未來(lái)PCB智能工廠協(xié)議

啟動(dòng)流程

智能工廠是逐步實(shí)現(xiàn)的；從全面的商業(yè)計(jì)劃開始，為企業(yè)描繪出未來(lái)的發(fā)展路線圖。

該路線圖分為6個(gè)階段(圖1)：

環(huán)境評(píng)估

項(xiàng)目策略

概念設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)和需求規(guī)范

開發(fā)

實(shí)施

圖1：智能工廠的6個(gè)規(guī)劃階段

機(jī)械化是20世紀(jì)八九十年代自動(dòng)化的主要焦點(diǎn)，其重點(diǎn)是機(jī)器人操作和連續(xù)的產(chǎn)品流。工業(yè)4.0的重點(diǎn)是傳感器、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析、商業(yè)智能/糾正措施以及預(yù)測(cè)（數(shù)字孿生）或系統(tǒng)化。如圖2所示，現(xiàn)在的重點(diǎn)是各種形式的分析和優(yōu)化。

圖2：智能工廠的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)收集、融合和分析

智能工廠協(xié)議

當(dāng)考慮電子制造工廠中的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)時(shí)，有3個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)脫穎而出(圖3)：

1.PLC協(xié)議

2.IPC-CFX

3.SEMI SECS/GEM協(xié)議

圖3：電子制造車間基本上采用PLC、CFX和SECS/GEM3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

PLC協(xié)議

可編程邏輯控制器（PLC）誕生于20世紀(jì)60年代，并在使用和普及方面穩(wěn)步增長(zhǎng)。

如西門子和Allen Bradley推行的PLC具有廣泛的聯(lián)網(wǎng)能力，使用至少6~8種開放但專有的信息傳遞協(xié)議，其中ModBus TCP最受歡迎。這些PLC用于自動(dòng)化協(xié)議，如圖3所示。

PLC最流行的4種協(xié)議是：

ModBus TCP

Profinet

OPC-UA

MAPS

圖4：IPC-CFX是開放、免費(fèi)的M2M電子組裝協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

IPC-CFX/HERMES

針對(duì)電子組裝工廠，300多家IPC企業(yè)會(huì)員于2018年共同創(chuàng)建了互聯(lián)工廠數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（Connected Factory Exchange ，簡(jiǎn)稱CFX）。IPC-2591是電子組裝 “即插即用”連接的開源標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)為即插即用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立了3個(gè)關(guān)鍵要素：

一種使用AMQP的信息協(xié)議。

使用JSON的編碼機(jī)制。

創(chuàng)建元素結(jié)構(gòu)化主題和信息的特定內(nèi)容。

這些元素允許創(chuàng)建自動(dòng)決策、儀表板顯示、警報(bào)和報(bào)告。圖5顯示了在降低成本的同時(shí)提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)能規(guī)劃和質(zhì)量的應(yīng)用。它允許對(duì)元器件（IPC-1782）和設(shè)計(jì)反饋（IPC-2581）進(jìn)行全面跟蹤。

圖5：CFX通過(guò)組裝連接到工廠和企業(yè)的解決方案，推動(dòng)電子組裝工業(yè)4.0數(shù)字集成

典型的CFX如圖6所示。IPC已經(jīng)建立了“CFX信息提交流程”，這是一種為CFX標(biāo)準(zhǔn)添加/編輯新信息的方法，允許該標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展并被更多的設(shè)備和工藝應(yīng)用，甚至還有用于手工焊接的CFX數(shù)據(jù)。

為了方便調(diào)整設(shè)備和應(yīng)用程序，有適用于Windows、.Net、Linux、LabVIEW、JAVA等免費(fèi)軟件開發(fā)工具包（Software Development Kits, SDK）。已經(jīng)有數(shù)百臺(tái)設(shè)備使用本地 CFX進(jìn)行調(diào)整和演示。圖6是CFX SDK生命周期的概覽。IPC委員會(huì)的目標(biāo)是促進(jìn)功能完備的工業(yè)4.0數(shù)字制造世界。

圖6：CFX使組裝設(shè)備能夠相互通信，并將重要數(shù)據(jù)上傳至管理軟件，以獲得更高的質(zhì)量和生產(chǎn)率

IPC-CFX標(biāo)準(zhǔn)允許將檢測(cè)數(shù)據(jù)（2）和設(shè)備數(shù)據(jù)（3）上傳到MEM軟件，其中補(bǔ)償數(shù)據(jù)（2）和校正數(shù)據(jù)（2）被確定并下載到絲網(wǎng)印刷設(shè)備和貼裝設(shè)備，以提高質(zhì)量并減少停機(jī)時(shí)間。

SEMI的SECS/GEM

第三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是SEMI的SECS/GEM。該標(biāo)準(zhǔn)由半導(dǎo)體行業(yè)（SEMI）于20世紀(jì)八九十年代開發(fā)，并不斷更新。有超過(guò)900項(xiàng)英語(yǔ)SEMI標(biāo)準(zhǔn)，還有韓語(yǔ)、日語(yǔ)和中文標(biāo)準(zhǔn)。SEMI也有針對(duì)其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，包括光伏和液晶顯示器制造。

這些標(biāo)準(zhǔn)是開放和非專有的。SEMI標(biāo)準(zhǔn)有助于建立PCB制造協(xié)議的信息和響應(yīng)。與IC制造一樣，PCB工藝屬于熱力學(xué)，因此IC制造模型對(duì)于PCB廠非常有幫助，并且不同于運(yùn)動(dòng)式的PCB組裝模型。它更新了當(dāng)前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和安全性，是一個(gè)額外的PCB自動(dòng)化模型。中國(guó)臺(tái)灣印制電路協(xié)會(huì)（Taiwan Printed Circuit Association ，簡(jiǎn)稱TPCA）正在開發(fā)PCB制造標(biāo)準(zhǔn)；其模型如圖7所示。

圖7：TPCA正在為SEMI開發(fā)PCB工藝協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)[

圖8:“自動(dòng)化活動(dòng)”被分解為級(jí)別、層次、程度和范圍

結(jié)論

《印制電路制造中的自動(dòng)化和高階制程》詳細(xì)介紹了自動(dòng)化規(guī)劃方法。通過(guò)將所有工作分解為在不同層次和級(jí)別上，工人、設(shè)備為機(jī)械化和系統(tǒng)化所花費(fèi)的時(shí)間，可以很容易地為新階段制定計(jì)劃。從一個(gè)操作到另一個(gè)操作的材料搬運(yùn)(圖8) 以及信息的網(wǎng)絡(luò)化是有基準(zhǔn)的。

審核編輯 ：李倩