本文摘要：摘要:在生產(chǎn)效率在穩(wěn)定的情況前提下采用仿真方法分析貼片生產(chǎn)線績(jī)效，提高貼片生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，尋找新的優(yōu)化方法。 關(guān)鍵詞:電子裝配;效率優(yōu)化; 電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,元器件尺寸越來(lái)越
摘要:在生產(chǎn)效率在穩(wěn)定的情況前提下采用仿真方法分析貼片生產(chǎn)線績(jī)效，提高貼片生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，尋找新的優(yōu)化方法。
關(guān)鍵詞:電子裝配;效率優(yōu)化;
電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,元器件尺寸越來(lái)越小、種類越來(lái)越多,由此帶來(lái)電子裝配技術(shù)的高密度、集成化。電子裝配所涉及的知識(shí)將更多,同時(shí)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的越來(lái)越激烈,電子設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜與改型快的矛盾、預(yù)研與實(shí)際生產(chǎn)之間的矛盾也將表現(xiàn)地更加突出。
首先，通過(guò)仿真器的運(yùn)行，結(jié)合通常的工業(yè)工程的方法，大幅度提高了貼片生產(chǎn)線的生產(chǎn)效益，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。然后，根據(jù)仿真器運(yùn)行的結(jié)果，我們給客戶提出新的解決方案，減少每條生產(chǎn)線的模組數(shù)量，相應(yīng)減短貼片生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，提高貼片生產(chǎn)線的效率。其中，通過(guò)重新組合多余的貼片模組，建立新的標(biāo)準(zhǔn)貼片生產(chǎn)線和相對(duì)較短的生產(chǎn)線，提高整個(gè)工廠的生產(chǎn)能力。
目前，在航空、航天、船舶、兵器、軍事裝備等領(lǐng)域，仿真技術(shù)得到了迅猛推廣，系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)在國(guó)防軍工企事業(yè)單位及電力、石油等制造行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。目前仿真技術(shù)不僅在軍事領(lǐng)域，在許多非軍事領(lǐng)域也到了廣泛的應(yīng)用。例如：在軍事領(lǐng)域中的訓(xùn)練仿真、武器型號(hào)采辦全過(guò)程和作戰(zhàn)仿真;商業(yè)領(lǐng)域中的商業(yè)活動(dòng)預(yù)測(cè)、決策、規(guī)劃、評(píng)估，游戲;工業(yè)領(lǐng)域中的工業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃、研制、評(píng)估及模擬訓(xùn)練;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃、研制、評(píng)估，災(zāi)情預(yù)報(bào)、分析系統(tǒng)，環(huán)境保護(hù);在交通領(lǐng)域，駕駛模擬訓(xùn)練和交通管理中的應(yīng)用;醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的臨床診斷及醫(yī)用圖像識(shí)別，等等。不難預(yù)見(jiàn)，仿真技術(shù)將來(lái)在軍用和民用、工程和非工程、生物和非生物、微觀和宏觀、思維和實(shí)踐、主觀和客觀、個(gè)體和群體、系統(tǒng)和環(huán)境等領(lǐng)域繼續(xù)獲得廣泛及深入的應(yīng)用。
自20世紀(jì)50年代以來(lái)，許多企業(yè)都非常注重仿真技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，建模與仿真技術(shù)在許多領(lǐng)域的系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施、維護(hù)、管理、人員訓(xùn)練等方面發(fā)揮了重要的作用。隨著三維CAD/CAM技術(shù)在制造企業(yè)中的普及，如何利用數(shù)字化技術(shù)縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。企業(yè)必須革新現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)手段采用數(shù)字化仿真模擬技術(shù)。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，數(shù)字化仿真模擬技術(shù)在航空航天、機(jī)械、汽車、電子電器、工模具制造、船舶、新材料等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，正逐步成為制造業(yè)信息化深入應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。然而，與世界水平相比，中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化仿真技術(shù)的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠深入，制造企業(yè)了解、掌握和應(yīng)用CAE的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CAD、PDM等其他技術(shù)，重視程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，人才也較為稀缺。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想，必須重視培養(yǎng)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，而仿真分析相關(guān)技術(shù)是自主創(chuàng)新的重點(diǎn)。
隨著電子產(chǎn)品組裝技術(shù)的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代電子產(chǎn)品模塊化、復(fù)合化、智能化以及可靠性等方面都提出了越來(lái)越高的要求。表面貼裝技術(shù)(SurfaceMountedTechnology，SMT)的應(yīng)用符合電子裝備制造的發(fā)展方向，為上述要求提供了有效的解決途徑。SMT是將電子元器件貼裝在印制電路板(PrintedCircuitBoard，PCB)表面，隨之利用錫膏焊接技術(shù)將元器件固定于PCB表面的一種制造急速，是目前電子組裝行業(yè)中最流行的一種技術(shù)和方法。
在整個(gè)SMT生產(chǎn)線的設(shè)備中，貼片機(jī)是最核心的設(shè)備。由于印制板元件貼裝是生產(chǎn)流程中耗時(shí)最多的步驟，因此貼片機(jī)貼裝過(guò)程是整個(gè)SMT生產(chǎn)線工作效率的瓶頸，根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，確定使用何種結(jié)構(gòu)類型何種型號(hào)的貼片機(jī)來(lái)適應(yīng)相應(yīng)的貼裝生產(chǎn)要求，如何優(yōu)化貼裝工藝流程和貼片機(jī)貼片速度來(lái)提高生產(chǎn)效率，同時(shí)貼裝數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可查，從而對(duì)整個(gè)貼片工序的狀態(tài)有一個(gè)清晰的反饋，這三點(diǎn)在SMT生產(chǎn)中是很有意義的。貼片機(jī)是表面貼裝生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，研究其生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)行軍工電子產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境下的貼片機(jī)的選型，工藝優(yōu)化和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)三方面的研究，并廣泛應(yīng)用到航空航天等軍工電子產(chǎn)品生產(chǎn)與管理中，可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約投資，為國(guó)防科技事業(yè)作出貢獻(xiàn)。
目前的研究集中在貼片機(jī)本身吸取貼放過(guò)程速度的優(yōu)化，把貼片機(jī)貼裝優(yōu)化問(wèn)題分解為兩個(gè)子問(wèn)題：貼裝路徑優(yōu)化問(wèn)題(ComponentPlacementSequenceProblem，CPSP)和供料器配置問(wèn)題(FeederAssignmentProblem，F(xiàn)AP)，兩個(gè)子問(wèn)題都屬于NP-Hard問(wèn)題，具有高維數(shù)、離散和非線性的特點(diǎn)，求解空間較大，因此目前研究集中在群體智能優(yōu)化算法。有些人將上述兩個(gè)子問(wèn)題綜合起來(lái)研究。因?yàn)樵N放順序和供料器配置是緊密相關(guān)的。
R.Kumar和H.Li針對(duì)機(jī)器人貼片的情況提出了優(yōu)化模型和方法，這相當(dāng)于只有一個(gè)貼片頭的情況，并用混合整數(shù)線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型來(lái)解決供料器分配問(wèn)題和取貼順序問(wèn)題。Burakkazaz和KemalAltinkemer針對(duì)旋轉(zhuǎn)頭式的貼片機(jī)建立了整體模型，將這個(gè)問(wèn)題歸類于為車輛調(diào)度問(wèn)題，EdmundK.Burke和PeterI.Cowling為多頭拱架型貼片機(jī)建立了一種整體模型來(lái)同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題，提出了一種啟發(fā)式和后啟發(fā)式的算法，即先用啟發(fā)式算法生成可行性方案，然后用可變近鄰搜索后啟發(fā)式算法進(jìn)行局部搜索來(lái)改善結(jié)果
以人為主的交互式工藝設(shè)計(jì)這種模式下人是工藝設(shè)計(jì)的主體,而計(jì)算機(jī)只是最大限度地輔助工藝員進(jìn)行工藝編制,減少工藝員事務(wù)性的勞動(dòng),但并不參與決策的過(guò)程。該工藝設(shè)計(jì)模式適用于工藝編制復(fù)雜、工藝流程不確定的整機(jī)裝配工藝。根據(jù)整機(jī)裝配工藝的編制過(guò)程,CAPP在這種模式下應(yīng)主要完成一些輔助性工作。
現(xiàn)代電子設(shè)備普遍采用SMT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜功能。隨著器件封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，并向著小型化高密度封裝不斷推進(jìn)，元器件制造得越來(lái)越小，使電子設(shè)備小型化、輕量化、多功能化和高可靠性得以實(shí)現(xiàn)。這促使現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝技術(shù)從SMT向后SMT發(fā)展。電子產(chǎn)品組裝涉及到的元器件朝著小型化發(fā)展，并且元器件具有引腳多、細(xì)間距的特點(diǎn)，對(duì)貼片機(jī)的速度和精度要求越來(lái)越高，但速度與精度與速度是需要折衷考慮的。
高速機(jī)往往精度不夠高，而專用高精度貼片機(jī)的貼片速度不會(huì)太高。隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)在市面上有一些廠商開(kāi)始推出一體式多功能貼片機(jī)，使SMT生產(chǎn)線只由一臺(tái)貼片機(jī)組成成為可能。如何使用一臺(tái)多功能貼片機(jī)在保持較高貼片速度的情況下，更快更好的完成元件的貼裝，減少投資，適應(yīng)軍工電子產(chǎn)品多品種小批量且任務(wù)節(jié)點(diǎn)要求緊等科研試驗(yàn)及生產(chǎn)環(huán)境是是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
人們對(duì)電子產(chǎn)品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永無(wú)止境，現(xiàn)有裝聯(lián)工藝技術(shù)終極發(fā)展對(duì)此有些無(wú)能為力，未來(lái)電子元?dú)饧⒎庋b、安裝等產(chǎn)業(yè)將發(fā)生重大變革，將由芯片封裝安裝→再到整機(jī)的由前決定后的垂直生產(chǎn)鏈體系，轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟊舜酥萍s的平行生產(chǎn)鏈體系，工藝技術(shù)路線也必將作出重大調(diào)整，以適應(yīng)生產(chǎn)鏈的變革;PCB、封裝和器件將融合成一體，傳統(tǒng)的使用機(jī)械鑿刻(通過(guò)化學(xué)反應(yīng))最終達(dá)到非常小尺度的工具不再有優(yōu)勢(shì)。電子裝聯(lián)工藝技術(shù)逐漸放棄以往的工具、技術(shù)和模型，最終將沿著分子生物學(xué)的線索走向分子水平。
[1]余國(guó)興.現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007，5.
[2]樊融融.現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝工程應(yīng)用1100問(wèn)[M].電子工業(yè)出版社，2013，10.
作者：展亞鴿
電子論文投稿刊物：《機(jī)械與電子》Machinery & Electronics(月刊)1983年創(chuàng)刊，是全國(guó)性宣傳報(bào)道機(jī)電一體化技術(shù)、工業(yè)控制、工業(yè)自動(dòng)化的專業(yè)技術(shù)性科技期刊。在政策上具有指導(dǎo)性，在技術(shù)上具有引導(dǎo)性和實(shí)用性，在經(jīng)驗(yàn)上具有示范性。適合機(jī)電行業(yè)科技人員、管理人員，大專院校師生及其他從事機(jī)電一體化、工業(yè)控制、工業(yè)自動(dòng)化等人員閱讀。
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