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无铅工艺控制管理

更新时间：2013-01-19 22:18:37  点击次数：1075

现在工厂应该把注意力转到如何实现无铅转变上面，并且提出一个符合RoHS法例的管理办法。产品的材料成分是否符合无铅的规定？他们有没有经过正确的热循环周期？对于制造商，这些是很重要的，特别是同时使用含铅材料和无铅材料的厂商，要能够做到在正确的时间里把正确的原料放在正确的地方。 
目前的情况 
大部分公司已经使用一种方法把含铅和无铅装配作业分开。这些方法包括，使用针对具体方法的专门的装配线或者工作站，在特定时间进行的分组工作，把原材料分开，以及用不同颜色的工作服来区分车间人员，表明他们所承担的不同工序。然而，不论是那种情形，  实际上存在一些细微的变化，不容易控制，不容易觉察到。这样的例子有： 
    ● 电路板可能同时有含铅元件和无铅元件，但由于开孔的设计不同，模板有所不同。 
    ● 产品中混合使用无铅和含铅元件，在进行再流焊接，温度处于可以接受的边沿。 
    ● 电路板最后需要经过绕线工序，但这需要用到其他的工艺。 
    ● 要求改变作业制程，但是没有与车间有效地进行沟通。 
所有这些情况，都能够用MES来管理。

有智力的MES管理 
智能型MES解决办法中的管理，是从工厂办公室开始，新产品推出（NPI）的准备工作或者产品的修改就是在这里进行的。整个制造过程，包括电路板装配之前和之后的步骤，都是有智力的，当发生上述情况时，它能够确定出现了什么事，并且加以控制。元件的管理程序也是预先装在机器中的，并且链接着它支持的客户、供应商和制造厂。 
对于给定的产品，这个系统迅速地检查材料清单（BOM），并与以前的版本进行比较。对于材料清单中每一个元件，元件工程师找出厂里有的、可以使用的元件，并且确定哪些是厂里没有的新元件。工程师查看材料清单中制造厂的元件型号，同时与自己厂里有的元件型号对照，进一步看看厂里的元件是否与元件清单相配。如果一个厂商的无铅元件的型号稍有改变，例如后缀有变化，就要进行全面搜索，确认这个型号的元件可以用于具体的焊接工艺。同时开始制定产品的工艺。工程师负责把材料清单中的元件分配到生产线上，制定工作指令，启动机器程序，并且制定每一道工序的材料清单，核实批准每一道工序的加工、耗材和材料。 
下面是工艺清单的例子： 
     ● 模板印刷机使用的模板、焊膏和刮刀； 
     ● 送料器的型号和BOM标示贴片机的具体取料位； 
     ● 波峰焊夹具和其他工具； 
     ● 为手工焊接台准备特殊的焊丝与其他工具，分配手工焊接的元件； 
     ● 制造整个系统的必备工具和元件。

　　工程师负责的工作还包括机器的程序和工艺参数，作为工艺的一部分，保证它确实是用在设备上的。一旦把材料清单确定下来，也就完成了工艺的制定工作。这些修改进入一个自动审批过程，决定是否可以送到车间。在批准之后，就可以开始生产这个产品（图1）。

在车间进行的生产管理 
在工作进行之前，运用自动化管理来保证使用的工艺是正确的，以及每一个工位所用的材料是正确的。这些管理通过一个标准的设置程序来指导操作人员，他们不必去作那些可能产生问题的决定──到了下游工序，这些问题会变得更加严重。在出现计划外的任务时，使用同样的样品，我们从印刷焊膏工序开始观察： 
操作人员选择或者扫描一下制造执行系统（MES）中的一个有效的工作命令。系统立即提示操作人员，必须换一种材料，但是，他们忽略这个步骤，并且用上流的传送带把电路板 送到机器里。这个传送带，配备了使用可编程逻辑控制器（PLC）的硬件，它连接着SMEMA接口，并与制造执行系统（MES）交换信息，它不会把电路板送进机器里，因为还没有把所需要的材料装进去。于是，操作人员会发觉这个疏忽，并按照提示，把正确的焊膏装到印刷机上。操作人员可以扫描焊膏容器上的条码，或者用一个闭环系统通过射频识别（RFID）技术，确认它把正确的焊膏装到印刷机上了，针对模板和刮刀，继续确认材料的设定。 
对于贴放设备，情况是一样的。在送料器完成转换之前，产品不会进入到机器里。拾取位ID与送料器之间的链接，送料器和所装的元件的链接，元件与唯一的进料清单ID之间的链接，在材料进来之后，进行核实，来确认相应的取料位。和印刷工序一样，通过条码扫描或者用闭环的方法通过射频识别（RFID）技术来完成确认。每一个取料位都配有各自的RFID天线。 
在再流焊接炉里，操作人员收到提示，这个工作的再流焊曲线存在偏离。提示会主动要求输入正确的参数，并且可以通过制造执行系统（MES）把正确的参数装进去，实现控制过程的修改和调整。 
在手工焊接台，作业人员扫描电路板的条码，立即得到提示：产品将在其他无铅装配手工焊接台上进行焊接。如果这道工序完成了，作业人员通过扫描确认这块电路板所用的元件以及所用焊丝。

管理取得的数据 
      这个系统除了在生产车间进行管理，保证产品可以进入一条生产线，它还通过自动化设备和操作人员收集到数据。收集到的数据送往同一个制造执行系统（MES），当接近控制极限或者超出控制极限时，能够实时作出反应。由生产设备收集来的数据可以传送到自动光学检查（AOI）系统、在线测试仪（ICT）和功能测试（FCT）设备。通过广泛的数据收集，智能制造执行系统（MES）就能够以各种方式做出直接的反应。它通过电子邮件通报负责项目的工程师或者经理，通过屏幕上的信息提示车间管理人员，在情况最严重的时候，它可以用产品流控制器将生产线停下来。这方面的一个实例，就是用一个再流焊炉监视器自动收集数据，当监视器发现超出允许的峰值温度或者停留时间时，系统会根据责任工程师预先规定的方式做出反应，并且向操作人员发出他们能够理解的通知。

意外收获：可追溯性 
      在生产车间进行的所有活动，都可以通过一个严格的制造执行系统看到，它包括：产品在车间的研制、装配、检查、测试、建立系统、包装和退修品管理（RMA）。结果是，所有这些活动，无论是通过自动收集数据还是通过操作人员输入，在产品的生命期内，都可以看到。最重要的是，装配记录也证明了产品是使用正确的焊膏、以正确的方式进行生产的。RoHS等法例并没有明确规定要求证据，由于在这个信息时代，对数据的广度和深度要求与日俱增，不可避免地要求这些资料。对于制造商而言，这种程度的可追溯性给予客户更大的信心。

结论 
      电路板装配业正处在一个从历史推动转变到法例规管的过程中。随着这个转变，原先不存在的工艺的变化和材料的兼容性问题出现了，现在，我们需要对它们进行智能管理。制造执行系统已经商业化了，它能够覆盖整个生产过程，它可以进行设置管理、实时作出响应，并且能够详细地追溯一件产品的制造过程，从而保证产品的质量达到很高的水平。


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