對非標自動化設備調試的探索

徐江明

（博眾精工科技股價有有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 行業特點

非標自動化設備是根據客戶實際使用要求，針對其工藝特點進行設計組裝的定制化設備，廣泛地適用于食品、服裝、汽車、消費電子等各個領域。非標設備的使用大大提高了生產效率和產品品質，降低企業的人力成本。尤其在3C消費類電子行業，人力需求大，產品技術要求高，非標自動化設備的優勢與迫切性更明顯。本文對3C消費電子行業的非標自動化設備進行了專門研究，發現設備調試具有關鍵性的影響，因為其產品有以下三個特點，特別是手機、電腦、智能手表等行業。

（1）產品更新迭代快。新一代產品還沒發布，更新一代的產品已經開始打樣驗證，配合產品驗證的同時，非標自動化設備也開始設計生產且交期特別短。由于產品的設計都還在試驗中，很多性能和結構都沒有最終定型。這意味著，按最初設想研制的非標自動化設備也會被要求進行不斷地隨產品的改善而變更，設備只要完成基礎調試就會被要求發往客戶現場，用客戶產品邊調試邊驗證。

（2）產品功能越來越多。客戶的廠房及配套設施是一定的，產品的功能越多，意味著客戶會要求同樣的設備需要具備更多的功能，導致設備的集成化要求更高、結構越來越復雜、技術難度也越來越高。由于設備各單元功能互相影響、每一種功能都有很多因素參與，一旦出現異常，原來那種“頭痛醫頭腳痛醫腳，就事論事”的方法顯然無法解決很多數問題，需要從系統上去分析，規范性地解決才行。

（3）產品體積越來越小。雖然手機、電腦、智能手表等的外形基本定型，但集成的功能越來越多。因此，造成零部件的體積起來越小，精度要求也越來越高，采用的工藝也越來越復雜，同樣對設備的要求也越來越高。又由于多代產品的迭代，定制化設備也越來越成熟。所以，客戶要求設備的生產效率和合格率越來越高。設備運行速度加快，其穩定性就會降低，精確性與精細化要求就會隨之提升，在多重因素的影響下，像走鋼絲一樣，靠調節來解決穩定性是有難度的，需要用提高容錯性的方法來解決。

2 調試原則

針對以上3C行業的不同特點，其對應的設備安裝調試也需要相應地發生調整。經過不斷的摸索與實踐，最終形成了一套比較系統的調試規范。

首先，非標自動化設備設計、生產、組裝好后在廠內完成基礎調試。基礎調試是調試后設備的基本功能符合要求，即設備裝配完整，接線正確牢固，通電通氣無異常，能運行基本程序，運動無干涉。只要滿足以上要求的設備就可以正常出貨，并不會進行精度和節拍驗證。設備到客戶現場安裝后，再用產品調試精度與運行節拍，直到符合客戶要求。

然后，在客戶現場進行精度與節拍的調試。如前文所述，客戶產品的設計都還在試驗中，很多性能和結構都沒有最終定型，按最初設想研制的非標自動化設備也會被要求隨產品的改善而進行變更，因此，用調試標準設備的方法調試非標設備肯定是行不通的，必須針對其特殊性采取相應的措施。

概括地說，調試時需要遵守三原則：

第一原則，調試要有系統性思維。如前文所述，設備集成化越來越高，每項功能的影響因素都比較多，往往會產生累積效應,即每個因素都有偏差，但在正常范圍內，所有因素綜合起來，其累積偏差就可能導致設備不能達到性能要求，超出了客戶認可的范圍。因此，不能簡單地用“頭痛醫頭腳痛醫腳”的方式處理。需要采用系統的方法，堅守“設計的設備理論上是可行的，實際中無非是因為存在誤差而影響結果”的規則，將每個因素按理論的要求去調整，由過程去確保結果。下面以移印機為例。

如圖1所示，移印的位置精度由移印頭和產品的位置決定，因移印頭對應多個載具，所以當印刷位置發生偏差時，傳統做法是：將移印頭固定，調整載具位置，只要調整到能夠做出合格產品即可。按本文的觀點，要想消除累積誤差，必須引入另外兩個要素：移印頭的位置和產品尺寸的分布。

圖1 自動移印機

先看移印頭的位置。設計時移印頭的位置是標準的，但由于安裝間隙的存在，如果沒有通過打表測量是很難固定在標準位置上的。受到多個移印頭的影響，載具很難適應全部移印頭（即有的移印頭可能工作在極限位置），穩定達到移印的位置要求。所以，調試時必須通過打表測量先把移印頭調整并固定在設計時的理論位置。

再看產品尺寸的分布。用于移印的產品由于量大，其尺寸是呈正態分布而且平均值幾乎不可能在公差帶的中心。所以，調試時不是以產品為依據做出合格的產品，而應該是以產品尺寸平均值為依據，調試出移印位置呈正態分布且平均值幾乎在公差帶中心的產品。

第二原則，堅守“非標設備是改出來的，不是調試出來的”的規則。如前文所述設備在出廠前只是進行了基礎調試，隨著客戶產品的改進與完善，設備也會要求進行相應的調整，按最初設想的要求做出的設備即使能調試到滿足客戶的需求，工藝參數和運行效率也不是最佳的。當設備長期運行在非最佳狀態，它的容錯性就會顯著降低，不良率隨之增高，維護成本大漲。修改設備使之運行在合適的工藝參數和運行效率下，雖然看起來增加了成本，但可以大大地提高設備的可靠性與效率，降低維護成本。

下面以鍵盤為產品(如圖2)進行移印機調整說明：如圖1所示，移印頭是不規則的，它與產品有一定的對應關系，尤其是涉及精度要求較高時。假設客戶對新品鍵盤進行改進，將每個按鍵的弧度改大了一點。傳統做法是，拿新品到原移印頭下試驗，只要移印后的質量能夠符合要求就行。

圖2 弧形鍵盤及移印的字符

按本文的原則，必須重做移印頭，使移印頭與改進后的鍵盤弧度匹配，確保移印后的產品呈正態分布且平均值幾乎在公差帶中心。弧度不匹配會造成移印頭受力異常、形變異常，影響壽命和穩定性，最終導致加工后的產品尺寸分布發生偏移，CPK難以達到要求。

第三原則,堅持用數據說話。客戶是一邊研制產品一邊試制，一邊出錯一邊改進，產品生產工藝并不一定簡單合理，但客戶的要求是做出合格的產品，需要用設備來彌補產品結構的不足。因此，經常會出現用自動化機器生產的產品的合格率低的問題，很難說得清到底是產品問題還是設備問題。此時，就需要用數據來說話，用數據來證明問題出在哪里，只有找到了問題的根源，才能找到合理的解決辦法。

要想用數據來說明問題，需要按邏輯建立一套完整的驗證方案，通過實驗數據來排除各種無關因素，找到問題的關鍵要素。簡單地說，從功能出發，將設備逐級分解，直到各工步，然后按級分析影響因素，將一個因素作為變量，將其他影響因素人為地保持不變，即只驗證其中一項要素。如此逐一驗證，可找到問題的原因。最后再針對原因采取相應的措施。

下面以移印機在電腦鍵盤的按鍵上印字為例（如圖3）說明驗證的邏輯與方法。

圖3 半自動移印機

電腦鍵盤印字的質量標準是位置與字體清晰度，位置是由移印頭上墨位置、移印頭印刷位置、鍵盤移印位置決定的。假設產品不良經檢測后表現為位置不準，此時，建立的驗證方案如下：先用1個鍵盤固定不動，移印10次，觀察其印刷質量。如果10次都符合要求，則說明移印系統沒有問題。然后，用同一個鍵盤，每取放1次鍵盤移印1次，共10次。如果10次都符合要求，則說明鍵盤取放時的定位沒有問題。如果10次有不符合要求的，則說明鍵盤取放時的定位有問題。再用10個不同的鍵盤，每取放1個鍵盤移印1次，如果10次有不符合要求的，則說明鍵盤的尺寸有問題。可量測鍵盤尺寸進行驗證。如此類推，可以很容易地找到位置不準或字體不清晰的根本原因，找到了原因，很容易就能找到解決辦法。

綜上所述，由于3C行業的特點，其非標設備無法在設計端完全設計驗證好，只有在現場調試后才能達到客戶使用的要求，因此，調試方法和技巧對于項目最終的完成有關鍵性的影響。上述調試規則的落實大大提高了我們的調試效率和設備的最終品質，為公司良好口碑的建立作出不小的貢獻。目前，幾乎所有常用工藝都建立了驗證的標準模板，比如，點膠模組、組裝模組等，并廣泛用于智能手表、手機、筆記本等3C產品的組裝工序中。

3 結語

本文是針對3C行業非標設備的特點對設備調式進行研究，3C行業產品更新快，非標設備技術要求高，很多客戶要求設備提供商進行設備現場維護，因此，調試的效率與設備的穩定性直接決定了設備提供商的維護成本。人員的長期調試，維護成本遠遠大于設備改進的成本，將設備做的穩定可靠，有巨大的現實價值。上文論述的方法簡單有效，值得推廣。