MPM 帮助RAFI提高产品质量，加快周转速度

    “RAFI致力于持续加速并改善其制造流程，为客户提供最佳服务，满足他们对最高质量标准和快速交货的要求。“制造流程管理”(MPM)解决方案已经帮助RAFI进一步改善了制造流程。今后导入了元器件追溯性之后，如果现场出现元器件故障，将会大幅降低成本。”

    ——Klaus Bürkle（RAFI系统开发部经理）

    UGS的NPI和MES解决方案如何提升电路板和完整产品的装配

    RAFI成立于1909年，总部位于德国南部。该公司是一家国际电子制造企业，在法国、英国、匈牙利和意大利都有子公司。最初，RAFI生产机电组件包括按钮、控制组件、信号灯、开关等等。现在，该公司是全球领先的标准及订制工业键盘、控制面板以及控制系统的供应商，主要客户有KUKA、博世、西门子等。在生产数据录入系统的专门技术基础上，RAFI已经进入了电子电路板和完整电子装配的合同设计和制造领域。 现在，RAFI提供的服务范围广泛，包括电路设计、PCB布局、元器件采购、电路板装配和测试、硬件软件开发、包装、交付以及售后支持等等。RAFI进入合同设计和制造领域之后，面临很多新旧挑战。本文描述了这些挑战以及RAFI针对这些挑战所实施的“制造过程管理”(MPM)解决方案。

    背景介绍

    RAFI进入合同设计和制造业务后所遇到的主要挑战是:从外部CAD系统恢复PCB设计和布局数据，并用这些数据来驱动所有制造流程，并对这些流程进行持续监控，以便在早期发现并纠正问题，以及可追溯性。 首先，即便RAFI有能力提供电路板设计和布局服务时，提供订单的OEM客户常常已经完成了电路板设计和布局工作。这就要求有一个标准的方式，以便从不同的CAD系统中快速恢复电路板制造所需的设计和布局数据。
其次，必须能够用这些数据来为每个生产流程生成相关文档，以及机器和CAD信息，以便实现最快的周转速度。 第三，必须用闭环反馈来持续监控原型制作和批量生产的每个流程，以达到最高质量水平，使产出最大化。 第四，在电路板、流程和元器件层次，都要有可追溯性。比如，电路板的可追溯性可以加快识别瓶颈的速度;流程的可追溯性可以加快识别制造过程中故障原因的速度;而元器件的可追溯性不仅可以改善装发货前的质量控制，而且在发货后发现元器件缺陷 时，又可以限制产品招回的范围。

    每个流程的车间文件

    可以以不同的方式在承包商和OEM制造商之间分配设计、布局、制造、包装、装运和售后服务活动。比如，OEM制造商可以负责设计、布局和装运，或者把这些任 务中的一个或多个委托给承包商。不管如何分配这些任务，承包商和OEM制造商的工程师都会访问相同、完整、一致并且最新的设计、布局和制造数据，以便解决设计的可制造性和可测试性问题，制定最佳的装配和测试策略(在给定时间和成本限制，以及质量要求下)，并且可以把执行该策略所需的工序制作成文件。同样，负责执行一个或多个工序的工程师和技术人员需要访问相关的数据，包括车间文件。

    负责定义制造策略的承包商和OEM制造商工程师在不同的地方工作;另外，承包商可以在不同的地方执行不同的流程。比如，RAFI的负责定义一个电路板(或装配)制造策略的交叉功能方法小组位于公司总部，SMT装配和测试流程在总部执行;但是，如果在RAFI的匈牙利工厂进行通孔和人工插件，从成本上来讲往往会更划算。由于两地间距离很远，恢复制造所需的所有设计和布局数据以及后续生成制造数据，都必须准确并且尽量快速。制造数据包括每个工序的标准化车间文件以及装配、检验和测试系统的图谱和输入清单。速度要求是严格的，以确定义协同制造策略的时间不会影响产品的制造时间和上市时间的目标。

    闭环反馈实现最佳产出

    另外一个主要挑战(也可能是最大挑战)，就是保证制造流程产出达到可能的最高点。RAFI有一个客户是领先的ISDN和Bluetooth网络控制器和接口插件供应商。该客户有一项绝对要求，即在周转速度要尽量快的同时，实现尽可能的高质量和全面的可追溯性。高质量可以确保把返修率降到最低程度。为实现这一目标，其难点就在于必须监控整个制造流程中每个工序的性能并且加以闭环反馈控制。必须持续纠正、改进并增强所有制造流程，以实现零缺陷的理想目标。一旦发现了缺陷，必须能够迅速暂停生产，以便快速纠正上游流程或者流程，以实现零修理和零报废的理想目标。

    元器件、电路板和流程的可追溯性

    我们现在回到可追溯性这个问题上来。可追溯性可以分为三个层次:电路板和批次层次，元器件层次和流程层次。电路板和批次层次的可追溯性包括知道:个别电路板及一批电路板在哪里制造流程中的位置?这些电路板是哪些装配的组成部分?这些电路板将运往何地?什么时候装运?元器件层次的可追溯性包括知道:供应商;一个元器件或一批元器件在工厂内的当前位置;每个元器件安装在哪个电路板上?料轴上剩下的元器件数量，等等。流程层次的可追溯性包括知道:每个电路板和元器件经过了哪些流程?执行某个流程的过程中涉及到哪些资源?

    标准要求和自定义

    用一个标准流程来恢复设计和布局数据，把这些数据用于定义装配和测试策略并生成车间文件和机器程序，用闭环反馈对流程进行监控，以及可追溯性 - 这些都是所有合同制造商所共同面临的挑战。另外，同等严峻的挑战是与客户有关的。比如，RAFI的客户制造很多种与互联网连接的高性能ISDN和Bluetooth网络电路板。与互联网连接的每个电路板都要求有一个唯一的媒体访问控制号(MAC)，以避免地址冲突。该客户把特定范围内的MAC号分配给不同的产品。另外，每个电路板的保修卡上面都印有一个序列号和产品ID。 有了中央数据管理系统之后，RAFI能够为一定产品范围内的每个产品和每个电路板分配一个客户专用的序列号。可以对一个电路板进行编程并贴上客户专用序列号。

    制造流程管理

    2001年10月，RAFI开展了一项正式研究，以寻求满足上述挑战的最佳方法。当时，RAF已经有一些自有和第三方工具。要对这些工具进行演进、扩展和集成，以满足要求并覆盖所有现有及预期的制造流程，可能需要一项很大的软件开发和维护项目，而且还很难预料该项目的结果。因此，RAFI决定采用第三方解决方案-来自Tecnomatix提供的“制造流程管理”软件。2002年1月，RAFI决定启动该项目，并于2002年8月在Berg/Ravensburg的扩建厂房安装运行了该软件。之所以选择Tecnomatix MPM解决方案，其原因有几个。第一，PCB Assembly & Test的 NPI 应用程序以及 eM-Execution Systems 应用程序所包括标准的现成模块，这些模块能够满足RAFI目前的大部分要求以及RAFI预期的很多要求。第二，该软件能够与保留下来的现有工具(比如供料器管理软件)集成在一起。第三，“Tecnomatix全球专业服务”(GPS)能够对该软件进行自定义，以满足客户的具体要求，比如前文已经描述过的网络电路板制造商的要求。

    新产品导入(NPI)

    通过PCB Assembly & Test 软件，RAFI不仅实现了从不同数据源恢复设计和布局数据的目标，而且还实现了把这些数据用于定义一个电路板的制造策略以及生成车间文件和机器程序的目的。该软件能够自动从多种外部PCB CAD系统和MRP系统以及RAFI自己的CAD和MRP系统中恢复设计、布局和BOM数据，对这些数据进行标准化处理并以统一形式表现，不管来源系统如何。PCB布局以图形形式显示，就像在一个CAD系统上显示一样;同时还显示保存在零件编号和形状库里面的多页电路示意图(从CAD系统恢复的，为EDIF格式)以及BOM信息。然后，这些数据被用于为每个制造流程(包括SMT装配、THT装配、人工装配、检验和电路内测试)生成车间文件，并且为装配、测试和检验机器生成菜谱和输入清单。该软件支持RAFI现有的所有机器(包括DEK丝网印刷机、Siplace贴装系统、Teradyne及其它供应商提供的测试器)，自动为测试夹具选择针的位置，并且生成制造测试夹具所需的数据。该软件还可以为RAFI正在为生产线添置的一个新的自动检验系统生成菜谱。另外，可以快速、轻易地更新该软件的工厂定义，以满足不断变化的生产线配置需求。这一点很重要，因为RAFI正在不断重新配置生产线，以实现对客户做出的要求非常严格的交货承诺。