一. SMT是什么？
SMT（Surface Mount Technology）是表面组装技术的缩写，全称为表面贴装或表面组装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在PCB印制电路板的表面上，通过回流焊或波峰焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
在通常情况下，我们所用的电子产品都是由PCB、各种电容、电阻等组装而成的，所以各式各样的电器需要进行不同的SMT加工。
二. SMT行业特点与需求分析
SMT行业普遍属于多品种、变批量的生产模式，并具有流水型产线生产、作业节拍快、自动化程度高、物料管控要求严格、产品质量要求高等特点。
SMT行业的生产管理系统的信息化需求，大体上与其他制造行业相似，涵盖计划管理、生产管理、物料管理、质量管理、设备管理、统计分析等大多数常规的MES功能。但由于SMT工艺本身的一些特性，在信息化层面也体现出一些较为独特的个性化需求。
因此，在进行SMT行业MES系统规划时，除了常规标准功能外，还应该重点针对以下特点进行需求分析和功能设计。
（1） 物料管控方面：锡膏、湿敏器件等特殊物料生产前需要进行预处理，完全依赖于手工线下进行管理统计，容易存在操作不规范导致物料变质、产品质量波动等风险。同时，元器件的包装方式也会对贴装上料、自动料仓存储产生影响。
（2） 生产过程控制方面：钢网治具需要进行张力值、使用次数及状态的卡控，以及贴片机需要进行进料、接料、换料的卡控与管理，进而减少人为失误对生产带来的影响。
（3） 质量管理方面：产品换班、换模、换线需要进行首检，AOI检测后，需要人工对异常的PCBA进行生产维修。
（4） 仓储物流方面：人工线下进行出入库统计，一方面工作量大，另一方面物料查找定位难，也难以做到先进先出等规则的管控，易导致物料呆滞时间长，易失效。
（5） 产品追溯方面：人工依靠纸质流程卡填报生产、检验信息，除了操作人员以及品质人员需要浪费大量时间填写流程卡片外，还存在流程卡片数据记录不完善，人为错误等问题。
（6） 设备集成方面：生产设备状态实时监控方面管理不足，没有对设备各个重要位置/参数的监控，不能进行设备维护提前预警等。
三. SMT行业特色解决方案该怎么做？
图 SMT行业解决方案
SMT行业整体解决方案包括：生产计划、生产准备（锡膏、钢网、MSD、料卷、料站表管理等）、生产执行（上线打码、防呆防错、数据采集等）、仓储物流（条码标识、先进先出规则、出入库管理、库内盘点、智能料仓集成）、质量管理（首检、生产维修、产品追溯）、设备管理、数据采集与监控、看板管理与统计分析等。
我们将针对SMT行业方案中的特色需求和核心功能展开介绍，具体如下：
每片PCB板都需要一个可以唯一标识其身份的ID条码，我们可以称为UID（Unique Identifier，唯一标识码）。PCBA产品的所有生产过程信息都可以通过采集关联到该UID，通过查询UID，可以对PCBA进行全过程追溯。
图 上线打码
佰思杰MES系统可以与激光打码机集成，在上板工序，将当前生产工单的序列号推送给打码机，打码机负责为每个PCB板打印一个唯一的编码。PCB的UID码可以是一维码，也可以是二维码。在北方光电项目，我们在PCB板上雕刻了最小达到2*2mm的二维码。
除了激光打码，PCB板上还可以贴附纸质标签，但纸质标签容易损坏，且需要耐高温材质，大批量的情况下，成本也比较高。
锡膏、导电胶等特殊物料都由人工管理，缺少实时监督和标准化的管控。若锡膏回温、搅拌等预处理达不到要求，易发生锡膏品质受损现象，最终造成产品质量波动大等问题。
图 锡膏管理流程
实施MES系统后，系统对每罐锡膏进行信息登记，生产时按需进行领用，领用时遵守先进先出规则，并对保质期进行卡控与提醒。锡膏使用前需要进行“冷藏——回温——搅拌——开封”的处理，系统在每个操作节点进行管控，确保锡膏品质及印刷的质量。在使用时，印刷工位操作员报工时，可以扫码采集锡膏信息，实现产品、PCB板与锡膏的关联，便于后续实现锡膏的正反向追溯查询。
以下是系统中对锡膏状态、使用情况的监控：
图 锡膏状态、使用情况的监控
3. 钢网管理
钢网主要功能是帮助锡膏的沉积，并将准确数量的锡膏转移到空PCB上的准确位置。人工进行钢网管理时易发生钢网取错、张力值偏差过大等现象，会导致生产异常，增加了企业生产成本。
图 钢网管理流程
使用系统后，系统对每片钢网进行信息登记，生产时需进行领用，领用时进行适用产品、张力值、使用次数及状态的卡控。每个PCB板报工时关联钢网，可实现钢网的正反向追溯。钢网清洗等保养任务按使用次数、天数周期自动生成，可实现钢网的定期保养，确保了印刷品质。
图 钢网的领用、清洗操作管理
通过对钢网基本信息管理、出入库管理、清洗管理、使用及防错、张力检测等技术手段，帮助企业实现生产透明化、质量可控化、制造可追溯。
图 IC等湿敏元件
湿敏元器件（MSD元器件）暴露在大气中的过程中，大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感器件的封装材料内部，在回流焊的高温作用下，器件内部的水分会快速膨胀，导致器件剥离分层或者爆裂，器件的电气性能受到影响或者破坏。因此要对MSD元器件进行严格的管控，要进行烘烤与干燥处理。完全由人工线下进行烘烤箱、干燥柜进/出管理、外部环境停留时间的记录，管理难度大，易使MSD元器件质量难以得到保障。
使用系统后，系统能对湿敏元件的湿敏等级定义、湿敏物料的开封/封存、湿敏物料使用、湿敏物料的干燥/烘烤进行管控，以确保湿敏元件使用正确，保障了SMT生产的品质。
图 湿敏等级设置
5. 料卷管理
SMD元器件的包装方式已经成为SMT系统中的重要环节。SMD元器件的包装形式主要有四种，即编带式、管式、托盘式和散装。编带式包装（也称料卷或料盘）的应用最为广泛，其适应性强，贴装效率高，大部分的SMD元器件都以料卷配合料枪的方式进行贴装。另外，料卷比较适合通过电子料仓存储，管理起来较为方便。
图 料卷和散装元器件
在收发料方面，生产发料如果按照工单所需物料数量精准发料，清点起来不仅费时费力，而且因为贴装过程中可能产生的“抛料”异常，导致现场缺料。因此，我们推荐的做法以“料卷”为单位进行分发，如果工单生产完成后，料卷有剩余，则可对料卷剩余用量清点完毕后再退料到仓库，及时更新料卷的当前数量以及元器件的实际库存。
MES系统不仅可以在贴片机上料时扫描料卷唯一的编码进行上料防错，也可以下料后，在系统中进行点料确认，更新料卷实际剩余用量，支持批次库存的更新及工单抛料率的计算。在SMD元器件的防呆防错、库存精准控制方面起到很好的管理效果。
图 料卷编带管理
实际业务中，SMT程序员先制作PCBA产品的贴片机程序，然后根据贴片机程序生成料站表。料站表详细描述了机台、站位、通道、料枪规格、料号、需求数量等信息，用来指导上料员的上料操作。上料员线下按照纸质单据进行料卷、料枪的准备和清点时容易出错，易产生批量不良而影响生产。
使用系统后，MES系统能将贴片程式料站表维护进系统，作为后续贴装上料管理、贴装上料检验的数据来源与比对标准。作业时，作业员手持读码枪，扫描料卷上的条码标签。如下图。
图 料卷扫描
扫码结果即时显示在屏幕终端，有直观的操作提醒引导及颜色标识，如下图。
图 贴片上料比对（PC端、APP端）
使用系统后，不仅可以对上料进行监控，也可以基于采集到钢网、锡膏、Feeder、物料、站位等数据，对SMT全生产流程进行管理与监控。当超过规定阙值时，系统会进行预警提示，确保所有环节处于正确的状态。
图 全流程监控与管理
7. 质量管理
从检验项设置、检验数据采集、结果判定等方面来说，SMT行业的需求与其他行业管理模式类似。但值得一提的是，SMT行业多品种、变批量的生产模式决定了SMT产线换班、换线时需进行首检。同时，SMT自动化程度较高，存在很多检验设备，例如SPI、AOI、X-RAY等。大量的检验数据，若人工进行数据填报，不仅费时费力，还影响整体工作效率。
使用系统后，检验人员登录到系统首件检验界面，扫入产品的序列号，记录首件的产品信息和首件的质量信息，人工判别首件结果，确认OK后，表示可进行批量生产。
对于设备检验，MES可以与SPI、AOI、X-RAY等检验设备集成，自动采集检验信息到MES系统，并支持根据产品序列号查看检验结果及下载检验图片信息。
图 AOI检测数据自动采集示例
8. 生产维修
当PCBA产品出现不良时，通常会由专业的维修分析员对不良品进行维修分析，维修完成后回流到产线继续生产。传统的线下管理模式因缺乏卡控机制，易出现维修遗漏的不良品流入下游工序，影响产品的品质；另外，用纸质单据保存维修信息，存在信息传递不及时，维修进度跟踪难，维修信息追溯难，不良原因、维修员工时效率无法有效统计分析等问题。
使用MES系统后，可以在系统中对生产维修过程进行管理。不仅可以做到“不让不良品流入下道工序”，还可以采集维修过程中的详细信息，如使用了哪个批次的锡丝，更换了什么材料等等。同时还可以记录不良原因、不良位置、不良零件、责任类别、问题解决方案等信息，形成“维修分析知识库”，支撑生产维修的统计分析和追溯，全面提升了生产维修业务的管理水平。
图 维修管理流程
如下图所示，可以查看维修工作的维修状态。不良品维修完成后，可回流到下道工序继续生产。
图 维修工作处理
SMT行业品种多，涉及到的物料也多。物料入库存放时，若没有进行系统上的位置管理，物料出库时依据人员经验进行物料的搜寻，用时较长。同时对于锡膏、湿敏元件等特殊物料，质保期有限。人工管理难以做到先进先出等规则的管控，易导致物料呆滞时间长，易失效。
使用系统后，MES系统可以维护物料基本信息、存储货位等信息，并基于扫码技术，记录物料出入库、库内盘点等操作。同时，还支持先进先出规则进行出库管理，对呆滞物料、超期物料进行预警。可以根据采集到数据，自动进行统计分析，从而提高工作效率。
图 单据监控报表
MES系统还可以与智能料仓集成，拉动物料的自动出库和配送，并与智能料仓同步存储信息。
佰思杰具有IOT模块，支持以TCP/IP、SECS/GEM或其他底层通讯协议完成与设备的互联通信，从而可以实现与中电仪器具有集成条件的生产、检验设备进行互联互通，便于后续生产、检验数据的实时采集。
图 某SMT产线集成案例
以回流焊设备为例，MES能采集回流焊设备不同温区温度、链速等参数，并将具体参数关联到加工的PCB上。
图 回流焊设备集成示例
四. 总结
SMT技术作为制造业中的基础工艺之一，SMT行业的信息化发展也将是未来行业发展的必然趋势。在MES系统建设过程中，应兼顾其个性化特色需求，针对行业的业务特点进行系统的设计和规划。
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