提高SMT生产线生产效率的方法和措施

现在市场竞争越来越激烈，印制板组装厂要在这样的环境中立于不败之地，首要一点就是要降低其生产成本。而要实现这一目标，最主要的方法就是通过提高生产线的生产效率来实现。本文结合笔者工作实际探讨一些提高SMT生产线效率的措施及办法。
贴装程序处理
SMT生产线由多台设备组成，包括丝印机、贴片机、回流焊等等，但实际上生产线的速度是由贴片机来决定的。一条SMT生产线通常包括一台高速机和一台高精度贴片机，前者主要贴装片状元件，而后者主要贴装IC和异型元件。当这两台贴片机完成一个贴装过程的时间（以下简称贴装时间）相等并且最小时，则整条SMT生产线就发挥出了最大生产能力。为了达到这个目标，我们可以对贴装程序按以下方法进行处理。
1． 负荷分配平衡。合理分配每台设备的贴装元件数量，尽量使每台设备的贴装时间相等。我们在初次分配每台设备的贴装元件数量时，往往会出现贴装时间差距较大，这就需要根据每台设备的贴装时间，对生产线上所有设备的生产负荷进行调整，将贴装时间较长的设备上的部分元件移一部分到另一台设备上，以实现负荷分配平衡。
2． 设备优化。每台贴片机都有一个最大的贴片速度值，例如YAMAHA的YV100号称0.25秒/片，但实际上这一速度值是要在一定条件下实现的。对每台设备的数控程序进行优化，就是使贴片机在生产过程中尽可能符合这些条件，从而实现最高速贴装，减少设备的贴装时间。优化的原则取决于设备的结构。对于X/Y结构的贴片机，通常按以下原则来优化。
·尽可能使贴装头同时拾取元件。
·在排列贴装程序时，将同类型元件排在一起，以减少贴装头拾取元件时换吸嘴的次数，节约贴装时间。
·拾取次数较多的供料器应安放在靠近印制板的料站上。
·在一个拾放循环过程中，尽量只从正面或后面的料站上取料，以减少贴装头移动距离。
·在每个拾放循环过程中，要使贴装头满负荷。
有些原则在优化程序时会发生矛盾，这就需要进行折中考虑，以选出最佳优化方案来。
在进行负荷分配和设备优化时可使用优化软件，优化软件包括设备的优化程序和生产线平衡软件。
设备的优化程序主要是针对贴装程序和供料器的配置进行优化。在取得元器件BOM表和CAD数据以后，就可以生成贴装程序和供料器配置表，优化程序会对贴装头的运动路径和供料器的配置情况进行优化，尽量减少贴装头的移动路程，从而节省贴装时间。
生产线平衡软件是对整个生产线进行优化的有效工具，优化软件采用一定的优化算法，目前的优化软件已经具备一定的智能化，可以更快、更好地完成优化过程。
贴片机贴装程序的一般处理步骤如图1所示。
消除瓶颈（bottleneck)现象
    SMT生产线是由多台自动化设备所组成的，当某一台设备的速度慢于其他设备时，那么这台设备就将成为制约整条SMT生产线速度提高的瓶颈。根据对19个工厂的抽样（表1），一般瓶颈经常出现在贴片机上，要消除瓶颈现象就只有通过增加贴片机来实现了。当然这需要一笔较大资金投入，但这样可以充分利用其它设备过剩的生产能力，要远比投资再购入一条SMT生产线划算的多。增加何种类型的贴片机要视生产线的瓶颈而定，一般情况下最好采购一台高速、多功能的贴片机，因为它兼具高速机和高精度机的特点，贴装元器件的范围覆盖了高精度机和高速机，它能解决无论是高速机还是高精度机引起的瓶颈问题。而目前贴片机的发展趋势也在向这个方向发展，以满足市场的需要。

工艺步骤瓶颈                案例研究百分比

高精度贴片机                        32

高速贴片机                           21

在线测试（ICT）                   16

功能测试                              16

其它                                    15

总计                                    100


表1  工厂内最常见瓶颈的案例研究分布


增加一台贴片机给生产线，可以解决瓶颈问题和加快节奏速率，这个方法提供更多的生产能力和更多的送料器(feeder)位置，以更好地平衡生产线，而不显著地增加生产线管理复杂性，这要远比单独增加一台贴片机所提高的生产能力大得多。

实施严格有效的管理措施
SMT设备是机电一体化的精密设备，在工作中实行严格有效的管理措施是提高SMT生产线效率的一个重要办法。如提前将要补充的元件装在备用送料器上；生产线装配前面批号的最后几块的的同时，做好生产线下一批号产品的准备工作等等。
SMT生产线属大生产流水线，产值是以秒来进行计算的。而生产的流畅性和产品的质量除设备与环境因素外，人的因素占有极为重要的成分。例如若操作员对设备很熟悉，那么在生产过程中排除问题所花费时间较少，也可节约生产时间，提高生产效率。所以我们格外重视对员工的培训，除了定期进行专业技能培训外，我们还以一些专业SMT书刊为教材组织员工学习，培养对SMT的热爱，提高每个人的综合业务水平。
SMT设备进行定期检验与保养也是保证充分发挥其功效的有力保障之一。很多公司由于生产任务繁重，在生产过程中往往会忽视这一点。一旦设备因故障不能正常生产时，其停工所造成的损失要远远大于对设备定期停机检验与保养的费用。因此必须强调对设备定期进行科学的检验与保养，使设备处于良好的状态之中。
SMT生产需要高的投入，但如果管理与使用得法，并注意笔者在上面提到的几个方面，我们将会充分挖掘SMT生产线的生产潜力，提高生产效率，在几年之内就会收回全部的投资，实现“高投入、高产出”。