《电子PCB制造数字化转型评估框架白皮书》重磅发布

点击次数:1011 更新时间:2022-07-21


近期,中软信息联合中国联通、广东骏亚、中国信息通信研究院、中兴通讯、江西志浩、江西红板及赣州深联电路共同发布了《电子PCB制造数字化转型评估框架白皮书》。本白皮书主要选择PCB制造全流程追溯作为PCB制造数字化转型评估对象,书中介绍了PCB制造全流程、PCB制造全流程追溯体系架构、追溯要点、构建 PCB 制造全流程追溯的通用技术方案、PCB制造全流程追溯评估框架、应用案例以及未来的展望。

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印刷电路板(PCB)是绝大多数电子设备产品必备的元件,又被称为“电子产品之母”,起到为电子元件提供电气连接的作用。我国是PCB制造大国,当前产业对高技术含量PCB产品需求上升,对PCB制造数字化要求上升。我国PCB行业产品制造技术和工艺与发达国家相比尚有差距,同时缺少评估框架为企业、政府理解PCB制造数字化转型程度提供参考。制定一套标准化的PCB 制造数字化转型评估框架,对于推进 PCB 行业数字化理论与实践发展具有重要意义。


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 01. 全流程追溯作为 PCB 制造数字化转型评估对象的主要原因

电子PCB制造数字化转型评估涉及对象多,评估框架的建立必然是一个不断完善、反复迭代的过程,在第一阶段,本白皮书选择以全流程追溯作为 PCB 行业数字化转型评估的对象,原因如下:
(1)PCB 制造流程长,环节多。企业对部分车间、产线进行的数字化改造,或者打造的独立数字化系统,虽然可以在一定程度上推动企业的数字化转型,但是企业中依旧会存在信息孤岛。
(2)全流程追溯的实现,需要设备层、网络层、平台层、应用层的全部参与,全流程追溯系统属于典型的工业互联网系统模型的实现,便于后续被复制、推广,因此,全流程追溯评估框架具有被广泛推广、应用的潜力。

(3)全流程追溯贯穿 PCB 制造由投料到成品出货的生产全过程,全流程追溯系统是PCB制造企业中接口最全的数字化系统,先期选择以全流程追溯作为PCB 行业数字化转型评估对象,可以为PCB 制造企业其他系统的数字化发展提供更为完备的参考借鉴。


02. PCB 制造全流程

白皮书中详细讲述了通孔板、HDI板及柔性和刚柔性结合电路板的制造全流程,包括各个流程的工艺介绍及要求等。

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03. PCB 制造全流程追溯体系架构

PCB 制造全流程追溯架构由数据、平台、功能三个要素构成,下面几个章节将介绍在PCB制造数字化转型过程中,本白皮书所推荐企业进行采集、管控的数据,推荐平台包含的模块,以及推荐企业具备的功能。

(1)数据。PCB 制版工序中主要影响产品质量的数据因素包含追溯码数据、流程数据、质检数据、工艺参数数据、设备数据、操作人员数据。因此,基于数字化系统对这些数据进行采集、追溯、分析、管控,可以达到科学地优化工艺、降低成本、提高生产效率、提高产品质量等多种效果。


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采集、管控数据推荐表 部分展示
(2)平台。数字化平台是电子PCB制造数字化转型不可或缺的一个要素。平台为企业数据自动化收集提供渠道,为上层应用提供运行环境,是一种实现连接和共享的架构方式。一个 PCB 制造企业(甚至是其他制造企业)可以拥有多样化的信息系统,执行多样化的应用与功能,数字化平台可以提供一个稳定、统一的架构,指引信息系统、应用部署与交互。
(3)功能。基于数字化系统采集的数据,企业可以应用品质追溯、工艺关联、参数分析等多种功能,制定、优化生产方案,达到企业数字化转型降本增效、提质提量的初衷。


基础功能:以为产品为输入的查询、以产品为目的的查询

数据运用物料防错、工具防错、流程防错、工序效率提升、工序线平衡提升、全流程线平衡提升、WIP 合理化、WIP 预测、批量经济数据合理化、工序周转率提升、工艺参数合理化、品质缺陷、功能性缺陷分析及改进、能源利用最大化改进、生产计划合理化改进、工具设备物料寿命预警、工序成本管控透明化、看板报表生成……


04.PCB 制造全流程追溯通用技术方案

(1)PCB 打码及读码通用技术方案
二维码设计:包括编码规则、规格、位置等设计
关键打码工序技术方案如下图:


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PCB 制造全流程追溯的打码与读码关键工序


关键工序读码技术方案:自动读码、手动读码


(2)物料追溯与防错通用技术方案
主要有物料打码、板材上料防错与追溯、PP 防错与追溯、通用物料追溯等
(3)设备物联通用技术方案


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设备物联架构图


设备物联采集内容主要包含:设备运行状态、设备报警信息、设备异常数据、设备产出数据、备工艺参数以及其他数据



05. PCB 全流程追溯评估框架


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PCB 制造全流程追溯评估框架


(1)功能效果评估

基础功能评估:以产品为输入的查询功能评估、以产品为结果的查询功能评估

升级功能(数据运用)评估:防错类、优化类、管控类。

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功能评估参考评估顺序

(2)数据评估

PCB 制造覆盖较多工序流程,每个工序均会产生海量数据。当前,由于PCB制造企业数字化程度不齐,每个企业具有的数字化功能以及功能的实现手段也不尽相同。因此,本材料(当前版本)不定义各工序、各数字化功能中所需采集的所有数据,(当前版本)选择推荐各工序、各数字化功能中所需采集的数据方向。在全面性、准确性评估中,(当前版本)尽量减少精准计算量化的手段,(当前版本)选择定性定级的方法。

(3)平台评估


当前,由于PCB制造企业数字化发展程度不同,所拥有的数字化系统差异较大,对于数字化平台的需求差异较大。因此本材料(当前版本)不定义数字化平台的明确架构,(当前版本)选择推荐平台具备的功能模块,推荐企业遵循物联网基本架构进行平台的搭建与部署。在评估中,(当前版本)尽量减少精准计算量化的手段,(当前版本)选择定性定级的方法。


……







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