SMT防錯件系統的發展及其未來展望

【摘要】SMT防錯料系統，又稱為SMT防呆系統，SMT防錯系統，是一種運用電腦網絡技術、條形碼或RFID技術來解決SMT生產過程中上料錯誤問題的一種軟件解決方案。

【關鍵詞】SMT；防錯料；系統

在SMT設備貼片之前，需要作業人員將料盤放在正確的Feeder上，再把Feeder放在合適的SMT設備的站位上，在實際操作過程中，經常發生用錯物料或用錯Feeder的情況，由于SMT設備是高速連續運行，如果不能事先避免這種錯誤，將造成返工或報廢從而給企業帶來巨大損失。

SMT 即表面貼裝技術（Surface Mounted Technology），是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。一般工藝包括：印刷（紅膠/錫膏 -->貼裝（先貼小器件后貼大器件：分高速貼片及集成電路貼裝）-->回焊爐（采用熱風回流焊進行焊接）-->檢測（可分AOI 光學檢測外觀及功能性測試檢測）-->維修（使用工具：焊臺及熱風拆焊臺等）。

因貼片零件種類繁多，體積小且外觀相似，且人為操作疏忽，最終導致錯料發生。目前錯料的檢測方法包括 ICT自動檢測機，人工放大鏡檢測等，但如果要最大程度避免錯料的發生，則需分析整個流程，找出任何一種發生錯料的可能性，并實施相關改善措施。

SMT元器件的流通過程如下，①根據工單的需求，將相應的元器件分配至生產線；②根據料表挑選Feeder，并把料盤裝配至Feeder上；③根據料表，把Feeder裝配至SMT設備的站位上，生產開始。造成嚴重后果的錯誤發生在第3個階段，如果錯誤的元器件被SMT設備貼裝到PCB板上以后，要修復就必須花費巨大的人力。

在沒有SMT防錯料系統前，傳統的操作方法是只能是以人工的方式反復核對，在上料以前，生產中分別對SMT料站料號與料表上相應料站的料號進行比對，會存在一定的錯件概率，因為SMT機板的零件多，復雜機板單面可以達到1000顆零件以上，由此SMT設備的料站數要在300站左右，人工核對難免疏忽，由此，發展開出SMT防錯料系統，將比對的工作交由系統來實現，避開人工核對，由此降低錯件概率。

第一代的防錯件系統的防錯原理如下：

（1）料號信息與Feeder信息綁定。

在防錯件系統中有一張表，保存所有料號與Feeder綁定的記錄，Feeder的編碼遵循一定的規則，且每一把Feeder都有一個唯一的編碼，這樣根據這張報表，從Feeder編碼就能找到這把Feeder上的元器件的料號。

（2）SMT設備貼片程序與料表。

SMT設備貼片程序生成后，哪些料站需要使用，需要使用的那些料站需要使用什么料，就完全定下一來了，由此可以生成一張報表，就是料表，料表上定義了設備站點需要使用什么料件，需要使用什么類型的Feeder。料表需要維護至防錯件系統中。

（3）SMT設備識別Feeder。

開始生產前，Feeder需要裝配到相應的設備料站上，這時SMT設備需要識別料站上的Feeder的編碼，防錯件系統設置一個Barcode Reader來讀取Feeder編碼，并根據第1步中的料號信息與Feeder信息綁定的報表中獲得這個料站上的元器件的料號。

（4）SMT防錯料系統進行比對。

SMT防錯料系統通過第3步獲取的料號與第2步中錄入系統中的料表進行比對，如果相應資料匹配，正常進行生產，如果不匹配，系統報警并阻止SMT機器生產，由此達到防錯件的目的。

隨著SMT技術的發展，機械式Feeder的缺點越來越明顯，因為Feeder而造成的機板缺陷成為主要缺陷，這時電氣化Feeder應運而生了，精度更高，能大幅降低缺陷率。電器化Feeder內含芯片，能記錄Feeder的基本信息，在與機器連接時，可以傳遞信息，由此引出第二代防錯件系統，第二代系統的第1步與第2步與前一代系統類似，第3步的信息獲取不是由防錯件系統的Barcode Reader取得，而是SMT機器會讀取料站上Feeder的編碼，防錯件系統直接從SMT機器系統中讀取料站上的Feeder編碼，再由第1步生成的報表中獲取料站上的元器件料號，然后進行最后一步的比對。

第二代系統與前一代系統比較，避開了Barcode Reader讀取Feeder編碼這個環節，而是由機器與Feeder之間電氣連接直接讀取Feeder芯片中的資料，降低了誤讀概率，提升了準確性。

隨著技術的進一步發展，對機器效率的要求越來越高，Feeder的更換會造成機器停機，即便工人非常熟練，也會有時間上的損失，且SMT機器料站很多，累積起來就是一個不小的數字，因此，更換Feeder這種換料方式不能被允許。由此，發展出不停機換料的模式，即不更換Feeder，在元器件快使用完畢的時間，使用專用的接料設備，把下一個料卷接在將前一個料卷上，上一個料卷上的元器件使用完成后，下一個料卷直接進入生產，避免機器停機。這對防錯件系統提出了新的要求，原先的Feeder與料卷的關系是一一對應的關系，通過Feeder就可以得知Feeder上料卷的料號，且這個料號是唯一的，但是新的換料方式不能達到這個要求，也就是說同一個Feeder上可以綁定不同的料卷，料卷上的料號可以相同，也可以不同，這時候系統就不能完全判斷是用錯料件，原有的防錯系統在新的換料模式下是失效的。

伴隨著SMT設備的進步，新的系統也應運而生了。新系統必須解決同一個Feeder綁定多個料卷的問題。解開這個問題的關鍵是防錯件系統如何判斷料卷被切換了，且新料卷何時投入使用。

SMT機器程序編制完成后，機器的動作即被完全定義了，每一個動作都會依程序一步步執行，稱為sequence， 每一個動作都會被SMT機器詳細記錄，某一個吸嘴吸取了某一個料站的元器件，正確貼片到了PCB板上，還是這個過程中發生了異常，這顆元器件被拋至拋料盒中，由這個記錄就可以知道所有料站的元器件被使用了多少。這樣Feeder上料卷的元器件數量就可以計算出來。而這個又要求所有料卷的元器件的原始數量需要記錄在防錯件系統中。新系統的執行步驟如下：

（1）防錯件系統中有一張報表，記錄與Feeder綁定的第一個料卷的信息，其中包含Feeder編碼，料卷上元器件料號及元器件數量。

（2）SMT貼片程序料表維護至防錯件系統中。

（3）Feeder裝配至SMT機器料站后，機器即可直接讀取料站上Feeder的編碼，再由上一步的報表即可得出料站上使用何種料號的元器件及其數量。在機器未開始生產前，防錯件系統即可從SMT機器中直接讀取料站料號與料表中的料號比對，確保Feeder上第一個料卷上的元器件沒有使用錯。

（4）某個料站上的元器件快使用完成時，工人挑選與前一卷料相同料號的料卷，使用接料設備將這2個料卷的料帶接在一起，并確保2個料卷之間接續無誤。接續之后在防錯件系統中記錄接料事件，記錄Feeder編碼，新料卷料號，新料卷元器件數量。接料事件完成后，防錯件系統會進行第一輪判斷，系統已經知道這個Feeder對應的料站需要使用何種料號的元器件，會比較新料卷料號與應該使用的料號進行比對，不相符時系統會報警，但SMT機器并不會停機，因為上一個料卷的料件并未使用完，機器還在使用正確的元器件，這時工人需要更換錯誤料卷并再次在系統中記錄接料事件。

（5）SMT機器使用到新料卷元器件的時候，防錯件系統已經通過SMT機器的sequence記錄，得知這個料站將要使用新料卷，這個會有以下2種情況：

①工人接料了，卻沒有在系統中記錄接料事件。

系統會認為并沒有接料，報警，作料無料處理，SMT機器會停機。

②工人接料了，并在系統中正確記錄接料事件。

系統會認為前一卷料使用完成，進入下一卷料使用，SMT機器正常生產。

目前防錯件系統都是在最后生產的環節防錯，并未拓展到元器件運轉的過程中，期待未來的防錯件系統能夠詳細記錄元器件的運轉過程，依據JIT方法，依需求小量多批次領用元器件，最大程度的減少人為犯錯誤的機率，更好的完成防錯件的任務。

【參考文獻】

[1]齊二石，宋立夫.工業工程與制造業信息化--IE+IT[M].機械工業出版社，2011-08-01.

[2]肖志軍.精益生產方式—JIT[M].海天出版社，2002-08-01.