1、把生產(chǎn)與元件編程工藝流水化作業(yè)實(shí)施計(jì)算機(jī)集成制造，可以使制造過程更緊湊。與日俱增的到達(dá)市場時(shí)間(time-to-market)的壓力繼續(xù)對高產(chǎn)量電子制造商提出使生產(chǎn)流水作業(yè)化的挑戰(zhàn)。在制造設(shè)備與工藝的最近進(jìn)步意味著許多傳統(tǒng)的生產(chǎn)約束不再存在了。除此之外，它們呈現(xiàn)了一個(gè)使工藝集成更加緊湊的實(shí)際解決方案，同時(shí)提供制造商在生產(chǎn)方法上向前飛躍的機(jī)會(huì)。計(jì)算機(jī)集成制造(CIM, computer-integrated manufacturing)是充分利用流水線工藝的關(guān)鍵。市場趨勢驅(qū)動(dòng)CIM對電子產(chǎn)品的高需求，從蜂窩電話到DVD放音/影機(jī)，意味著制造要繼續(xù)擴(kuò)展，獲得更大的能力。同時(shí)，制造商想要更低的單位成

2、本，和更快的周轉(zhuǎn)期。典型地，這些目標(biāo)是通過增加生產(chǎn)線、基礎(chǔ)設(shè)施與設(shè)備、增加單個(gè)生產(chǎn)線的能力、改善合格率、減少停機(jī)時(shí)間、或自動(dòng)化制造過程來達(dá)到的。單位成本的減少可以通過或者減少基礎(chǔ)設(shè)施或者增加生產(chǎn)能力而不增加基礎(chǔ)設(shè)施來達(dá)到。第三個(gè)選擇是：提高過程效率和通過進(jìn)一步集成生產(chǎn)過程來去掉間接費(fèi)用。新的進(jìn)步，諸如在線元件編程(in-line device programming)，正將通常離線(off-line)完成的工序帶入生產(chǎn)線，使過程流水化，減少超前時(shí)間和生產(chǎn)成本，和產(chǎn)品用戶化。制造過程雖然大多數(shù)制造過程定義明確并且流水化作業(yè)，但是許多仍保持是整體的孤島。雖然存在定義制造設(shè)備之間接口的標(biāo)準(zhǔn)，但是挑戰(zhàn)

3、是將這些標(biāo)準(zhǔn)與那些在其它設(shè)備上使用的標(biāo)準(zhǔn)作出平衡，以達(dá)到概念級的CIM。各個(gè)工藝過程的集成必須使用該技術(shù)，即本地局域網(wǎng)絡(luò)(LAN, local area network)與軟件。這要求對該過程的完全計(jì)劃和理解，該過程反過來要求對所要求的集成級別的定義、將要交換的信息類型和所需的格式。圖一顯示了存在于現(xiàn)代制造環(huán)境的高級企業(yè)資源計(jì)劃(ERP, enterprise resource planning)系統(tǒng)的框圖。ERP系統(tǒng)將計(jì)劃數(shù)據(jù)送給基于CIM的生產(chǎn)線，提取生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)。計(jì)劃數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)計(jì)劃、材料計(jì)劃和編程所要求的數(shù)據(jù)文件。在信息給到生產(chǎn)線之后，工作運(yùn)行、完成任務(wù)，生成生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)反饋。這些數(shù)據(jù)

4、從生產(chǎn)線反饋回去，送到ERP系統(tǒng)。生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)包括倉存水平、完成和未完成工作、完成的訂單、成本數(shù)據(jù)、和合格率。除SMT設(shè)備之外，在線編程系統(tǒng)也可以加入到基于CIM的生產(chǎn)線，來集成元件編程。GEM(Generic Equipment Model)/SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) SECS(SEMI Equipment Communication Standard)是一個(gè)定義數(shù)據(jù)如何在半導(dǎo)體制造設(shè)備與主機(jī)控制器之間如何傳送的標(biāo)準(zhǔn)。SECS由兩部分組成：SECS-I 定義適用于半導(dǎo)體處理設(shè)備與主機(jī)之間交換信息的通訊接

5、口；SECS-II 提供主機(jī)與設(shè)備之間交換的信息和有關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)目的定義。GEM是一個(gè)定義通過通訊連接所看到的半導(dǎo)體設(shè)備表現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義在什么情況下應(yīng)該使用哪些SECS-II的信息，和將是什么結(jié)果行為。SECS-I標(biāo)準(zhǔn)用在較舊的半導(dǎo)體制造設(shè)備上。要求高速通訊、或者不能在一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上設(shè)定的較新設(shè)備正采用一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn) - 高速SECS信息服務(wù)(HSMS)。將工藝流程在線化在高產(chǎn)量制造環(huán)境的離線工藝(off-line process)產(chǎn)生許多問題，包括成本和對最后時(shí)刻的變化不能作出迅速反應(yīng)，如當(dāng)將產(chǎn)品用戶化時(shí)?？墒?，當(dāng)制造商要把一個(gè)工藝過程在線化(in-line)時(shí)，必須考慮生產(chǎn)線的平衡

6、。瓶頸(bottleneck)在生產(chǎn)過程中總是存在的；它們會(huì)從過程的一個(gè)部分移動(dòng)到另一個(gè)部分，因?yàn)槊總€(gè)單元都是流水化作業(yè)的。例如，對一個(gè)特定的印刷電路板(PCB)測試時(shí)間已經(jīng)在4060秒范圍內(nèi)，周期時(shí)間(單個(gè)PCB的裝配時(shí)間)是25秒，那么需要兩個(gè)測試夾具來消除測試瓶頸：40秒測試時(shí)間 / 25秒周期時(shí)間 = 1.6 圓整為兩個(gè)系統(tǒng)。通過把編程增加到測試，制造商可能增加1680秒到56秒的測試時(shí)間。這樣得到總共56秒的測試時(shí)間，要求增加一個(gè)測試系統(tǒng)或夾具：56秒測試與編程時(shí)間 / 25秒的周期時(shí)間 = 2.24 圓整為三個(gè)系統(tǒng)。表一顯示編程和測試時(shí)間相對于周期時(shí)間的關(guān)系。表一、生產(chǎn)線平衡：生產(chǎn)

7、瓶頸的挑戰(zhàn) 裝配時(shí)間(秒) 生產(chǎn)線能力(單位/天) 測試時(shí)間(秒) 要求測試系統(tǒng)數(shù)量實(shí)際輸出(單位/線/天) 編程瓶頸2534561361635編程包括的測試時(shí)間125345613663456編程包括的測試時(shí)間225345618083466編程從測試中去掉253456120534561. 假設(shè)編程 = 16 秒(4 Mbit 的元件) 2. 假設(shè)編程 = 60秒(16 Mbit 的元件) 生產(chǎn)過程改善表二、增加成品率/降低停機(jī)時(shí)間的結(jié)果 裝配時(shí)間(秒) 生產(chǎn)線能力(單位/天) 停機(jī)時(shí)間生產(chǎn)線成品率 實(shí)際輸出(單位/線/天) 典型的高產(chǎn)量生產(chǎn)情形25345620%95%262

8、7減少周期時(shí)間20%20432020%95%3283減少停機(jī)時(shí)間5秒25345615%95%2791增加成品率3%25345620%98%2710最佳情況 20432015%98%3599一、生產(chǎn)線平衡：生產(chǎn)瓶頸的挑戰(zhàn) 生產(chǎn)過程改善通過選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉戆岩粋€(gè)過程帶入在線(in-line)，生產(chǎn)線可以重新平衡，甚至流水作業(yè)(streamlined)。一個(gè)關(guān)鍵的生產(chǎn)目標(biāo)就是從每條線增加輸出，或者是通過減少周期時(shí)間或生產(chǎn)線停機(jī)時(shí)間，或者是通過增加生產(chǎn)成品率(yield)。表二、增加成品率/降低停機(jī)時(shí)間的結(jié)果 表二詳述了改進(jìn)這些參數(shù)的影響。問題是，這個(gè)可以實(shí)際上達(dá)到嗎？答案的大部分

9、在于CIM的使用。把第一種情形與最后一種情形比較，可以看到生產(chǎn)線輸出增加每年超過350,000個(gè)產(chǎn)品，乘以一個(gè)中型工廠的生產(chǎn)線平均數(shù)(6)，得到一年超過兩百萬個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力增加。假設(shè)每個(gè)單位的價(jià)值(銷售收入)為100美元，這就是每年兩億一千萬美元，沒有任何變化，只是將過程流水化作業(yè)。周期時(shí)間周期時(shí)間是由裝配設(shè)備能力與平衡所決定的?？墒?，其它的過程單元，如測試與編程，可能是瓶頸。目標(biāo)是要平衡全線的所有過程。裝配機(jī)器軟件在定義平衡裝配過程最有效的運(yùn)算法則上取得巨大的進(jìn)步，即，吸取和貼放什么零件、什么順序和在哪臺機(jī)上。不幸的是，裝配仍然是效率的一個(gè)孤島。理想是要將類似的實(shí)施法則應(yīng)用到結(jié)合的過程中，

10、要求使用CIM的更緊湊的過程集成。取決于計(jì)劃給下一班次、工作日或工作周的工作量，裝配、測試、編程和其它過程元素可以平衡達(dá)到最佳周期時(shí)間。這個(gè)計(jì)算可以手工完成，但是一個(gè)泛味的和不必要的方法，因?yàn)橛薪裉斓募夹g(shù)。生產(chǎn)線停機(jī)時(shí)間生產(chǎn)線統(tǒng)計(jì)可減少停機(jī)時(shí)間，或者至少找到過程中的最薄弱環(huán)節(jié)。CIM幫助從不同的過程部分抓住實(shí)時(shí)的信息，提供薄弱區(qū)域的反饋。現(xiàn)在，許多這種分析是通過從各個(gè)生產(chǎn)階段收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，和將結(jié)果插入在主管的計(jì)算機(jī)上的公式或軟件。挑戰(zhàn)是從每個(gè)生產(chǎn)階段找出所要求的相關(guān)信息，并且收集和加以合并。有許多系統(tǒng)可用來完成這個(gè)工作，但是實(shí)際實(shí)施經(jīng)常通過用戶、自產(chǎn)系統(tǒng)來達(dá)到，如果過程和需要改變的話，使得實(shí)施

11、難以維持。最終，中央處理/控制站應(yīng)該在行進(jìn)情況中實(shí)時(shí)地提示操作員和主管，通知供應(yīng)商和送給他們關(guān)鍵的信息(預(yù)先規(guī)定的)，并使用網(wǎng)絡(luò)元素來解決問題。這個(gè)與那些把其自身錯(cuò)誤報(bào)告回中央控制室的通訊系統(tǒng)沒有什么區(qū)別，并運(yùn)行技術(shù)員和工程師實(shí)時(shí)地在線(online)分析解決問題。用戶化的機(jī)會(huì)直到現(xiàn)在，可編程元件只用于最復(fù)雜和最昂貴的產(chǎn)品上，或當(dāng)可設(shè)定內(nèi)存是關(guān)鍵的時(shí)候。但是現(xiàn)在，消費(fèi)電子市場使用了在任何工業(yè)中最多的快速可編程(flash-programmable)內(nèi)存。可編程快速內(nèi)存元件允許設(shè)計(jì)者和制造者基于相同的基本硬件，通過編程不同的代碼，生產(chǎn)出許多變化的產(chǎn)品。這就可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)的(just-in-time

12、)和不停步的(on-the-fly)制造，向?qū)崟r(shí)的產(chǎn)品用戶化打開了大門。這個(gè)趨勢剛剛出現(xiàn)，使許多產(chǎn)品有好幾個(gè)型號和性能上的變化。一個(gè)用來制造這些產(chǎn)品的離線工藝的后勤供應(yīng)幾乎是不可想象的。就拿庫存、成本和錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)來說，這個(gè)目標(biāo)如果沒有把編程工序放入在線，幾乎是不可能達(dá)到準(zhǔn)時(shí)的(just-in-time)。想象一下這種情況，當(dāng)訂單接到，進(jìn)入ERP系統(tǒng)，開始定購材料、計(jì)劃工作和生產(chǎn)工藝。到達(dá)市場的時(shí)間(time-to-market)和成本是重要的，特別是當(dāng)制造商繼續(xù)流水線的工序，改進(jìn)周期時(shí)間，減少停機(jī)時(shí)間和增加成品率的時(shí)候。產(chǎn)品可以連續(xù)地追蹤和較早地評估。因此，生產(chǎn)工序流水線化采取的下一個(gè)步驟是什

13、么呢？制造過程集成圖二提供一個(gè)CIM的過程圖。集成CIM和ERP系統(tǒng)的一個(gè)很大困難就是有許多不同的系統(tǒng)存在。許多公司使用的系統(tǒng)用戶化程度之高，操作變量的詳盡數(shù)量都要求成功地集成兩者。其它公司使用一個(gè)與前景看好的CIM不兼容的特殊ERP系統(tǒng)。為了迫使新的制造設(shè)備類型為了迫使新的制造設(shè)備類型與現(xiàn)有的CIM或ERP相互作用，需要開發(fā)用戶模塊。有許多絆腳石可能減慢集成過程；這些是達(dá)到真正的CIM的一些挑戰(zhàn)。集成的例子：編程過程控制軟件歷史上，編程還不是主流的生產(chǎn)過程。但是關(guān)鍵的編程信息已經(jīng)導(dǎo)致編程過程控制應(yīng)用的發(fā)展。輸入包括專門可編程元件的選擇、數(shù)據(jù)文件、編程參數(shù)(通常是元件和數(shù)據(jù)文件特定的)和產(chǎn)品標(biāo)

14、記，諸如要求的元件數(shù)量、可接受的成品率限制，等。輸出就是經(jīng)過正確編程和檢驗(yàn)的零件，通過正確的檢驗(yàn)和過程統(tǒng)計(jì)的驗(yàn)證。系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)也是提供指示系統(tǒng)的狀態(tài)和全過程中的任何系統(tǒng)問題或失效。這些可用于減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間(downtime)，以及允許用戶將編程過程自動(dòng)化，節(jié)省所要求的工作量。下一步就是通過CIM將編程集成到主流的生產(chǎn)過程。許多軟件程序的結(jié)構(gòu)是模塊化的，可疊加性地提高性能。對生產(chǎn)系統(tǒng)，包括MRP系統(tǒng)，存在機(jī)會(huì)來從數(shù)據(jù)庫中選擇正確的工作，決定于將要裝配于下一個(gè)PCB的專門可編程元件。同樣，不停步地(on-the-fly)選擇不同的工作允許用戶化。沒有這種能力，用戶化是不可能的?，F(xiàn)在，應(yīng)用獨(dú)立于生產(chǎn)過程之外。通過本地局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、普通操作系統(tǒng)和完全的過程理解，編程(和其它關(guān)鍵的生產(chǎn)過程一起)可用來改進(jìn)生產(chǎn)過程和使其流水化作業(yè)，因