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| 计算机集成制造技术实现生产效益最大化 |
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Maximize Production Benefit with Computer Integrated
Manufacturing Tech.
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■ 烽火通信科技股份有限公司 鲜飞
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电子技术的高速发展和电子产品生命周期的不断缩短，对电子产品制造商提出了越来越高的要求，而市场的全球化使企业面临的竞争对手也不断增加。现代电子制造企业要想在瞬息万变的市场竞争中站稳脚跟并发展壮大，必须采用更为先进的现代化生产管理控制系统，从而以更快的速度向市场提供质优价廉的产品。
作为电子产品制造业基础的PCB板组装行业(PCBA)，近年来也在开始引入计算机集成制造技术(CIM)，目的是在CAD设计系统与PCB组装生产线之间建立起有机的联系，达到信息的集成和资源共享，从而帮助减少设计到制造的转换时间，实现电子产品制造全过程的集中控制。制造商预期CIM系统将有利于厂家生产出低成本、高质量、高可靠性的电子产品，而且产品的上市时间也可以缩短。
创建CIM系统的四个要素
在PCBA行业，CIM系统的实体建立在工厂计算机网络和数据库之上，是一个能提高电路装配的质量、功能和产量的无纸化制造信息系统。系统可以控制或监控丝网印刷机、点胶机、贴片机、插件机、测试设备和返修工作站等装配线设备，一旦发生问题，CIM可以把信息反馈给操作者或工艺工程师，并指出发生问题的确切位置。一个比较完备的CIM系统应具备如下四个要素。
首先，系统要实现CAD和CAM的信息集成，这是CIM系统的最基本的部分。自动设计和自动制造子系统之间的信息集成，可以帮助实现CAD数据到生产设备所需制造数据的自动转换，即实现自动编程。这一功能使生产线上的产品转换变得相当容易。线上的产品一旦有转换的要求，便可通过CIM系统自动反映到机器程序、测试数据和文档之中，而不需要对每台设备单独进行编程或修改设置，这就意味着过去要花几小时甚至几天才能实现的产品转换，现在几分钟便可能实现。
其次，CIM系统应提供可制造性和可测试性的分析工具。通过对来自设计部门的CAD文件进行可制造性的分析，将违反贴装规则的问题反馈到设计系统中，可以促进设计与制造系统的并行工程，提高设计的一次性成功率。而可测性分析工具能为测试工程师提供完整的测试覆盖率分析报告，以便合理有效地安排测试和检测资源，并有助于设计工程师改进产品的可测性设计。
第三，CIM系统可以提供生产进度安排的参考。通过综合分析并考虑待装配产品的特性、机器占用率、交货周期等参数，系统将最大限度地提高生产装配的效率。CIM既可用于直接的短期进度安排，也可以对工厂的生产能力作长期预测。
最后，CIM系统要有助于生产线的平衡与工艺优化。CIM的一大特点是通过自动平衡产品的装载和排序、元器件的分配与贴装、以及设备的速度等来达到装配的最优化。同时，系统还应该能够合理地在分配部件到合适的机器还是采用手工装配之间作出选择。
以成本/产出为标杆选择合适的CIM系统
世界上著名的CIM系统软件主要有Teradyne公司的CIMBridge、CAE技术公司的C-link、Tecnomatix Unicam公司的Unicam、Fabmaster公司的Fabmaster、富士公司的F4G、以及松下公司的Pamacim等。这些软件的基本功能大致相同，其中以CIMBridge和Fabmaster影响最大，市场占有率最高，而Unicam与C-link的市场排名次之。相比之下，F4G和Pamacim的功能较弱，只能实现CAD/CAM数据转换和生产线平衡，这是由设备厂商针对自己的设备开发的，应用不是很广泛。
CIMBridge主要包括七大模块：CB/EXPORT(可制造性分析)、CB/PLAN(生产计划)、CB/PRO(生产评估、生产优化、生产数据文件生成)、CB/TEST/INSPECTION，(生产检查测试)、CB/TRACE(生产过程跟踪)、CB/PQM(生产质量管理)以及CB/DOC(生产报告生成及生产文档管理)，整个系统功能较为齐全。而Fabmaster则在测试方面具有优势，其主要功能有：可测性分析、SMD生产制造工时平衡、人工插件作业文件生成、针床夹具设计、故障零件显示与线路跟踪等。另外，Unicam在功能上也与CIMBridge不相上下，其主要功能模块有：UNICAM、UNIDOC、U/TEST、FACTORY
ADVISOR、PROCESS TOOLS。
尽管CIM产品看上去五花八门，但选择CIM系统的中心法则是不变的，那就是系统要有助于以最低的成本和最小的缺陷，在最短的时间内，获得最大的产出。另外,CIM必须有对制造过程的实时监控能力，并能处理不同来自不同厂商的设计、制造和测试数据，帮助完成异构设备的互操作，为产品快速转换、质量和产量的提高提供切实保障。
CIM在中国的应用正在逐步加深
虽然CIM现仍在发展改进中，但它在欧美的应用已很普遍，大部分PCBA厂商均已引入计算机集成制造。世界著名的组装设备制造商Universal公司与Philips公司在设备的系统集成中也采用了CIMBridge软件。另有一些PCBA制造商在半自动、人工插装生产线，及系统信息集成与控制上使用Unicam与CIMBridge软件，而富士(美国)公司的PCB组装生产线则安装了Unicam的CIM软件来实现计算机集成与生产控制。
在亚洲，Fabmaster的市场占有率最高，尤其是在台湾地区的市场占有率更高达80%以上。像Tescon这样的日本公司，也成功地利用Fabmaster实现了PCB组装生产线信息集成。不过在中国大陆地区，将CIM软件引入PCB组装生产线的厂商还较少，对CIM在PCBA中的应用研究也还刚刚开始。烽火通信科技公司是少数引入CIM系统的中国制造厂商之一，该公司系统部和华中科技大学合作，在SMT生产线上率先引入了CAD/CAM集成系统。这套系统目前可以实现CAD数据到生产制造数据的自动转换，设备覆盖包括贴片机、点胶机、插件机、飞针测试仪等。该系统还可以生成PCB检修用的生产工艺卡，将原来数天甚至十几天才能完成的新产品工艺流程设计减少到几个小时，大大缩短了新产品的上市时间，提高了企业竞争力。
一些中国公司正在开始尝试开发自己的CIM软件，例如，南京逸丰科技有限公司与南京熊猫合作，研制出了PCB组装工艺通软件。但目前中国公司开发的CIM软件与国际上流行的商业CIM系统相比还不够成熟，系统功能也有限，一般仅能完成少数插件机和贴片机数控程序的自动编程，及手工插件线工位分配工艺卡的制定。
尽管CIM在中国的应用和开发还刚起步，但SMT技术在中国PBCA行业正迅速被采用，近年来已先后引进了上千条先进的SMT自动化生产线，这些生产线设备基本上都是计算机控制的自动化设备，这为PCBA行业实施CIM系统工程创造了有利的条件。针对中国PCBA行业的具体情况，并接受近年来机械行业实施CIM系统的经验教训，业界人士认为，在PCBA行业实施CIM工程，不一定要面面俱到，关键是把CIM的应用落实到实处。CIM的功能模块可以有选择地接合到一些关键的生产制造工序中去，并逐步扩大应用范围，直至覆盖整个生产制造系统。
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