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苹果PCB供应大厂耀华电子公开完整智能制造生产线

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由于电子产品越趋强调功能性与轻薄短小等诉求,加上产品升级速度加快,种种市场变化都让未来电路板的生产难上加难,制程复杂程度也远胜从前。耀华电子副总经理李丽君便指出,像新一代的苹果耳机AirPods其制程逾200道工序,相较早期的PCB多了十倍以上。这让PCB产业必须尽快因应市场变化调整生产策略。

相较于其他PCB业者,耀华的产品线有60%集中在消费性电子产品,制程复杂度的成长也带给耀华一场严峻的考验。因此对于耀华来说,现阶段透过智能制造让产线升级是必须要走的路。而其中,耀华生产线之所以能达到智慧化的核心关键,便是利用生产线上的大数据进行智慧动态排程,以及建立产品履历追溯平台。

对于耀华来说,智慧动态排程为何如此重要?事实上,这和企业成本支出息息相关。李丽君指出,以电镀生产线为例,产线上的设备资产费用高昂,每每造价上亿元,但电镀线却是湿式工艺当中的生产瓶颈,对于业者来说,当然希望投资报酬率符合期待,而提升设备设备效率最能有效反应在成本节流上。

耀华如何做到智慧动态排程?

以提升产能利用率为目标,耀华此次在示范产线上总共搜集了304个数据节点,这些数据包括来自于生产线上取代传统量表的传感器、机器设备的控制器或IPC以及点检纪录等。从生产线的设备层捞出304个数据后,下一步则进行大数据分析,剖析这304个数据中究竟哪些是最能直接影响生产品质的显著因子,并依此建立生产线良率预测模组。

未来利用设备层的即时参数比对良率预测模组后,耀华就可以得知目前哪条生产线或设备具有较佳的生产良率,并将预测结果透过MES串连ERP与PLM系统完成智慧化自动排程,来配置不同的设备生产组合。因此当生产线面临每日生产排程或紧急插单排程的需求时,系统便会透过良率预测结果建议适当的配置路线,如此一来不但可达到弹性生产,也有效取代过去透过人工排程降低效率,而让产能的利用率尽可能达到100%。

而另一面,生产线上的大数据除了可利用于产线良率预测模组优化排程外,这些生产数据还可被有效利用转化为完整的产品履历追溯平台。由于每一个生产环节将来都会被记录下来,因此未来当客户对产品有疑虑时,就可以透过异质数据整合平台追溯在过去某一时间点之下,该产品是在哪一条生产线上制作或曾经出过什么问题等等。

「过往要花四个小时只为了记录量表数据这件事」

采集设备层的数据通常被视为智能制造的第一步,但这第一步看似简单,却让制造业者走了很多年都无法真正跨出旧习。目前PCB产业在智能制造的进展上,最显著的影响是由于旧设备不具备联网、自动搜集或汇整生产数据的功能,因此一直以来主要还是借由人工抄写来获取相关数据。

你可能会因此好奇,生产线上的数据是靠人工取得还是设备自动生成,与优化排程、提高产能有什么直接关系?但其实制程中的每一个步骤都是环环相扣的。

 耀华以电镀产线作为此次示范产线

耀华此次示范产线的重头戏,是这条电镀生产线。除了因电镀不仅是湿式工艺的生产瓶颈,更是影响后续线路制程品质的关键,其次则是因为这条生产线上,有太多生产数据是靠传统方式取得,也就是透过肉眼逐一手写记录。

实际走进产线,在电镀槽周围有许多传统量表的身影。像浮子流量计就是一种监控电镀槽内化学药剂流量压力的设备。但时刻都在浮动的流量计所产生的数据几乎每秒钟都在变动,对耀华来说根本不可能24小时专人守候在一旁只为读取即时量测的数据,因此过去耀华采取的是分班制的定时记录,但如此一来准确率就会大幅降低。

而这又会面临第二个问题。由于传统量表尚未有大数据的概念,因此过去在判断上也都是以范围界定当作参考值,加上个人评判标准大不相同,「可能十个人来看发现十个数字都一样」,邱垂康说。而这样的数据纪录一点意义都没有。

邱垂康指出,大数据的时代除了讲求即时性外,更要「锱铢必较」才能减少数据间的误差,维度越高才能真正发挥数据价值。因此耀华便在这些传统量表上加装传感器,让指针式的跳动改以数值化的方式呈现,让量测结果不再只是「大概」或是「平均值」,不仅大幅降低人工记录的失误率风险,更提升采集设备数据的效率。

同样地,前处理产线上的液压表,以及后续包括压膜、蚀刻等生产线上,也面临跟电镀线一样的问题,生产数据几乎来自操作人员以目视记录,或是另外利用影像识别输出。这些数据数据的取得不但格式不一,也有时间延滞的问题,更因为人工记录有失误风险,导致过去耀华搜集到的准确率总是与实际状况有所落差。

在这样的情况下,生管人员根本无法在第一时间内掌握到各设备的状态,导致在排货配置机器的过程中困难重重而无法预料,在换线时更增加操作人员确认与备料的时间,往往耗时25~30分钟,这些闲置时间对于消费者来说可能无感,但对制造业的生产线来说却非常关键,试着想想,一台造价可能数亿元的生产线真得可以容许短暂的闲置而毫无生产力吗?

 电镀生产线的浮子流量计

复制半导体成功模式建构标准语言

采集设备层的数据你可以看做是让设备「开口说话」,但在各制造业中,每一种设备都可能来自不同厂商生产,也就是不同「国家」,语言隔阂往往是沟通的最大阻碍,而不同设备间缺乏标准的通讯协定也让OT层的数据难以进一步打开沟通的大门,因此就算成功采集到各种设备的生产数据,制造业者仍须透过途径转化为有效可利用的格式与标准,让统一的数据平台可以活用这些来自不同源头的关键数据。

因此,此次PCB A-Team就跟随半导体产业在先进智能制造的脚步,复制其在SECS/GEM通讯标准的成功经验,先在IaaS层开发Smart Box Gateway连结工厂内的旧机器或新机器已内建的标准界面,再统一透过SECS/GEM通讯标准将来自不同厂牌的机器设备与由研华主导的WISE-PaaS智能制造共通平台连接起来,而未来SaaS层的软件开发商就可以透过统一平台的标准模组进行数据获取与分析,开发PCB智能制造的专属应用服务。

智慧数据中心让生产数据透明化

数据中心是现今制造业者强调数据可视化的一种呈现。基本上只要与成本支出相关的数据,往往都是企业高层最想掌握的数据类型。

耀华电子生产处资深专案经理张嘉纯举例,包括能够有效提升成本节流的能源管理、出货表现与达成率、与产能扩充或产线利用率息息相关的设备/产线实时设备效率、关乎良率的生产线品质监控等,都是这次在数据中心内主要呈现的内容,当然未来还可以再依据需求由IT部门开发扩充其他应用。

 耀华数据中心

除了基本生产线动态监控画面外,耀华数据中心也能掌控工厂能源管理,包括即时用电、碳排放量与省电度数等数据。

事实上,现行PCB产业智慧化的程度与半导体产业相比仍有很大的差距,业者自行预估大多只有「工业2.5」左右,而大部分的PCB业者目前都只做到基本数据化,或单站制程的自动化控制,对于智能制造的投入与发展都还在探索中。但是透过像耀华这样的示范产线,另一方面也可以让更多期望转型的中小型板厂描绘出更具体明确的发展方向,以扩散效应加速整个PCB产业升级。


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