SMT贴装设备应用和管理

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在SMT设备中，贴片机是公认的复杂程度最高的设备，随着组装技术的快速发展，其复杂程度还会不断提高，同时，由于贴片机的成本在整个SMT加工中占了相当大的比例，贴装工序对整个生产线效率的影响很大，因此充分发挥贴片机的效益的重要性越来越引人注目。

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发挥贴片机的效益需要多方面的工作，其中具有决定性作用的是贴片机管理。不论购置的贴片机有多先进，其效益的发挥和生产的业绩最终还是要靠人来创造，靠管理来保证的。有些问题，例如，贴片机的吸嘴故障导致贴装率降低，粗看是技术问题，但深入的探讨后不难发现，其实都是管理上的问题。可以断言，设备进入工厂后，管理是发挥效益的关键因素，讲效益必须由管理开始。

贴装技术对设备依赖性是SMT中最强的，贴装设备又是电子组装设备中投资最大、技术最复杂的精密自动化设备。如何发挥设备能力，保证组装工艺和效率是SMT企业发展的关键问题。

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一、贴装工艺与设备

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表面组装技术是以工艺为中心的制造技术。产品种类、功能、性能和品质要求决定工艺，工艺决定设备。不同产品设计要求采用相应的工艺，而不同工艺要求相应的设备。

1、贴装工艺与设备，如同计算机软件与硬件一样密不可分

工艺是组装制造的过程，是电子组装工程投资能否合理收回和增值的方法和保证，也是整个SMT技术应用的中心。工艺是否合理和优化，决定了组装制造过程的效率和设备能力的发挥，同时也是保证和决定产品品质的关键之一。

工艺是软件，根据任务选择固然重要，在应用中不断调试、修改和打补丁以至及时升级换代更加重要。在工艺实施中不断完善，在技术发展中不断学习和在实践中不断总结提高是工艺优化和保持先进的根本。

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2、贴片机是工具，工具都有针对性，您必须先了解工艺才能应用好设备

设备是组装制造的工具，是协助执行产品组装制造工艺的物质保证，设备的应用考虑必须支持工艺。“巧妇难为无米之炊”，没有相应设备支持和保证，先进工艺就无从谈起。设备选择和配置是否合理、设备应用知识和水平的高低，以及管理和维护能力的强弱，是组装制造企业的基础能力，也是生产效率和产品质量基本保证之一。

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3、好马还要好骑手——贴片机的选择、应用和管理是发挥设备能力的关键

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设备是硬件，选择配置不合理会对日后的发展造成一定的限制，因而设备的初始选择配置是一项技术含量很高而且非常复杂的工作，需要在充分论证的基础上科学决策，而不是只由简单的同行对比和供应商推荐草率决定。

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设备的应用和管理对发挥设备能力至关重要。同样的设备，有的企业收回投资只需3年甚至更短，有的企业则需要5 年或更长的时间，甚至无法收回；同期购置的设备有的企业七八年后还在发挥效益，有的企业则已经无法开启；差别就在于应用和管理的水平不同。

就贴片机而言，贴片机是硬件，但应用和管理都是软件，因此，要让贴片机发挥最佳效益，必须软硬兼施。设备的选择、应用和管理是一项技术含量很高的系统工程，包括多学科交叉的知识结构和技术与管理结合的综合属性，是涵盖产品及工艺与流程的复杂工程。下图 表示企业定位、产品设计与工艺及设备能力的相互关系。

二、贴装设备应用

认为设备是硬件，有形有体，是较直接简单的事，因而设备应用技术完全可以通过供应商培训和支持解决，没有意识到和不舍得在设备应用中投入足够的力量，这是一种对设备应用非常狭隘的认识，也是很多企业设备能力发挥不足，应用水平不高的缘故。

1、操作和编程不等于贴装设备应用

有人把设备应用的技术范围看得很小，并且与设备操作混淆，认为会操作贴片机和编程就是贴装设备应用。其实会操作贴片机和编程是属于现场操作的范畴，与贴片机应用不可同日而语。例如，贴片机的使用，一般把产品元件的种类、数量、包装和坐标等资料输入所用贴片机的编程软件中，让它自行产生贴片程序，这是“操作”。而“应用”要复杂得多了。例如，对于拥有多条贴装生产线的企业，必须先了解各种元件在贴装效率和性能上的特点，然后决定由哪一条贴装生产线来贴，由哪一部贴片机来贴，在贴装时是否需要支撑、是否需要制作工装夹具及贴装的最佳顺序等；同时还必须能预测其在长期和短期效率上的优化程度和质量上的保障程度，评估印制板的布局和布线设计是否需更改等，这才是“应用”。

对于编程而言，应用贴片机自身的软件进行常规的编程工作，只是“操作”。能够根据产品和所用贴片机进行编程优化，根据出现的问题对贴片机程序进行调整和修改，充分发挥贴片机的速度和贴片能力，保证最高生产效率，以及对不同的电路板设计合适的工装（即业界通称的治具），这才是“应用”。

更直接的表述是：从岗位责任方面说，贴片机操作和编程是现场操作工的事，而贴片机应用则是工艺和设备工程师的工作内容。操作工可以知其然而不知其所以然，只要懂得SMT基本常识，通过短期培训即可胜任；而工程师则应该知其然还要知其所以然，必须具备比较系统的工艺和设备知识，并且具有一定实践经验，同时还必须不断总结提高，学习新技术、新工艺才能做好“应用”工作。

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2、贴装设备应用应该关注什么？

贴装设备应用需要关注的内容很多，例如，对贴装设备的全面了解、贴片机的维护和保养、操作规程的制定和执行、操作人员的培训，以及配件备件的管理等，但从设备应用的根本上说，除了这些常规内容外，还必须注意以下两方面。

（1）工艺质量

其关键做法在于分清工艺和设备特性和参数。对任何一个产品，首先应该有明确的工艺要求，再从工艺要求中找出什么设备特性参数会影响这些工艺特性，明确如何设置和控制这些设备特性参数，设置和控制在什么指标上就可以确保良好的工艺。

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例如，当一种产品上有一种新的封装的器件时，必须要有判断其工艺性的依据：这种封装的器件要确保在所用贴片机上准确地贴装，贴片机的某一种吸嘴必须能够每次都很稳定且准确无误地把它从包装中拾取上来。而要保证这一点，必须评估或测量器件的哪些参数后才能肯定它在贴装工艺上不会出问题。对于一个企业来说，应该通过技术分析和试验得到和积累这方面的实用数据资料，即针对该贴片机器件的“重量 / 拾取面积比”、“体积/拾取面积比”，以及器件的“包装尺寸标准”这些技术资料非常重要，一般在贴片机技术指标中没有明确规定的现实情况，作为一个成熟的规模企业，应该根据自己的实际应用，制定相应的技术规范，用技术数据来协助我们处理和规范这方面的问题，避免工艺实施中的盲目性和随机性。

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实际上，贴片机安装后，技术人员就必须对它们进行能力指标的指定，也就是“设备规范”。这套规范标明了设备和生产线的能力范围，因此工艺能力就必须受到设备能力范围的限制。比如说所用贴片机的贴片压力最大是20 N，那对于需要大压力的器件（如特多引脚的器件或某些插座）就可能无法处理。工艺人员在设计产品工艺或认证新器件的工艺性时，必须用这些规范来作为依据。还应该注意的是，设备也只是支持工艺的其中一个因素，所以在设备的应用上我们应该考虑其他因素同时进行处理。

（2）生产效率

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任何一个企业都不会漠视生产效率，从考虑贴装设备的配置时就要求必须符合产品和生产模式的特性要求，在贴装设备使用中，保证一定的生产效率成为设备应用的基本要求和工作关键。影响生产效率的因素有很多，如批量的大小、产品的种类和相关的产量等都会随时间而改变。但就贴装设备本身而言，可以归纳出决定生产效率的各方面因素，例如，“贴装率”就是其中重要因素之一。影响贴装率的原因具体可以从器件包装质量、供料器、吸嘴、检测系统以及工艺设备管理等方面确认，有关贴装率等方面的内容在第5 章中已详细讨论，这里我们需要从概念上明确贴装设备应用不是简单的操作问题。

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3、怎样才能用好贴装设备？

现代贴装设备复杂程度越来越高，对于大多数贴片机而言，由于自动化和智能化程度提高，易用性也在提高。在生产操作的层面上说，设备使用难度在降低，然而，从设备技术应用层面上说，难度并没有降低，从某种程度上说，可以说难度在不断提高。这是因为越现代化的贴片机所用的自动化和智能化技术程度越高，对于应用技术人员知识水平、技术素养和技能要求越高。因此用好贴装设备的关键在于人的因素。

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为了确保贴装设备发挥最佳效益，相关技术人员应该具备以下知识和技能：

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• 对SMT全局的了解；

• 了解产品设计中与制造和测试等有关的内容，即DFX；

• SMT工艺知识，特别是与贴装设备精密关联的印刷和回流工艺；

• 自动化及其生产技术知识；

• 贴片机组成及原理；

• 设备有关数据采集/分析/应用知识；

• 设备维护管理技术；

• 生产线设计/设备选择知识；

• 供应商管理知识；

• 测试计量技术。

三、贴装设备管理

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（1）讲效益必须由管理开始

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在SMT设备中，贴片机是公认的复杂程度最高的设备，随着组装技术的快速发展，其复杂程度还会不断提高，同时，由于贴片机的成本在整个SMT加工中占了相当大的比例，贴装工序对整个生产线效率的影响很大，因此充分发挥贴片机的效益的重要性越来越引人们的关注。

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发挥贴片机的效益需要做许多方面的工作，其中具有决定性作用的是贴片机管理。不论购置的贴片机有多先进，其效益的发挥和生产的业绩最终还是要靠人来创造，靠管理来保证。有些问题，例如，贴片机的吸嘴故障导致贴装率降低，粗看是技术问题，但深入的探讨后不难发现，其实都是管理上的问题。可以断言，设备进入工厂后，管理是发挥效益的关键因素，讲效益必须由管理开始。

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（2）贴装设备管理的基础——人员素质管理

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SMT企业必须建立从设备工程师、现场技术人员、生产线线长到贴片机责任操作员等所有生产与技术人员素质提升和培训体系及岗位责任制，构筑企业设备管理的基础。员工技术和人文素质是发挥设备效益的精髓，完善的激励机制和管理体制是设备效益的保证。

对有一定规模的SMT企业，应该设立贴片机专职人员，对这些人员的要求应该和设计和工艺技术人员一样；此外，实行严格的岗位责任制，责任到人，也是行之有效的设备人员管理方式。

（3）贴装设备管理的保证——严格管理制度

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贴片机属于SMT生产的关键设备，严格的管理制度是设备完好和发挥效益的保障。设备管理制度种类很多，其中现场管理是最主要的制度，在现场操作中定人、定机、定责任；按班次和生产周期统计原始数据，例如，填写《贴片机运行数据表》，绘制《贴片机运行状态图》，随时监测贴片机运行情况，及时报告有关部门；维修部门定期检查贴片机情况，填报《贴片机运行状态报表》等，都是许多企业行之有效的管理制度。

（4）贴片机维护管理

维护的做法有好多种，正确适当的选择能够带给我们更高的效益。比如部件的寿命管理可以按照使用时间、使用次数、使用情况（也就是性能）或生产情况（就是有空余时间才更换）等做法，在更换部件时，也有等一件失效了更换一件，或是一件失效同时更换所有同类部件等做法。如何选择则看备件的成本、更换该备件的成本（包括停机损失）、设备的使用率以及技术人员对该部件的熟悉程度等统筹考虑。总之，企业必须掌握这些知识才能善用它们来达到最高效益。

近年的研究表明，随着新材料和新工艺的应用，设备的可靠性日益提高，而设备的无形磨损日渐加速。60%以上的设备故障率曲线只有初始故障期，却无耗损故障期。盲目定期大修会引入新的初始故障期，增加设备故障率。由于设备不同部件的运动不同、负载不同、工作环境不同，因而磨蚀、老化、损坏不同，局部修理，即小修、中修、总装或组件维修更经济合理。

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（5）备件的管理

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备件的管理包含很深的效益管理原理，采取有效的管理方法可以降低库存成本，又不会造成紧急短缺。例如，把备件合理分类，对关键备件冗余储存，一般备件正常储存，不重要备件可短缺储存。根据生产实际和贴片机实际运行情况，按照“关键性”对设备、部件和零件都进行A、B、C分类，从AAA到CCC，按照关键性程度，分轻重缓急分别进行冗余库存、一般库存、可短缺库存及只存信息不存零件的备件库存管理。

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（6）操作工是贴片机维护管理的重要成员

操作工天天接触设备，最了解设备各种性能，设备运行中的声音、温度、动作、气味和颜色等发生异常也是现场操作工最先感知的。因此，操作工是否能正确操作，对设备负不负责任，结果大不一样。随着设备自动化程度提高，操作会变得更简单、轻松，也使操作工对设备负更多责任成为可能。

当然，贴片机的维护管理不是操作工的主要职责，进一步的维护管理和采用先进的测试技术和诊断方法，保证贴片机长期安全运行，还要有专业技术人员，随着技术难度的增加，供应商的技术支持也是不可缺少的。下图 是专家建议设备维护技术支持的层次，其中第3个层次——社会化专业机构是未来设备维护发展趋势。

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四、设备工程

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由于现代SMT设备日益复杂，设备的选择、应用、维护和管理已经成为一个综合的技术学科，如果仅仅停留在设备使用的范围，只偏向于操作和维护方面的工作，或者只有初步的管理，局限于隶属于生产部门的设备维护组、设立一个备件库和制定一套定期保养计划等，一般来说很难发挥设备所能带来的最佳效益。在整个SMT应用的层面上，对于有一定规模和发展前景的企业，应该是把设备的应用、维护和管理作为一个综合的系统来对待，应该建立SMT“设备工程管理”（Equipment Engineering Management）的理念。
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SMT“设备工程”是以SMT设备为中心，集技术与管理为一体，融机、光、电技术综合为基础的应用科学技术，通过对设备的设计、选择、配置、生产线建设、管理、应用和维护等各个方面进行全面的、系统的、有深度的研究，以达到能够发挥SMT设备投资的最佳经济效益。

设备工程部门应该是与制造技术工程和质量工程部门并列的一个综合性技术部门，其职责是：

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• 信息管理——负责收集、整理、分析和规划业界和SMT设备有关的信息，并利用它们来计划企业的设备技术管理和发展蓝图，用于支持技术整合管理；

• 生产模式研究和规划，进行设备适用性的研究和实际能力的评估，并以此规划、设计和选择生产线，配置设备，调整现有的组合；

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• 设计生产线的验收工作和协助实际认证；

• 制定生产线的能力规范，在应用技术上支持工艺和设计；• 设备相关的工具和夹具的设计；

• 设备能力的提升研究和推行；

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• 本企业专用设备的开发；

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• 供应商管理（包括现场支援、设备性能提升和专用设备开发等）；

• 制定设备维护策略和实施；

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• 备件管理。设备工程部组织概念及设备研究和维护重点如下：

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贴片机是复杂程度最高的设备