SMT車間智能化管理系統建設探討

■劉 剛 樊重俊

（上海理工大學管理學院）

引 言

隨著2019年3月李克強總理在政府工作報告中指出，要打造工業互聯網平臺，拓展“智能+”，為制造業轉型升級賦能。這是繼2017年以全面實施戰略性產業規劃，加快包括人工智能等技術研發和轉化、2018年加強新一代人工智能研發應用，在醫療、養老、教育、文化等領域推進“互聯網+”出現在政府工作報告中以來，第三次出現在政府工作報告中。這標示著“智能+”將接棒“互聯網+”助推產品轉型升級，成為賦能制造行業的新動力。同時也為實現“中國制造2025”，為我國由傳統制造大國邁向制造強國提供有力的支撐。

智能制造目前還是一個開放性的定義，針對各個工業大國提出的智能制造戰略，我們可以初步這么理解：

智能制造就是繼自動化制造之后更進一步的制造業形態，其核心是數字化，網絡化、智能化，通過使用智能化設備、物聯網設備、智能化信息系統以達到產線智能化、供應鏈智能化、管理智能化、決策智能化等，特征是生產現場少人化，甚至是無人化、生產數據可視化、生產設備網絡化、生產文檔無紙化、生產過程透明化。最終提升生產效率、產品生產質量。提高對市場的響應速度，滿足客戶的個性化需求（定制化、多批次、小批量），保證產品交付達成率。

1 SMT車間智能化現狀

1.1 SMT車間現狀

SMT(Surface Mount Technology)是電子產品核心組件PCBA(Printed Circuit Norad Assembly)經典的生產方式。經典流程為:上板->印刷->貼片->回流焊->AOI檢測->下板。與傳統的THT（Through-hole Technology）電子組裝工藝相比，SMT工藝可以做到小型化，高密度組裝、高自動化等特性。SMT已成為電子行業里應用最廣泛的組裝方式。SMT車間作為伴隨SMT技術應用而生的車間，因其使用的生產物料種類較多且多為形狀相近的卷裝物料、生產物料對環境有溫濕度要求及防靜電要求、需要借助飛達（Feeder）集中在貼片機上貼裝等不同于傳統車間的特性，SMT車間主要管理以下幾方面：

（1）車間溫濕度管理：針對車間溫濕度的管理主要方式是依靠空調等設備進行溫濕度的調節，利用校準后的溫濕度計進行二次確認并定時性進行手工記錄。

（2）物料供應管理：因SMT生產的工藝特殊性，所需的物料必須一次性供給生產線。否則會造成二次調機的時間浪費或空貼后人工補焊的人工工時浪費，都會給生產成本造成較大的變動。雖然大多公司借用的信息管理系統進行了輔助管理 ，但實際的分揀、搬運、物料交接工作仍由人工完成，比較的耗時耗力，也容易導致人為的二次傷害。

（3）物料防錯料管理：因SMT車間大部分物料形狀相同，但產品的電氣性能參數卻相差較大，如貼片電容CC0402JRNPO9BN101和CC0402KRX7R8BB104,雖封裝尺寸相同，但容值、耐壓、材質、精度均不相同，再加上表面無絲印標識，在貼裝后也僅能利用相關儀器進行容值的測量。將會給產品的生產帶來不可忽視的影響。因此為了造成生產上的錯貼，管理方式上采用的是事前由品質人員與生產人員共同核對無誤后，將裝載產品的飛達安裝在貼片機對應的位置上，然后在首件時進行再次的測量一些可測量的參數來確認貼裝的無誤。以耗費大量的人力時間來減少錯誤的概率，此方法將錯誤率降到了相對低點，但在更換物料時卻沒有了這種保障力度，增加了錯料的概率。

1.2 車間智能化分析

自1978年改革開放40年來，我國制造業取得了從一窮二到世界第二大經濟體的令舉世矚目的成就。也讓我國邁進了制造大國的行列。同時在發展的過程中也存在著許多困境，制約著制造業更向前一步。主要體現在以下三個方面：

（1）人口因素：我國是人口大國，改革開放初期，憑借著巨大的勞動力數量、廉價的勞動力價格因素，吸引了大量的外資到中國投資建廠。巨大的人口紅利為我國制造業的發展打下了良好的發展基礎。隨著社會的發展，我國逐步進入老齡化社會，導致我國的勞動年齡人數以百萬之巨縮減，伴之而來的是人口紅利褪去和人口要素成本上升。使之人口紅利優勢一去不返。

（2）制造業附加值：根據微笑曲線的定義，制造業是屬于產業鏈中附加值最低的部分，只能依靠不斷的擴充產能維持獲利。在改革開放初期，鑒于我國供不應求的國內及國際情況，依靠著廉價勞動力，以及政府政策扶持等因素，我國的制造業開始揚帆起航，遍地開花。面對當前人口紅利褪去，產能供大于求以及互聯網的飛速發展，將產品鏈條透明化。在制造問題一定的情況下，各制造車間擴充產能的途徑受到了極大的制約。

（3）車間信息管理系統：據不完全統計，成功實施實現ERP集成的只占10%～20%。沒有實現集成或實現部分集成的約占30%～40% ，而失敗的卻占50%左右。形成了一種“上ERP找死而不上ERP是等死”的共識。ERP作為建立在信息技術基礎上，整合了企業管理理念、業務流程、基礎數據、人力物料、計算機軟硬件于一體的先進的、成熟的企業資源管理系統，可使我們的管理更加準確高效，但在國內的實施應用狀況及應用效果卻差強人意。

當然，改革開放40年來。作為成長為全球第二大經濟體的第一制造大國也迎來了發展的機遇。宏觀方面，政府推出了一系列政策，2015年，在《政府工作報告》中首次提出“國中制造2025”的宏大計劃；國務院于2015年5月印發了《中國制造2025》，并在2016到2018年不同程度的提到了“互聯網+”及智能制造，2019年，在《政府工作報告》中首次提出“智能+”。以推進智能制造為主攻方向，促進制造業轉型升級，實現制造業由大變強的歷史跨越。微觀方面，受第四次工業革命的影響，我國AI產業，大數據技術產業、芯片產業、通信技術等產品得到飛速的發展。催生了一大批智能設備、智能交互、物聯網設備等產品。為智能制造提供了有力的支撐。

2 SMT車間實施智能化必要性

2.1 應對人口紅利消息

隨著人力成本上升，人口紅利褪去，人們就業多樣多，制造業出現了“招工荒”“用工荒”等現象，SMT作為一種高度自動化的電子組裝工序，雖然相對于傳統制造業需要操作人員數量相對較少，但仍需要一定數量的人員去保障物料的供給、機器的操作、產品的檢驗等工作。智能制造將最大限度的減少車間用人數量，以減少企業用工風險，同時也可將一些管理人員的枯燥、煩瑣、低附加值的事務性工作給解放出來。充分發揮員工的主觀性，提升員工工作效率，以發揮員工最大的人生價值。

2.2 將數據轉化為資源

隨著社會的進步，科技的發展。企業數據成為除了傳統勞動力、土地和資本三個要素之外的新的生產要素。在傳統制造業管理中，企業的數據的功效僅用于生產管理過程中的簡單數據分析，還達不到成為資源的高度。因此需要借助于人工智能設備、大數據相關算法。將企業數據升華為企業的生產資源和商業資源。

2.3 保證數據的準確性、及時性與全面性

當前企業在數據記錄主要的問題有以KPI為導向，以人工記錄方式為主。由于社會人的主觀性以及精力有限。這導致企業現存的數據出現失準、不及時以及不全面的現象。智能制造將使用智能傳感器根據需要進行數據的采集并使用傳數據傳輸網絡將數據及時的傳輸到數據倉庫。以保證數據的準確性、及時性及全面性。

2.4 決策參考更加全面，更加富有客觀性

企業中的數據包括管理數據，生產數據、行業數據、政策數據等。而企業相關管理人員在做決策時，僅能依賴于自己所積累的經驗，由于人的經驗與相對于行業等相關知識又是小巫見大巫。因此從這方面來說，人員的決策更加具有客觀局限性。智能制造利用大數據技術的5V特性與人工智能技術，進行全面的分析與決策。

3 SMT車間實施智能化管理系統策略

智能制造是以信息流為主導，來控制企業內部供應鏈中的物流。因此企業進行數字化也是智能制造的關鍵。因此SMT車間智能化的策略分為以下幾步：

3.1 企業信息數字化

企業信息數字化就是將企業中所使用的物料、設備、人員等信息進行數字化，因此企業需要擁有一套標準的企業編碼規則。以方便智能系統進行區分與識別。原則上是要遵循簡單易記性、分類展開性、單一性、一貫性、伸縮性、組織性、完整性和適應電腦管理。

3.2 企業數據采集智能化

針對企業數據采集智能化是指利用信息傳輸網絡，將存儲在RFID標簽中的數據化信息進行讀寫操作。

3.3 信息交互的智能化

企業信息分為執行類信息和反饋類信息。當系統接收到相對應的執行指令時，信息通過傳輸網絡將信息傳達到對應的智能執行設備，由智能設備進行自主的執行工作；當系統接收到反饋類信息時，由傳輸網絡將信息傳輸到對應的顯示設備進行顯示，以供管理者知悉當前生產狀況。

3.4 企業數據的智能化

企業數據的智能化是指構建企業級數據庫，并利用數據的ETL技術，進行數據的整合。并利用數據挖掘技術與機器學習進行數據的深度分析與學習。

4 結 語

制造業生產方式經歷了數字化制造到網絡化制造，再到即將到來看智能化制造。通過人工智能和大數據分析技術對管理管理數據進行挖掘，可以更為準確地發現和尋找管理漏洞，從而提高工作效率，減少運行成本。同時以智能技術為支撐，通過歷史數據積累并應用智能分析手段為客戶或企業提供按需或主動獲取的服務。