摘要

　　本文介绍了离线分板机与在线分板机在电路板分割工艺中的应用及各自优缺点。离线分板机适应性强，一台传统设备几乎可以覆盖所有产品，但需要人工操作，存在一定撞件风险和夹具成本 ；在线分板机自动化程度高，对于无边框（frameless）产品传统设备轨道需要升级，大概率需要购买新设备，投资成本较高。

　　本文分享了笔者如何通 过技术钻研与创新，优化了两种设备的夹具、夹指、切割路径和质量监测手段，提升了切割质量和效率。

　　一 前言

　　两年前笔者某家以武侠小说迷的身份，把分板家族的“五绝”进行了华山论剑。结果中神通铣刀式分 板 机（Milling 或 Router）艺 压 群雄，毫无争议地夺得天下第一。汽车电子类对质量和可靠性要求高的产品分板绝大部分选铣刀式分板机。铣刀式分板机就像中神通王重阳所在的道教分为要求出家修行的北宗和在家修行的南宗一样，也分为在线机分板机（inline milling/router）和离线分板机（offline milling/router）。这一点可能有些人不知道，知道的人也可能会误会。记得有同事一听 offline milling，马 上 就 说 不 行， 说 我 们 一 定 得 用inline 的。作为一个浸淫玄门武功（中神通铣刀式分板机工艺）近 20 年的老居士，贫道有责任和义务把家中事物澄清一下。为了叙述方便，后面统一称在线分板机和离线分板机。

　　目前行业内卷，操作工成本增加，多数企业在购买新设备时纷纷选择自动化设备，对于分板机来说就是买在线分板机。那么离线分板机是否真的要退出历史舞台了？现在企业为了减少成本，会从原材料入手，通过减少电路板的使用面积来减少采购成本，于是出现了无边框电路板（英语翻译frameless 更准确，也可叫少边框电路板，为了方便，后面统一叫“无边框电路板”）。此种电路板使用离线分板机，可能需要重新设计新型夹具。如果使用在线分板机，传统的针对全边框设计的设备是无法兼容的，也很难经过升级改造来覆盖，基本都要重新购置新的设备，成本颇高，旧的设备如何处理也是一个大问题。

　　二 离线分板机与在线分板机之前世今生

　　在讲名词前，笔者不得不先讲一下离线分板机和在线分板机的由来。有些是放在自动化生产线外作为单机独立工作的，故称为“离线分板机”（offline milling）。有些 milling设备是安装在 SMT 生产线上和印刷机、贴片机、回流焊等联动的，所以称为“在线分板机”（inline milling）。这么一讲，大家应该也基本明白了吧？ 所 谓“ 在 线（Inline）”“ 离 线（offline）”说的设备在线体中的存在形式，并不是要不要连制造执行系 统（ MES:Manufacturing Execution System）。当然，放在 SMT 自动线上的设备肯定是全自动设备了，所以在线分板机还可以叫自动分板机（auto milling/router）。 那 么 离 线 分 板 机（offline milling/router）也 有 个 别 称：单机分板机（stand alone milling）或者半自动分板机（semi-auto milling）。

　　三 离线分板机与在线分板机谁才是武林正宗？

　　上回书说到离线分板机有如全真教出家修行的北宗，主张积极参与社会的各种活动，因此可以轻松面对社会三教九流人物。离线分板机也一样，它的优势是一台机可以应对各种产品，不管是传统的全边框产品还是时下热门的无边框产品。离线分板机由于面对的环境复杂，因此家伙什也多，不同排版的产品要用不同的夹具，这个是相对的劣势。北宗主要禁欲修行，因此武功精纯，可以以弱胜强。离线分板机也一样，一直以来专注“分板工艺”，分板时把产品销在夹具上，并压住放在工作台面上，非常接地气，固定的那叫一个牢啊，然后铣刀就一头“扎”在板子精雕细琢，不打完绝不收功。切割质量那绝对杠杠的，切割效率（cycletime）更是呱呱叫。当然，金无足赤，此兄台只管心无旁骛地研究切割，其它的事情自然不精，产品的取放需要他人代劳。就像老法师总是要带道童一样，离线分板机也是需要 OP 来操作。由于人的介入，就会产生操作风险和人工成本，这是它的另外一个缺点。

　　话分两头，各表一枝。现在让我们说说在线分板机，如全真教南宗在家修行，所有事情一人摆平。由于此兄台擅长“天罡北斗阵”，需要上板机、接驳机来供料，需要 WPC、Tray loader 等下 料， 甚 至 还可以把后工艺cleaning、AOI 等工艺集成到设备中，提供上料、分板、下料等一条龙服务，全程不需要 OP 来上下料。对于相似的产品，它也可以兼容，不需要再投资新的工装。缺点很明显就是投资高。之前演练的阵法过于老套，适用于传统的带边框产品的，却无法胜任现在最热门的无边框产品，因此不得不投资新的设备，成本很高。即使现在用的设备可以兼容有、无边框产品，但是旧的设备的去向仍得花时间考虑。话说此公分板时是姿态还是很优雅的，工作头在产品下面分板，机械手在上面悬空抓着产品，切割后的子板就拿到下一工序，可实现单件流，有问题可以及早发现。不过，此兄台所练武功太杂，分板姿势虽然妖娆，但是悬空抓这种产品固定方式，不接地气，切割稳定性比离线分板机稍逊。由于在线分板机切割过程中动作太多，要考虑取放板，因此切割效率也相对不高。

四 世上安得两全法，不负如来不负卿？

　　从上面的描述可知如同任何武林高手都有“罩门”一样，离线分板机与在线分板机都有自己的“罩门”。但是绝顶的高手总能在对手找到或击中其命门前把对手解决，他们是怎么做到的呢？秘密就是他们可以把“罩门”最小化、隐蔽化、转移化等，同时把强项变得更强！吾辈虽非绝顶高手，但也非泛泛之辈，也可以师法前辈门，让咱们的手上离线、在线分板机化腐朽为神奇！

　　针对离线分板机，人工操作的风险。a） 可以在夹具中嵌套一个 cage（托盘）把切割后的板子合盘拖出，避免一个个取板过程中的撞件风险。b） 针对一些使用翻盖式夹具，放板时要对位时潜在的撞件风险，可以嵌套一个升降机构，把产品放在没有定位销的上盖板上，然后通过连杆、凸轮机构把上盖板降下去，使产品和下面定位销自动对正。 对于传统夹具粉尘多的产品。c）我们还研发了主动吸尘模块，利用原本清洁夹具粉尘的辅助吸尘嚣共同除尘，极大提升了除尘效率。原理就是把把右图中夹具下方（深蓝色部分）制作成一个空心腔体，产品下面切割路径下对应有小孔，孔径以2±0.5mm 为宜，孔上方制作 72° ±2°漏斗性孔以增加吸附面积（如右图），通过右边浅蓝色连接头（可以通过气缸自动对正连接管，或者通过毛刷实现软性接触）把腔体中粉尘排到吸尘器中。

　　针对在线分板机，我们就做的更多了，针对切割质量问题。在问题是发生端：a） 我们重新设计了夹爪的手指，提升了夹持稳定性。b） 优化切割路径，使产品在切割过程中始终和未切割部分及边框保持一个强的连接，以提升切割过程中的稳定性。 c） 在下夹爪位置校准这块，也探索出来多种方案来精调。

在探测端： a）我们增加了 AOI 来检查切割质量， b） 我使用数字分析平台监控产品切割精度的 CPK。

　　五 小结

　　离线分板机和在线分板机各有优劣，基本不存在一种设备代替另外一种设备的可能性。我们要做的是珍惜“眼前人”，尽力克服或补充设备的劣势，充分利用设备的优势为公司的业务添砖加瓦，尽自己的本份。面对新的业务，在投资新的生产线时，要考虑是否可以利旧？我们要将公司的效益最大化。一定要投资时，要充分考虑每种设备的优缺点，综合考虑后期的工装成本、耗材、备件等成本，甚至要考虑为对接目前设备要投资的前后端设备成本、供应商的服务等。

　　目前国外供应商的技术优势相对国内在逐步变小，国外供应商尤其是欧美供应商的服务的劣势相对国内正逐步凸现出来，不幸的是大多国外供应商的产品质量相对之前在下降。他们的 knowhow 相当一部分没有转移到国内，当设备有问题需要国外支持时，由于时差、上班的效率（假期多、不容易找到）、面对中国客户的态度（认为中国客户人傻钱多，只能靠他们，傲慢无礼）等问题，无法得到及时响应，无法应对中国市场内卷的形势，这是在购买欧美供应商设备时一个不得不要考虑的现实问题！但这并不是说一定就得选国内的供应商，国内的供应商良莠不齐，大多追求短期利益，产品的成熟度和长期的服务也是一个需要考量的问题！所以无论选择国外还是国内供应商，都要擦亮眼睛，毕竟世上是没有“后悔药”可买的！

　　六 结束语

　　笔者最近两年颇受离线分板机与在线分板机的争论，屡屡站在公司业务的角度尽力掏心掏肺地分析两种设备的好处。无奈笔者面对的多是负责生产、质量、项目等部分业务的伙伴、朋友等，他们大多都是站在当前职责、立场上看问题，这是可以理解的，毕竟当今能做好“本职”工作已属难得了！笔者经常看 Problem Solving 的书，而这些书大多来自日本企业文化，尤其是丰田公司，这些书中倡导要读者站在比自己所在职位至少高两个级别的角度看问题，遗憾的是国内企业（包括内外资企业）人员多没有这种格局。惭愧的是笔者也没有这种格局，但是笔者深受书上日本企业的这种站在更高的高度看问题的精神感染，尤其是站在公司业务的角度这种更高的看问题的精神，笔者心向往之，并以为 True North（真北），因此才有了这篇文章。笔者希望用手中的笔、胸中的这点墨，为国内企业、为分板工艺尽点绵薄之力。 

【本文转自《一步步新技术》杂志。】