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智能制造的应用场景PCB行业需要怎样的智能工厂

更新时间: 2019-08-13

  近年来制造业被提及得最多的关键词就是智能制造。智能制造对于PCB而言,是一场全新启动的技术革命。在PCB生产制造领域,国内一些领先的制造商开始寻求部分工艺的自动化甚至整厂的自动化,例如行业内的领军企业:景旺电子、胜宏科技、崇达技术等。

  我们反复强调,智慧工厂不仅是单个环节的机械化、自动化,更是整条产线、整个工厂的全面升级,是线路板的技术革命:自动化并不代表智能制造,其仅仅是实现智能制造的一条必经路。

  智能制造也不仅仅是加入机器人,机械手臂,而是整个工艺流程的改良与升级,软硬结合,硬件和软件同步提升以实现生产流程更加柔性和高效。

  在本文开始之前,先简单介绍当前智能工厂的典型应用。智能制造过程是指通过自动化装备及通信技术实现生产自动化,并能够通过各类数据采集技术,以及应用通信互联手段,将数据连接至智能控制系统,并将数据应用于企业统一管理控制平台,从而提供最优化的生产方案、协同制造和设计、个性化定制,最终实现智能化生产。

  从应用看,实际上智能化的改造实践早已开启,例如家电行业,西门子安贝格电子工厂实现了多品种工控机的混线生产;机器人行业,FANUC公司实现了机器人和伺服电机生产过程的高度自动化和智能化,并利用自动化立体仓库在车间内的各个智能制造单元之间传递物料,实现了最高720小时无人值守;电器加工行业,施耐德电气实现了电气开关制造和包装过程的全自动化;美国哈雷戴维森公司广泛利用以加工中心和机器人构成的智能制造单元,实现大批量定制;三菱电机名古屋制作所采用人机结合的新型机器人装配产线,实现从自动化到智能化的转变,显著提高了单位生产面积的产量;全球重卡巨头MAN公司搭建了完备的厂内物流体系,利用AGV装载进行装配的部件和整车,便于灵活调整装配线,并建立了物料超市,取得明显成效。

  国内而言,我国汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装备制造、家居等行业的企业对生产和装配线进行自动化、智能化改造,以及建立全新的智能工厂的需求十分旺盛,涌现出海尔、美的、东莞劲胜、尚品宅配等智能工厂建设的样板。

  海尔佛山滚筒洗衣机工厂可以实现按订单配置、生产和装配,采用高柔性的自动无人生产线,广泛应用精密装配机器人,采用MES系统全程订单执行管理系统,通过RFID进行全程追溯,实现了机机互联、机物互联和人机互联;尚品宅配实现了从款式设计到构造尺寸的全方位个性定制,建立了高度智能化的生产加工控制系统,能够满足消费者个性化定制所产生的特殊尺寸与构造板材的切削加工需求;东莞劲胜全面采用国产加工中心、国产数控系统和国产工业软件,实现了设备数据的自动采集和车间联网,建立了工厂的数字映射模型(Digital Twin),构建了手机壳加工的智能工厂。

  但整体而言,组装类的案例相对更多,而对于多流程协作、较为复杂生产工序的实现相对较少,PCB行业内,能称得上智能工厂的项目先前少有成功经验。究其原因,我们认为,由PCB的生产流程特点决定:PCB生产制作并非一蹴而就,需要诸多繁琐的工序步骤,每一步都涉及“人、机、法、料、环”等几个因素的配合。从上自下的层次上看,PCB 工厂的智能制造系统包括单机自动化、上下游工作串联、单条工艺线、多条工艺线、智能工厂五个层级,其中“机械手”和自动检测AOI设备 仅解决了单个生产环节的自动化,上下游工作串联则需要与设备厂商协作定制化的设备以实现,而单条、多条工艺线、智能工厂则需要把分散的控制进行互联共通从单点走向网络化,从单一系统从向集成,把生产制造中的 ERP、MES、APS、 SPC 等各系统有机结合,实现对生产过程的实时管理,使工厂的管理者可以做出更加智能化的决策,其实现的难度相对较高。

  此外,我们梳理了智能工厂的几种模式,认为适合PCB生产的模式应为个性化定制形式的智能生产,其实现难度最高,其最终目标在于充分满足客户多元化需求的同时实现规模经济生产。而智能工厂其他典型场景,1.如钢铁、冶金,内在动力在于产品品质可控,赛马会资料,基于品控需求从产品末端控制向全流程控制转变;2.汽车、家电、航空等离散制造领域,智能制造的目标则是拓展产品价值空间,侧重从单台设备自动化和产品智能化入手,基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。

  因此,对于PCB工厂而言,仅有自动化生产线和工业机器人的工厂,还不能称为智能工厂。对于产线的改造和颠覆,须从顶层规划开始着手,关键环节需与设备供应商共同开发完成;此外,只有建立起完善的技术管理团队,PCB厂家才能在每一道生产工序上进行人员的合理配置,提高产品的生产质量,保证交期。

  江西二期智能化工厂规划产能多层线万平方米每年,预计可新增产值近20-30亿元,目标达到45~50%毛利率,人均产值提升到150~200万。二期智能化工厂的生产规模比一期工厂增长了近一倍,而生产工人却只占一期工厂用工的2/3。

  景旺电子秉承“品质质量是设计出来的”,从顶层规划进行江西二期的整体构思。我们为您详细梳理如下:

  1.慢工出细活,匠心打造精品景旺2014年开始规划江西二期,18年Q2初步实现。在投产前一年内,公司即已安排人员在长达持续从事前期的数据、模型等基础工作。数年磨一剑,成功投产方显精品本色。二期对生产效率提升明显,料号之间的切换只需要0.1秒。

  2.使用自动化设备代替人,有效提高产品良率。人手如果触控到产品,会增加报废。相比传统意义上的线路板工厂,景旺二期新产线人手接触的更少,更像是链式生产,因此公司整体良率和毛利率业内领先(良率提升1 pct约对应毛利率提升3 pct)。江西二期工厂目前有600人,大部分是工艺、设备、管理人员,操作工人仅占1/3。整体的人员结构升级,因此管理方法改变、难度加大,景旺精益管理的优秀制度与传统优势凸显。

  3.智能化成功经验有望复制,向即将投产的二期2、3、4、5号新产线和深圳老产线号新产线升级,拉动新老产线全方位立体式进阶。高效生产有望向后续产线号线有望放大二期整体效益。

  此外,深圳最多时员工约为1600人,现在缩减至一半左右智能化经验成功向老产线渗透。自动化设备代替人,提高效率,减少人工带来的损坏,为品质让步。人才方面不会构成障碍,深圳和龙川两个基地培养人才向江西输送。

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