng)絡(luò)，將生產(chǎn)設(shè)備無縫連接，并進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，從而構(gòu)造一個面向未來的智能制造網(wǎng)絡(luò)。PYOesmc

如果說，數(shù)據(jù)互通是打造PCB智能工廠的第一步，那么5G通信會是PCB智能工廠打開需求市場的那一把鑰匙嗎？PYOesmc

馬奕認(rèn)為，毫無疑問，智能工廠將受益于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等由5G技術(shù)驅(qū)動的新興技術(shù)。低連接延遲使得實(shí)現(xiàn)基于云的數(shù)據(jù)分析、設(shè)備遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲等各種應(yīng)用場景成為可能。但關(guān)鍵問題在于如何利用5G技術(shù)提高生產(chǎn)力？為此目的而設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序和工具將推動智能工廠的需求增加，而對新技術(shù)和行業(yè)細(xì)節(jié)的扎實(shí)理解是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的先決條件。PYOesmc

“與其他行業(yè)不同，制造業(yè)需要穩(wěn)定和安全，以保持生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。在新技術(shù)和正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)之間，企業(yè)勢必要做出取舍。”他強(qiáng)調(diào)道。PYOesmc

不難看出，對于智能工廠的取舍，企業(yè)真正的根本在于“核心競爭力”，最重要的還是先把本業(yè)做好，強(qiáng)化企業(yè)的運(yùn)作管理能力，再考慮通過新技術(shù)打造智慧工廠，才能達(dá)到“如虎添翼”的效果，否則只會畫虎不成反類犬。PYOesmc

本文為《國際電子商情》2020年5月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費(fèi)雜志訂閱申請點(diǎn)擊 這里PYOesmc