制造商要想在快速多變的市場(chǎng)上擁有競(jìng)爭(zhēng)力，必須具備小型化制造以及靈活處理生產(chǎn)問題的能力，同時(shí)還要能夠以零缺陷、低機(jī)器成本和更高適用性實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)出。 


   “單位貼裝成本”是普遍認(rèn)可的SMT制造效率主要指標(biāo)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，它可以計(jì)算為資本投資與產(chǎn)出之比。然而，PCB生產(chǎn)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，只有在等式中同時(shí)考慮這種表面成本和其它多項(xiàng)成本因素時(shí)，單位貼裝成本才有實(shí)際意義。下面我們將揭示怎樣關(guān)注這些對(duì)利潤(rùn)率造成負(fù)面影響的因素，諸如運(yùn)作成本和收益損失等，首先我們必須仔細(xì)研究貼片機(jī)的基本設(shè)計(jì)概念。 


   每項(xiàng)隱藏成本的相關(guān)性因制造商不同而有所不同，甚至依應(yīng)用的改變而發(fā)生變化。例如，假設(shè)勞動(dòng)力和耗材的成本相對(duì)較高，但產(chǎn)品的價(jià)值低，那么在總的生產(chǎn)成本等式中，運(yùn)行成本所占的比例將高出缺陷成本。另一種假設(shè)是勞動(dòng)力成本相對(duì)較低但產(chǎn)品的價(jià)值高，在這種情況下，產(chǎn)品收益損失可能是更重要的因素。顯然，最全面的貼片機(jī)解決方案應(yīng)是不管在什么假設(shè)下，均可大幅減少所有可能的隱藏成本。 


   正確的貼片機(jī)概念有可能為所有SMT業(yè)者帶來(lái)益處，制造商將找到具有高度預(yù)見性的高利潤(rùn)生產(chǎn)方式，而他們的客戶將及時(shí)得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。 


   與機(jī)器和生產(chǎn)線相關(guān)的成本因素 


   投資資本支出僅僅是數(shù)項(xiàng)成本中的一個(gè)部分，這些成本必須與利潤(rùn)率等式中的收益進(jìn)行平衡。其它成本因素包括： 
* 財(cái)務(wù)成本 
* 勞動(dòng)力成本 
* 缺陷成本 
* 擁有成本 
* 場(chǎng)地成本和日常營(yíng)運(yùn)成本 
* 直接材料成本 


   在貼片機(jī)規(guī)格方面，產(chǎn)量?jī)H與單位生產(chǎn)速度有關(guān)，而產(chǎn)出(也就是收益)則與數(shù)項(xiàng)其它因素有關(guān)，這些因素包括： 
* 預(yù)期工時(shí)數(shù) 
* 預(yù)計(jì)的停工期 
* 未預(yù)見的停工期 
* 機(jī)器及產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間 
* 送料器補(bǔ)充 
* 元器件短缺 


   優(yōu)化生產(chǎn)速度 


   SMT貼片機(jī)常見基本單元包括基架、送料裝置、線路板傳送裝置、線路板定位傳感器、元器件對(duì)中傳感器以及貼裝頭或貼裝頭組。貼裝頭的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)XY方向機(jī)械手控制，包括旋轉(zhuǎn)和Z方向運(yùn)動(dòng)裝置，它的任務(wù)是從送料器中拾取元器件，在對(duì)中裝置中測(cè)量元器件，然后將其旋轉(zhuǎn)至正確的貼裝角度貼裝在基板上。機(jī)械手、線路板定位傳感器以及貼裝頭構(gòu)成貼裝模塊，用于決定元器件相對(duì)于PCB的位置。就精度而言，這個(gè)貼裝模塊將決定貼片質(zhì)量。 


   貼裝周期由PCB進(jìn)板、測(cè)量至少兩個(gè)定位點(diǎn)、元器件拾取、元器件對(duì)中、元器件貼裝和PCB出板構(gòu)成。其中貼裝時(shí)間是貼裝周期中唯一的生產(chǎn)性部分，所有其它步驟均未給產(chǎn)品增值，如果這些步驟需要按順序完成，那么它們所耗費(fèi)的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)整個(gè)生產(chǎn)周期。因此，設(shè)備制造商試圖設(shè)計(jì)出這樣的機(jī)器，使得某些步驟可與貼裝步驟并行，其結(jié)果將最終決定總的生產(chǎn)周期的長(zhǎng)短。 


   對(duì)市面上現(xiàn)有的各種貼片機(jī)設(shè)計(jì)概念進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)： 1．使用步進(jìn)式輸送裝置，將所有的線路板在通過(guò)機(jī)器時(shí)同時(shí)步進(jìn)移動(dòng)，可使線路板進(jìn)板/出板的時(shí)間損耗減至最少。 2．多個(gè)貼裝模塊并行運(yùn)作，在多塊線路板通過(guò)工作區(qū)時(shí)同時(shí)工作，并配有激光視像裝置，這樣可以最大程度改善貼裝操作和非生產(chǎn)操作的時(shí)間比例。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化不是依靠使每個(gè)機(jī)械手達(dá)到其技術(shù)極限得到，而是通過(guò)增加新的貼裝模塊數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 


   進(jìn)一步分析表明，在帶有步進(jìn)式輸送裝置的并行貼片機(jī)中，兩次貼裝操作之間的非生產(chǎn)性時(shí)間最少。這種技術(shù)可以使生產(chǎn)周期最短，但是如何處理影響單位貼裝成本的其它因素呢？ 


   優(yōu)化投資 


   SMT制造商面臨的挑戰(zhàn)之一是讓投資與生產(chǎn)量互相配合，這樣可避免資產(chǎn)閑置造成的高成本。對(duì)于大多數(shù)貼片機(jī)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)量升級(jí)只能以更換機(jī)器為代價(jià)，而這將意味著較大的投資支出，如果所需的生產(chǎn)能力未能立即利用，單位貼裝成本將大幅提高。 


   然而，利用模塊化并行貼裝方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)增加單個(gè)貼裝機(jī)械手的方式來(lái)增加生產(chǎn)能力，因此生產(chǎn)能力可與生產(chǎn)需求密切配合，從而實(shí)現(xiàn)最小的固定單位貼裝成本。這種方式還可以根據(jù)應(yīng)用和工藝，靈活地增添貼裝模塊，確保可在未來(lái)保護(hù)以往的投資。 


   新一代并行貼裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一，就在于其基架式設(shè)計(jì)可讓用戶方便快速增添或拆除小型輕量的機(jī)械手，使得單個(gè)機(jī)械手可在生產(chǎn)線之間調(diào)動(dòng)，甚至在生產(chǎn)場(chǎng)地之間調(diào)動(dòng)，以達(dá)到優(yōu)化整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)能力與需求配合的目的。由于機(jī)械手在工廠制造時(shí)已經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，具有重復(fù)度非常高的接口，因此當(dāng)為產(chǎn)量和應(yīng)用升級(jí)而增添機(jī)械手時(shí)無(wú)需進(jìn)行重新校準(zhǔn)。 


   為了使運(yùn)行成本減至最低，還可以通過(guò)在相同占地面積條件下擴(kuò)充生產(chǎn)能力達(dá)到，這種方法可提供產(chǎn)能和應(yīng)用靈活性，同時(shí)不會(huì)影響生產(chǎn)線。由于并行貼片機(jī)的占地面積都很小，并且是單邊操作，因此它不僅可以容許一個(gè)操作者同時(shí)控制兩條生產(chǎn)線降低勞動(dòng)成本，還可以實(shí)現(xiàn)空前的生產(chǎn)密度，節(jié)省廠房車間的面積。 


   提高設(shè)備適用性 


   如前所述，并行貼片機(jī)的各個(gè)機(jī)械手都以相對(duì)較低的速度工作，機(jī)器的平穩(wěn)運(yùn)作可使磨損減至最小。這樣，每個(gè)機(jī)械手的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)將超過(guò)5億次貼裝周期。因?yàn)榫S修一般是在線替換或離線修理，所以可將生產(chǎn)線停工維修時(shí)間減少至僅僅相當(dāng)于機(jī)械手替換時(shí)間，即少于5分鐘。不管什么情況下，采用這種策略都可以實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單的預(yù)防性維護(hù)，通常每周所需停機(jī)維修時(shí)間不超過(guò)一小時(shí)。 


   另外，并行貼片機(jī)離線送料器的設(shè)置和校準(zhǔn)、自動(dòng)PCB寬度和厚度調(diào)整、自動(dòng)吸嘴更換以及產(chǎn)品轉(zhuǎn)換亦同樣迅速，所以對(duì)現(xiàn)今高度混合且高產(chǎn)量制造環(huán)境來(lái)說(shuō)非常理想。 


   還有一點(diǎn)需要記住的是，生產(chǎn)線效率會(huì)隨串聯(lián)機(jī)器的數(shù)量增加而急劇降低，而使用新一代并行貼裝技術(shù)后，單臺(tái)機(jī)器任一元器件貼裝速度都可高達(dá)150k cph，從而避免了效率降低情況發(fā)生的可能。 


   貼裝質(zhì)量也是一項(xiàng)重要的考察內(nèi)容，有缺陷的貼裝操作會(huì)造成元器件浪費(fèi)和維修成本升高，并行貼片機(jī)可通過(guò)連續(xù)的拾取校正、拾取力優(yōu)化、貼裝運(yùn)動(dòng)中的連續(xù)元器件檢查、可編程z方向置放力以及線路板翹曲校正等措施將這些問題減至最少。貼裝質(zhì)量通過(guò)用軟件連續(xù)校正機(jī)器實(shí)現(xiàn)，可確保高精度和高穩(wěn)定性，使用這些措施后將能夠達(dá)到20ppm的缺陷率。 


   單位貼裝成本數(shù)據(jù)比較 


   對(duì)于大多數(shù)貼片機(jī)來(lái)說(shuō)，停機(jī)時(shí)間是影響單位貼裝成本的主要因素。與模塊化貼片機(jī)的典型停機(jī)時(shí)間成本相比，收集式貼裝機(jī)(collect-and-place machine)的成本近似于它的6倍，而轉(zhuǎn)塔式機(jī)器則約為其7倍。因產(chǎn)品復(fù)雜性或生產(chǎn)線產(chǎn)量因素而造成停機(jī)時(shí)間增加將意味著總生產(chǎn)成本增高，此時(shí)單位貼裝成本也隨之升高。 


   資金成本是影響單位貼裝成本的第二大因素。由于模塊化機(jī)器可以較小的增幅而不是以機(jī)器的增加來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)能，因此投資可與生產(chǎn)需求密切配合，從而實(shí)現(xiàn)了固定的單位貼裝成本。