產業脈動|PCB 產業智能化之應用

作者:

吳樞俊

刊登日期:2021/04/28

摘要:近年來,工業 4.0 及智慧製造已經是現代製造產業鏈的發展趨勢,而PCB被稱為『電子工業之母』,印刷電路板被用來固定無數個積體電路與電子元件,再透過一條條銅導線串接在一起,大致上來說,PCB板類分為:軟板、硬板、軟硬複合板、IC載板、高頻高速板等;隨著5G市場的發展,同時帶動PCB產業的起飛,但PCB產業在工廠智能化的應用至今還有很大的進步空間,PCB產業的設備聯網能力亦逐年成長中。PCB廠透過製造執行系統(MES: Manufacturing Execution System),來輔助生產線的資訊透明化並提供管理者即時且精確的資料分析,降低生產線人員動作錯誤率,使整體產銷運作能更加順暢;並提供分析及稽核工具,以利企業資訊的即時掌握,企業資源能更有效整合,以提升企業競爭力。本文並以PCB (Printed Circuit Board)為例,說明智慧工廠所需相關技術實際應用介紹。

Abstract:In recent years, the development trend of manufacturing industry has gravitated towards Industry 4.0 and smart manufacturing. PCB, known as mother of the electronics industry, connects countless integrated circuits and electronic components through copper wires. PCB boards are categorized into FPCB, PCB, Rigid-flex PCB, IC Substrate, and High-frequency High-speed CB, etc. According to the survey conducted by Taiwan Printed Circuit Association (TPCA), even though the PCB industry has made great evolution in the factory intelligence application, there is only around 1% of the PCB manufacturing devices has networking capabilities. With the growth of the 5G technology market, the intelligent manufacturing still has plenty of room to grow. MES, Manufacturing Execution System, offers a transparent enterprise platform with efficient process and more precise deliverables. Utilizing MES can minimize the impact of the human factors, improve the management of the shop floor and optimize marketing operations. Cognitive analysis and audit tools are provided in MES to help companies optimize the resource integration and enhance the market competitiveness. This article uses Printed Circuit Board industry as an example to demonstrate the relevant technologies required for smart factories.

關鍵詞:印刷電路板、智慧工廠、製造執行系統

Keywords:Printed circuit board (PCB), Smart factory, Manufacturing execution system (MES)

前言
早期PCB還沒出現前,電子機器各個元件間是靠電線連接而組成完整通路,結構單純功能簡易並且大量使用人工,隨著科技進步及電子產品民用、小型及多功能化發展,電路板的尺寸越來越小且需負擔更多功能,進而延伸出利用銅箔代替電線,利用印刷的方式製作電路,利用板子上各處的金屬銅箔線路,透過設計各層連接導通相關零組件,幾乎不需再使用人工,提高了生產效率但由於結構複雜,若成品不良率提升,難以即時找出錯誤製程端。

在現今生產資訊數位化的現在,MES製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES)能完整收集各製程端從來料、庫存、生產、品保、設備管理甚至機台即時監控等生產資訊,發生異常狀況時MES能以手機簡訊或APP軟體即時通知,即時找出錯誤並立即修正。

隨著生產技術的提升,管理資訊的方式也應一同提升,PCB素有『電子產品之母』之稱,然而能與其相配達到智慧工廠,能相輔相成的MES也扮演不可或缺的重要角色。

傳統的PCB廠變成智慧工廠 
印刷電路板產業製程參數複雜且產品特性多變,工廠所面臨的挑戰,不外乎就是高密度的走線需求、高頻訊號的處理、更小的空間。所以5G對於PCB板材的規格要求更為嚴苛,尤其是占PCB成本極高的銅箔基板(CCL),必須達到高頻高速傳輸的標準。市場的需求起飛(5G需求),供應端(基地台設備、手機)就會被跟著牽動,然而PCB產業存在的競爭就成為『轉型』的動力,若無法藉由這一波市場的浪潮,帶領企業提升到『智動化』,對於PCB產業,未來的挑戰將會更為巨大,全球第一的寶座很有可能就被超越,因此建置與導入MES可完整針對印刷電路板產業之需求特性進行製造活動追蹤與控管,提升企業對未來發展的推進力。傳統的 PCB 廠最常見的主要問題,例如:傳統報工方式難以整合ERP精算成本、內部無法快速回覆客戶準確的交期承諾、訂單系統無法與生產排程連結、業務無法得知訂單WIP狀況、預測總是會錯,如何縮小預測差異?拆批、併批、設批等行為造成批號生產歷史一團亂、委外數量永遠無法即時追蹤,造成生產計畫一再修改、良率掌握不精準,無法得知何時該補料等種種問題,如何將一個傳統PCB廠改造成一個智慧化的工廠呢 ? 致茂的導入成果如以下說明,使傳統的PCB產業朝向智慧工廠邁進。

1.報工作業管理
生產報工可搭配行動裝置作業平台,並即時與ERP物料資訊整合,提升工廠作業的方便,連結MES系統簡化工廠現場作業人員生產報工、領料及即時查看製程資訊等工作,避免人工作業、疏失即時扣料及快速即時回報生產進度。導入智能化報工模式具備以下特點:
1.現場即時生產報工到MES系統中,快速查看各製程作業紀錄,如圖1所示。
2.線上作業即時核對帳料與途程正確性,有效防呆並立即警示作業人員。
3.平板報工作業可整合eSOP即時線上查作業標準文件,減少紙張浪費,且可局部縮放圖面,同時保持版本控管一致性。
4.生產品質控制,可線上判定異常資訊,有效控管生產批次號進行過站卡控,檢驗資訊可同時整合SPC進行線上異常管控。
5.報工作業可依製程彈性配置管制點,在同一製程中可包含移入、投入、產出、移出等動作,詳細紀錄各站加工工時。
6.機台參數可透過EAP整合呈現在平板畫面上,減少人員抄寫動作,提升作業效率與資料準確性,如圖2所示。
7.可以無線作業,在工廠中工作無死角,現場環境無需拉線。
8.操作簡單,不會增加作業人員工作負擔造成工作困擾。 

圖1 製程參數畫面

圖2 機台參數畫面

2.生產履歷回查
以某PCB大廠的生產流程為例,生產流程從一開始的裁切、曝光、顯影、蝕刻、打靶、AOI檢測、AOI修片、棕化、疊合、壓合、解板、X-ray、裁磨、鑽針、刷磨、電鍍、IPQC檢測、一次銅、二次銅、蝕刻、烤箱、文字印刷、成型、斜邊、洗板、電性測試、驗孔、到最後包裝,透過條碼管控,查出供應廠商當時來料之批號、時間、數量等資訊,並可透過批號反查屬於這一批號出貨的產品、地點、數量等資訊,有效減少問題零件所產生的損失,並快速解決問題,以達到來料資訊回查之特點,精準掌控生產履歷。MES透過行動裝置(如平板電腦),線上即時紀錄流程卡投入與產出、設備參數、物料資訊、機台點檢項目、檢測資料收集等,可依照不同製程站點設定,支援多樣化介面進行資料收集及設備連線,有效提升生產報工資訊的準確性與即時性。

…本文未結束

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