在实施自动化方面，最难的一步就是启动。对此我深有体会，因为我曾设计并构建了将近9座自动化 PCB 工厂，以及10多座自动化流程工厂。

　　在创建智能工厂时，应重点考虑以下问题：由谁来设计？他们需要学习什么？如何分析并规划自动化？构建需要多长时间？何时是适当的时机？以及成本会是多少？

　　为了让读者熟悉数字化与智能工厂，我推荐阅读以下两份资料：一份是来自Deloitte Insights的文章；一份来自 全球电子协会（Global Electronics Association，GEC） 的白皮书。

　　在这两份资料中，读者将了解到：

　　• 技术需求的快速增长

　　• 供应链复杂度的增加与生产及需求的全球化分散

　　• 来自意想不到领域的竞争压力不断增强

　　• IT/OT 与物联网（IoT）融合所带来的组织重组

　　• 持续存在的人才挑战

　　规划方法

　　规划智能工厂的首要环节是人。总体目标包括：1. 承诺实现部分智能工厂目标。2. 选择合适的团队。3. 为团队提供额外培训。4. 分析并对标目前流程。5. 着眼长远，但从小处着手。6. 对成功给予恰当的激励与奖励。

　　必须深入了解制造流程、设备和材料。现有员工就是专家，他们可以成为工厂的自动化设计师。

　　相关培训并不复杂，有经验的维修技术人员通常已经具备规划和执行自动化所需的大部分技能，只需在某些方面进行额外培训即可。

　　自动化

　　在职业生涯的早期，我发现自动化的基础在于对流程的深入了解，尤其是对工作单元的了解。

　　第二个关键要素是方法，它能将工作单元中的所有动作与信息分解为简单的层次。

　　图 1 展示了：一个工作单元及其自动化过程可以分解为两个向量——机械化和系统化。

　　图 1：自动化规划方法

　　自动化方法

　　简单的自动化方法（见图 2）包含6个系统化层级和6类机械化类别。该方法主要用于评估人机在信息获取和控制设定上所花费的总时间。

　　同样的思路也用于评估机械化程度：对比人在工作单元中花费的时间与人机总时间（人 + 机器）的比例，以此评估机械化水平。

　　智能工厂

　　要实施智能工厂，需要做到以下几点：

　　1实时感知与采集数据

　　实例包括：a) 第 33 期《Happy’s Tech Talk》专栏文章：路线、工具、工艺配方信息 

b) SECS/GEM 工具/工艺状态监控

c) 在制品（WIP）位置追踪

d) 缺陷计量检测工具

e) 产品良率

f) 统计过程控制（SPC）、先进过程控制（APC）、卷对卷、故障检测与分类（FDC）系统

g) 残余气体分析仪（RGA）及其他物联网传感器：射频（RF）、石英晶体微天平（QCM）、振动、流体流量传感器等

h) 地下设备状态与环境监测

　　2连接/整合不同的数据源

这可能需要一定的创造力，以便从条形码读取器、BCD 显示器、PLC、控制器或其他自动化孤岛中收集数据。

　　智能的 PCB 设计数据库（如 IPC-2581，见图 2a）可以为 PCB 制造网络（如 SEMI SECSII）提供数据输入；或通过 IPC-CFX 网络（IPC-2591，见图 2b）实现系统级的互联。

　　3预测

利用模型预测机器或工艺事件的结果，以便提前警示操作员、预测设备维护停机时间，并持续改进工艺流程。

　　图 2a：智能设计数据

　　图 2b：用于更高受控阻抗性能的组装自动化协议

　　案例

　　在选定新的自动化团队后，最好先尝试一些简单的项目。我建议构建简易的过程监测或控制系统。

　　第1阶段可以包括提案、规划与预算，因为购买一套系统的成本可能在 2000 至 8000 美元之间。

　　而我提出的自制方案成本不到 150 美元，虽然步骤较多，但这些步骤对更复杂的项目来说都非常重要。

　　第2阶段可以增加更多的传感器（如水电导率、电镀安培小时、温度等）以及数据采集系统。最终，可以引入 X-ACT 的全厂质量系统，如图 3 所示。

　　图 3：生产数据与质量软件数据库

　　更复杂且成本更高的项目，可能涉及实现人工工艺生产线如去钻污、沉铜、氧化处理、或电镀前微蚀工序的物料搬运自动化。

　　总结

　　自动化并不一定像最初看起来那样复杂或昂贵。然而，具备规划与成功实施所需技能和知识的人并不多。

　　我发现，通过提升制造员工技能并与本地机加工厂合作，能够取得良好的成果。关键在于投入与培训。如果贵公司需要帮助，我随时可以通过电话或电子邮件提供支持。

　　切记：

　　• 充分利用现有员工。 招聘新人员或聘请顾问会增加成本。

• 培训资源充足， 包括传感器、数据采集、网络与软件方面的培训。

• 参考资料中包含了许多案例。

• 从小且简单的项目开始。 让其成功推动更复杂的项目开发。优先实现的成果，将为下一步行动提供资金与信心。

• 利用全球电子协会（Global Electronics Association）及 SMTA等行业组织 提供的资源，以获取支持与网络化解决方案。

　　本文作者Happy Holden自1970年以来一直专研于印制电路技术，先后效力于惠普、NanYa、Westwood、Merix、Foxconn和Gentex等公司。

　　Happy Holden

【本文转自公众号电子首席情报官ECIO，转载仅供学习交流。】