汽車電子時(shí)代的自動化技術(shù)

汽車電子時(shí)代的自動化技術(shù)

汽車制造商認(rèn)識到，增加車載電子系統(tǒng)的使用是應(yīng)對現(xiàn)今法規(guī)和市場壓力的最佳方法。據(jù)預(yù)測，到2005年汽車電子系統(tǒng)的價(jià)值將高達(dá)汽車總值的30%。這對于完全能夠滿足汽車行業(yè)需求的電子制造商來說，蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)；市場需要高品質(zhì)及可靠的產(chǎn)品、成本低廉和交貨及時(shí)。這些制造商本身也對制造自動化技術(shù)有苛刻的要求，因而需要與伙伴合作，協(xié)助他們解決所面對的技術(shù)和物流挑戰(zhàn)。

　　全能型技術(shù)

　　大體上，汽車電子子系統(tǒng)開發(fā)商被確定為第一級（TierOne）的元件和子系統(tǒng)裝配供應(yīng)商，他們現(xiàn)在經(jīng)常從那些利用先進(jìn)技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新工藝的專家伙伴那里獲取協(xié)助與支持。這些子系統(tǒng)開發(fā)商面對著巨大的壓力，必須以更低的成本生產(chǎn)更高智能的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)還必須體型輕巧、緊湊和功能可靠。此外，他們還常常需要使用尖端的半導(dǎo)體和裝配技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，這些系統(tǒng)必須在整個(gè)延長的保證期內(nèi)無缺陷地運(yùn)作，而不論處于怎樣不可想象的惡劣環(huán)境：在發(fā)動機(jī)罩蓋下、驅(qū)動牽引車內(nèi)或固定于可在由北極到熱帶的任何地方行駛的車體上。即使在駕駛室內(nèi)，系統(tǒng)也需要能夠抵受沖擊或振動、熱或碳酸飲料的濺出、溫度的變化以及粗心用戶的疏于保養(yǎng)，這些因素對所裝設(shè)系統(tǒng)的質(zhì)量和完整性也帶來了極高的要求。

　　雖然自動裝配技術(shù)可以協(xié)助所有電子市場的制造商提升質(zhì)量和可重復(fù)性，并同時(shí)降低成本，尤其是勞動力方面，但汽車供應(yīng)商的情況卻有所不同，他們需要的是特別的解決方案，以應(yīng)對其所面臨的獨(dú)特挑戰(zhàn)。本文將討論汽車行業(yè)特有的某些考慮事項(xiàng)。

　　特殊基底

　　通常，用于發(fā)動罩蓋下或其他預(yù)計(jì)工作溫度變化很大的場合，如發(fā)動機(jī)控制模組的系統(tǒng)等會采用陶瓷基底，因?yàn)樗哂辛己玫臒岱€(wěn)定性。制造商如考慮以直線自動化的方式裝配這類模組，便須找到能夠滿足陶瓷基底之特殊性能要求的解決方案；在貼裝元件前的基底對位期間，機(jī)器視像系統(tǒng)較難識別基準(zhǔn)標(biāo)記。因而可以預(yù)料，使用配置“電筒”型照明裝置裝配機(jī)器與配置普通FR4型電路板裝配機(jī)器的結(jié)果比較，前者的可重復(fù)性和產(chǎn)量都會降低。極化照明裝置可以獲得較好的結(jié)果，但環(huán)球儀器平臺如HSP（HighSpeedPlacement）或GSM系列所裝配經(jīng)優(yōu)化的多方向照明矩陣與這些陶瓷基底協(xié)作時(shí)，將顯著提高其貼裝性能。與FR4電路板相比，陶瓷基底對于電路板傳輸裝置的磨損性較大。環(huán)球儀器已開發(fā)出防止機(jī)器過度磨損的不銹鋼套件。

　　多種混合元件及異形元件裝配

　　任何配置于裝配汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)線必須能夠處理多種混合元件，將其送入生產(chǎn)線，并維持高效率的機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間。例如，針對即將推出的42V配電系統(tǒng)的熔絲盒電路板或母線的制造生產(chǎn)線將能夠進(jìn)行以下的操作：在電路板的兩側(cè)壓裝端子刀片；貼裝少量的SOIC、通用半導(dǎo)體器件及表面貼裝20A繼電器。新的生產(chǎn)線配置可能會將終端插入機(jī)器與其他機(jī)器結(jié)合，如環(huán)球儀器的GSM平臺，但規(guī)劃人員還須考慮可能出現(xiàn)的產(chǎn)品構(gòu)成，以及每種產(chǎn)品的產(chǎn)量和復(fù)雜性問題。

　　其他子系統(tǒng)可能需要貼裝大型或異形元件，如電機(jī)激勵(lì)器、繼電器或汽車專用連接器。其貼裝要求受汽車電子連接器的影響而種類繁多；雖然實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化可在未來減少的零件數(shù)目，但是，今天的第一級裝配商可能需要處理數(shù)以千計(jì)的零件編號，以涵蓋其客戶要求的所有連接器和終端類型。

　　實(shí)現(xiàn)異形元件貼裝的最佳解決方案依賴于元件的數(shù)量，并決取于是否能應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)的貼裝平臺如環(huán)球儀器的GSM靈活貼裝平臺，以及可否在目標(biāo)周期時(shí)間內(nèi)完成貼裝。元件尺寸和送料器類型，或?qū)Ω咚偕a(chǎn)線要求等因素，可以決定是否有需要添加貼裝機(jī)器或使用專門的異形元件裝配功能。解決方案供應(yīng)商具備配置最佳解決方案的能力將是最理想的方式。

　　另一項(xiàng)選擇是環(huán)球儀器的新型GSMGenesis機(jī)器，可在某些情況下實(shí)現(xiàn)全平臺解決方案，尤其是需要較多異形元件和大型部件的時(shí)候，或要求小或中等批量生產(chǎn)的場合。目前，GSMGenesis機(jī)器適用于20000～40000cph的制造周期速率，未來的改進(jìn)將使GSMGenesis的速度更快，但環(huán)球儀器的HSP系列高速貼裝機(jī)器則是需要更高周期速率應(yīng)用的最佳解決方案。

　　另外，駕駛者和乘客信息系統(tǒng)如收音機(jī)/CD播放機(jī)、GPS導(dǎo)航或集成通信/多媒體系統(tǒng)等可能帶來同樣的挑戰(zhàn)，若與42V配電模塊或發(fā)動機(jī)控制器等其他系統(tǒng)相比，將需要更多數(shù)量的元件。這里的挑戰(zhàn)是結(jié)合高速貼裝和靈活精密貼裝能力，優(yōu)化生產(chǎn)能力和降低設(shè)備的資產(chǎn)成本。

　　機(jī)殼的最終裝配

　　大多數(shù)汽車電子子系統(tǒng)，特別是發(fā)動機(jī)控制、ABS、動力方向盤、牽引控制和其他功能的控制單元，均被裝入耐熱、防水、防冷凝或防振動的機(jī)殼內(nèi)。為了便于控制和保證質(zhì)量，即使勞動力的成本較低，這些機(jī)殼的裝配也采用完全自動化方式?？芍匦屡渲玫难b配解決方案，如環(huán)球儀器的Polaris多工藝裝配單元，提供具成本效益和靈活的制造方法以滿足許多最終裝配的要求。

這是Polaris伺服夾裝單元的改進(jìn)型款，專為進(jìn)行異形元件貼裝而設(shè)計(jì)，具有符合標(biāo)準(zhǔn)的工具接口，容許多種工具附件進(jìn)行互換以實(shí)現(xiàn)各種最終裝配功能，包括裝配機(jī)殼、涂敷密封劑或貼裝膠、視像檢查、擰螺釘，以及許多其他功能。對于外包業(yè)務(wù)供應(yīng)商或任何需要生產(chǎn)高度混合的產(chǎn)品裝配商而言，其產(chǎn)量相對較低，或需要重新分配生產(chǎn)線以履行特殊合同，這將是一項(xiàng)功能強(qiáng)大的選擇。

　　可用性

　　任何期望在汽車工業(yè)領(lǐng)域爭取定單的制造商，必須具備有效的元件和電路板級可用能力。這主要適用于安全關(guān)鍵性系統(tǒng)，如防抱死剎車和牽引控制，以及氣囊等二級安全設(shè)備。這些系統(tǒng)可以非常復(fù)雜和多功能；例如，全面的氣囊控制器將包括氣囊開啟、氣流控制、預(yù)碰撞探測、乘客探測、翻滾探測和加速度探測。這些系統(tǒng)在當(dāng)今的新型轎車上幾乎已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，加上新的安全措施將不斷出現(xiàn)，包括在汽車意外中行人保護(hù)的機(jī)械裝置。

　　但可用性不只局限于車載電子系統(tǒng)的安全性能方面。車載無線電、導(dǎo)航、遠(yuǎn)程信息處理，以及蜂窩電話系統(tǒng)等，雖然未被視為關(guān)鍵的安全性因素，但并不能保證產(chǎn)品不會被退回而產(chǎn)生巨額的支出；有缺陷的部件或可能有缺陷的部件都不能夠通過驗(yàn)收檢查并裝配到系統(tǒng)內(nèi)。這也同樣適用于進(jìn)入高端商務(wù)汽車的高速互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

　　環(huán)球儀器的Dimensions制造自動化軟件套裝包括專為簡化可用性而設(shè)計(jì)的功能。Dimensions制造監(jiān)控模塊（DDM）可支持元件和電路板級條形碼跟蹤，通過查詢基于缺陷元件日期代碼的SQL數(shù)據(jù)庫，即可找出裝有缺陷元件的電路板。擁有快速檢測和識別有關(guān)缺陷元件的能力，便可阻止具有潛在缺陷的產(chǎn)品出廠。這項(xiàng)低成本的選項(xiàng)可帶來龐大的回報(bào)，因?yàn)槭褂猛嘶禺a(chǎn)品機(jī)制的成本，可能比整條裝配線的價(jià)格高出許多。

　　物流

　　對于汽車工業(yè)的各級制造商而言，成本和效率是生存的關(guān)鍵。為了與客戶和供應(yīng)商的運(yùn)作相配合，電子制造商必須采用精簡的制造策略。

　　根據(jù)密歇根大學(xué)的研究，汽車制造商可以通過實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈內(nèi)補(bǔ)給過程的自動化，將公司的庫存降低高達(dá)60%，交易成本降低多達(dá)75%。為此，整個(gè)汽車行業(yè)的廠商包括電子制造商，都在應(yīng)用第三方供應(yīng)鏈軟件，集成各種標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模塊，包括應(yīng)收貨物、應(yīng)付帳目、總分類帳和采購。環(huán)球的Dimensions軟件可以方便地與這些解決方案配合使用。例如，Dimensions物流模塊（DLM）使得企業(yè)管理層可讀取工廠車間的信息，如收集生產(chǎn)線已用元件和現(xiàn)用元件的庫存信息，以及車間內(nèi)送料器和存貨的位置。這是反映真實(shí)耗材信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可供企業(yè)管理系統(tǒng)使用，以便更有效地提升采購操作和管理庫存。

　　未來的融合

　　自從車輛開始配置車載無線電、電動窗和中央門鎖系統(tǒng)以來，汽車電氣和電子子系統(tǒng)的市場便不斷增長。今天，汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)和建立存在著龐大的發(fā)展空間，目標(biāo)是能使汽車更易于操控、適于銷售、更安全和更便于路政管理部門的監(jiān)控。新興技術(shù)的一些例子包括有線駕駛和有線煞車(x-by-wire)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息處理、先進(jìn)的自動傳輸、車道偏離警告、碰撞探測和避免，以及智能化車輛號碼牌；當(dāng)然還有混合和全電子載客車輛系統(tǒng)。
因此，汽車制造商要求子系統(tǒng)供應(yīng)商提供如消費(fèi)電子類產(chǎn)品的價(jià)格和物流服務(wù)，并結(jié)合與航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域類似的先進(jìn)技術(shù)——高可靠性和元件級的可用性。

　　達(dá)到這個(gè)融合要求，生產(chǎn)線需具備高度自動化、能裝貼各種類型和規(guī)格的元件，而且靈活性高，能滿足更大規(guī)模的生產(chǎn)量和產(chǎn)品混合的要求。第一級供應(yīng)商和新的汽車技術(shù)專家已發(fā)現(xiàn)，與汽車制造專家合作，能夠從各式平臺中配置出最佳的解決方案來實(shí)現(xiàn)高速、靈活和精密的電子制造能力，使廠商受益良多。

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