智能工廠-xactpcb

1、© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,PCB “智能工廠”中對(duì)準(zhǔn)度管控相關(guān)問題解析,Andrew Kelley | XACTPCB 公司 技術(shù)總監(jiān),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,250年以來..四次工業(yè)革命相繼發(fā)生,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,工業(yè) 4.0 – 使眾多管理者疑惑如何

2、開始的“模式轉(zhuǎn)換”,新階段的組織和管理 全數(shù)字化運(yùn)營,從制造現(xiàn)場(chǎng)到管理團(tuán)隊(duì) 橫向連接供應(yīng)商和客戶,開放型網(wǎng)絡(luò)需求的基礎(chǔ)設(shè)施 關(guān)鍵溝通的信賴性和穩(wěn)定性,開放型網(wǎng)絡(luò)潛在的風(fēng)險(xiǎn) 保護(hù)數(shù)據(jù)中專業(yè)的行業(yè)技術(shù),缺失足夠的技能 人才流失的風(fēng)險(xiǎn),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,工業(yè) 4.0 是宏大的共同目標(biāo), 但是如何實(shí)現(xiàn)的步驟還不清晰,工業(yè) 4.0 推動(dòng)所有設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)的 “通信協(xié)議”

3、,許多設(shè)備已實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的溝通 但卻以自己的特定“語言”,不同供應(yīng)商的軟體和設(shè)備的交流 存在困難,“標(biāo)準(zhǔn)化”需要設(shè)備的重要升級(jí)或更替,標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)可以使用?,,誰來制定標(biāo)準(zhǔn)?,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,智能工廠促進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施來適應(yīng)智能制造的挑戰(zhàn),Design Rules,Inner LayerScales,PEPMeasurement,LDIMeasurement

4、,Quality,Laser Drill,XrayMeasurement,,,,,,,,對(duì)準(zhǔn)度管控系統(tǒng),允許現(xiàn)有設(shè)備的使用,“逐步”實(shí)施,加強(qiáng)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施,,智能工廠,不需要全新的工廠,可在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn),專注數(shù)據(jù)管理 和溝通系統(tǒng)的應(yīng)用,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,智能工廠– 將智能引入PCB生產(chǎn)工藝的第一步,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactp

5、cb.com,,,設(shè)計(jì),工程,質(zhì)量,內(nèi)層,,,PCB工廠需要克服一系列的問題來獲取智能工廠的利益,信息孤島,壓合,,抵觸改變,碎片式觀點(diǎn) 重復(fù)性的數(shù)據(jù) “相同”本地變量的數(shù)據(jù) 獲取及時(shí)準(zhǔn)確信息的困難 報(bào)告導(dǎo)向數(shù)據(jù)的使用，而非制造,不同組織之間的低質(zhì)量溝通 部門的 “專家”“剛剛好”的技術(shù) 過時(shí)的技術(shù),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,太多時(shí)候，人們覺得他們太忙了以至于無

6、法著手提升現(xiàn)有的方法,,不 謝謝,我們太忙了!,想要提升嗎?,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,展望管控內(nèi)層對(duì)準(zhǔn)度的典型因子您可看到這些信息的孤島,,,,Planning – Bill of Materials,CAM – Design Data,內(nèi)層– 漲縮因子,壓合 – 制程參數(shù),X-ray – 量測(cè),Engineering – Process Control,,©

7、XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,對(duì)準(zhǔn)度管控問題演變?yōu)殚_發(fā)源數(shù)據(jù)至智能生產(chǎn)解決方案的需求,典型對(duì)準(zhǔn)度管控方法,測(cè)試批次 切片分析 漲縮系數(shù)“查找表” Xray 鉆靶設(shè)備優(yōu)化 坐標(biāo)量測(cè)機(jī)臺(tái),這些創(chuàng)造了許多隔離的數(shù)據(jù)伴隨著有限的理解和分析,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,制造智能化的目標(biāo)是，收集, 校對(duì), 整合和理解制程數(shù)據(jù),獲取正確的數(shù)據(jù),在

8、正確的環(huán)境中,在實(shí)時(shí)的狀況下,“行動(dòng)”越快越好,整合的制造系統(tǒng),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,制造智能化的目標(biāo)是，收集, 校對(duì), 整合和理解制程數(shù)據(jù),和使用它的人創(chuàng)建一個(gè)橋梁,整合的制造系統(tǒng),為數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,為保證實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值關(guān)鍵的數(shù)據(jù)萃取步驟必須執(zhí)行,RAWDATA,KNOWLEDGE BAS

9、E,,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,利用硬件和軟體的基礎(chǔ)設(shè)施 鏈接數(shù)據(jù)的孤島至智能工廠， 去除低效率,設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集,生產(chǎn)中收集的數(shù)據(jù)必須通過工廠網(wǎng)絡(luò)允許遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)獲取 網(wǎng)絡(luò)連接可為有線或無線, 但必須可靠和穩(wěn)定 系統(tǒng)依賴的數(shù)據(jù)傳輸不可缺失溝通.,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的創(chuàng)建– 從遠(yuǎn)端系統(tǒng)讀入, 或者輸出至遠(yuǎn)端系統(tǒng) 人工傳輸數(shù)據(jù)不再是一個(gè)選擇,© XACTPCB

10、 Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,若數(shù)據(jù)不正確數(shù)據(jù)收集的自動(dòng)化不會(huì)提升制造智能,“商業(yè)中任何技術(shù)應(yīng)用的第一條規(guī)則是，將自動(dòng)化應(yīng)用于高效的運(yùn)營中才會(huì)最大提升效率第二條規(guī)則是，將自動(dòng)化應(yīng)用于低效的運(yùn)營中會(huì)最大化降低效率.”,比爾 蓋茨 – Cofounder Microsoft,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,為數(shù)據(jù)的質(zhì)量和真實(shí)性創(chuàng)建一個(gè)堅(jiān)實(shí)的框架去除現(xiàn)有運(yùn)營

11、步驟的風(fēng)險(xiǎn),數(shù)據(jù)的質(zhì)量,數(shù)據(jù)的真實(shí),數(shù)據(jù)的不連續(xù)或不精確造成人員信賴性的丟失 若制造數(shù)據(jù)的沒有質(zhì)量，數(shù)據(jù)的價(jià)值就會(huì)丟失.,若數(shù)據(jù)整合在一個(gè)不可靠的方法下，公司常常回歸到舊的方法和知識(shí).許多數(shù)據(jù)未經(jīng)過正確性的評(píng)估，即被運(yùn)用到項(xiàng)目和報(bào)告中.,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,穩(wěn)固的制程管控從開始就至關(guān)重要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量而非錯(cuò)誤后糾正,量測(cè)設(shè)備必須維護(hù)和校正，這樣才可避免數(shù)據(jù)收集過程中的

12、“雜音”和偏差 管控設(shè)備機(jī)臺(tái)周圍的環(huán)境– 溫度和濕度的改變會(huì)顯現(xiàn)在數(shù)據(jù)之中 利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)每天檢閱，溫/濕度監(jiān)控計(jì)的數(shù)據(jù)質(zhì)量也會(huì)改變 利用統(tǒng)計(jì)學(xué)管理方法來確定何時(shí)需要維護(hù)和校正– 不要去等待計(jì)劃表,管控量測(cè)制程!!,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,量測(cè)系統(tǒng)分析將決定量測(cè)制程的精度和準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)中量測(cè)系統(tǒng)分析的差異是由于被量測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際差異造成的，而非量測(cè)方法的差異是否所有員

13、工表現(xiàn)相同?,設(shè)備在每批次設(shè)置的持續(xù)性至關(guān)重要.,Accurate?,Precise?,執(zhí)行Gauge R&R 測(cè)試確認(rèn)重復(fù)性和再現(xiàn)性,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,考慮相同層中每個(gè)量測(cè)個(gè)體與其他量測(cè)個(gè)體的相關(guān)性. 考慮每個(gè)板中每層量測(cè)個(gè)體與其他層之間的相關(guān)性. 考慮每一層量測(cè)個(gè)體與其他板中量測(cè)個(gè)體的相關(guān)性.,過濾假性量測(cè)，不能使用單獨(dú)方法完成,若同之前的批次相比

14、較，確定當(dāng)批次材料變異是否異常是可行的.,不規(guī)則的“雜音”應(yīng)被過濾，但超出范圍值的產(chǎn)品任然會(huì)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,只有理解數(shù)據(jù)的人，才能為數(shù)據(jù)增加價(jià)值,擁有領(lǐng)先量測(cè)能力的設(shè)備，可以為量測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)定范圍來確定“GO-NO GO”,然而, “斷章取義”可使決定發(fā)生錯(cuò)誤…,一個(gè)在“中間階段”的多次壓合產(chǎn)品的量測(cè)，會(huì)由于后面制程中的材料位移而并非最終尺寸。如果不知

15、道量測(cè)產(chǎn)品不在最終的壓合制程, 量測(cè)點(diǎn)的分析會(huì)提示此產(chǎn)品已超出容許值,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,在PCB工廠中，許多的設(shè)計(jì)和制造數(shù)據(jù)以不同格式存在于不同地方,從多個(gè)源頭整合數(shù)據(jù)，可以衍生出眾多的信息來幫助我們了解制程.,結(jié)合量測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)信息（比如孔環(huán)，孔到銅），我們可以判斷產(chǎn)品是否滿足生產(chǎn)要求或者是否需要調(diào)整制程參數(shù)來提高良率/信賴性。,© XACTPCB Ltd 2

16、016,www.xactpcb.com,,,從多個(gè)源頭整合相關(guān)數(shù)據(jù)增強(qiáng)了我們對(duì)制程和材料的理解,結(jié)合內(nèi)層漲縮系數(shù)和量測(cè)的差異，我們可以確定此疊構(gòu)中的每張core的材料變化總量并對(duì)此給出補(bǔ)償。,比較相同產(chǎn)品中不同批次之間的材料變化總量, 我們可以識(shí)別出因制程變異或材料變化而導(dǎo)致的異常表現(xiàn)。,從多個(gè)源頭結(jié)合量測(cè)數(shù)據(jù)(例如. 曝光, 蝕刻后沖孔, X-ray 打靶) ，我們可以確定每個(gè)制程中的材料變化狀況。,© XACTPCB L

17、td 2016,www.xactpcb.com,,,利用工程專業(yè)充實(shí)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的知識(shí)庫,如果我們能夠回答為什么 異常表現(xiàn)會(huì)發(fā)生, 那么我們真的可以拓展數(shù)據(jù).,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,數(shù)據(jù)產(chǎn)生的容量要求，自動(dòng)的系統(tǒng)能夠智能和彈性,制造工業(yè)正在向高混合產(chǎn)品和低產(chǎn)量轉(zhuǎn)變,更短的產(chǎn)品生命周期，要求新產(chǎn)品每幾個(gè)月就推出，而非之前的幾年.,考慮現(xiàn)在演變出的變化數(shù)目以及潛在的組合

18、方式,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,在X-ray優(yōu)化內(nèi)存量測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)備的能力通常是阻礙有用數(shù)據(jù)收集的制約,在量測(cè)一組單獨(dú)標(biāo)靶時(shí)，可以允許產(chǎn)品為鉆孔制程進(jìn)行優(yōu)化，但缺少真實(shí)的內(nèi)層對(duì)準(zhǔn)度的理解。,在每批次大于100片板的量產(chǎn)時(shí)，量測(cè)每層所增加的時(shí)間周期極大的降低了制程的產(chǎn)能,對(duì)準(zhǔn)度管控的失敗，使得產(chǎn)品必須被重新生產(chǎn)，也同樣降低了產(chǎn)能,© XACTPCB Ltd 2016,ww

19、w.xactpcb.com,,,為永遠(yuǎn)知道使用正確的內(nèi)層漲縮系數(shù)，獲取需求的數(shù)據(jù)數(shù)量是可能的,一個(gè)單次壓合的8層板– 可涉及到多少種不同的制程/材料組合？,5 種core的樹脂型號(hào) 每個(gè)樹脂型號(hào)有10種core的厚度 每個(gè)core的厚度有2種構(gòu)造,5 x (10 x 2)2 = 2,000,5 種PP的樹脂型號(hào) 每個(gè)PP的樹脂型號(hào)有4種?？棽?每種玻織布有2種含膠量,5 x (4 x 2)4 = 20,480,僅此就有4千萬種

20、潛在組合！還是在不考慮銅箔厚度，殘銅率和制程因素的情況下.,考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的材料列表以及假設(shè)一個(gè)平衡的構(gòu)造:,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,逐漸提升的技術(shù)能力將會(huì)對(duì)潛在的材料和制程的組合數(shù)量有極大的影響,典型的技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖…,提高的層數(shù) 增加的壓合次數(shù) 增加的材料種類,=,更多的組合數(shù)目,少或沒有的理解和知識(shí),+,+,+,&

21、#169; XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,歷史數(shù)據(jù)決不會(huì)提供所有的答案,當(dāng)沒有數(shù)據(jù)可用時(shí)– 只能請(qǐng)教“專家”.,專家根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)做出明智的猜測(cè).,人類專家不會(huì)一天24小時(shí)/一周7天工作，并且有可能帶著他們的知識(shí)離開,多個(gè)專家也許會(huì)有不同的意見– 您如何決定?,為了提升付出努力，計(jì)算機(jī)專家開發(fā)成為現(xiàn)實(shí)– 從簡(jiǎn)單的數(shù)字表格到更綜合的以規(guī)則為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。,© XACTPCB Ltd 2016

22、,www.xactpcb.com,,,動(dòng)態(tài)的決策要求專家系統(tǒng)被自學(xué)的系統(tǒng)所替代,一個(gè)專家的系統(tǒng)使用一系列復(fù)雜的規(guī)則來制定決策.,規(guī)則是固定的，不因人員干預(yù)而改變,考慮到可能的設(shè)計(jì)排列組合的數(shù)目, 針對(duì)每種狀況都提供規(guī)則是不可能的.,智能工廠需要它們自己的智能…,人工智能(A.I.),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,我們?nèi)绾螌⒅腔垡胫悄芄S?,“人工智能”詞匯產(chǎn)生于1950年代，盡管在

23、計(jì)算機(jī)中開發(fā)人類智慧的概念從第一代電子計(jì)算機(jī)時(shí)代就存在了。,1950年, Alan Turing提出了著名的問題“機(jī)器能否思考?” 從此引起了計(jì)算系統(tǒng)可以像人類孩童一樣從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的可能性,這個(gè)領(lǐng)域正非?？焖俚南蚯鞍l(fā)展而針對(duì)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，取決于3個(gè)主要因子: 可用的數(shù)據(jù) 提升的機(jī)臺(tái)學(xué)習(xí)和算法能力 更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,當(dāng)撰寫明確的規(guī)則去解決問題不可

24、行或困難時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)能力可被利用,機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)過程，利用積累的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)衍化的算法或程序來解釋數(shù)據(jù)本身，而這些也能被用來預(yù)測(cè)未來的數(shù)據(jù)。,一個(gè)有著數(shù)百萬參數(shù)的模型將會(huì)產(chǎn)生天文數(shù)目的可能性結(jié)果。所以一個(gè)成功的機(jī)器學(xué)習(xí)必須發(fā)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù)模組，在可行的計(jì)算機(jī)工作下，實(shí)現(xiàn)最大的精確度和重復(fù)性,© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,有效的機(jī)器學(xué)習(xí)，遵循一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)周期,,,,預(yù)測(cè)

25、,量測(cè),學(xué)習(xí),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,,,,在對(duì)準(zhǔn)度管控中，我們可以看見這些步驟是如何應(yīng)用到生產(chǎn)制程中,內(nèi)層制造,壓合,量測(cè),持續(xù)生產(chǎn),CAM / 設(shè)計(jì),,,,新料號(hào),設(shè)計(jì)和疊構(gòu)數(shù)據(jù),內(nèi)層漲縮系數(shù),量測(cè)數(shù)據(jù),鉆孔補(bǔ)償,對(duì)準(zhǔn)度管控,預(yù)測(cè),量測(cè),學(xué)習(xí),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,一個(gè)對(duì)準(zhǔn)度系統(tǒng)為數(shù)據(jù)交流提供了一個(gè)平臺(tái)，實(shí)

26、現(xiàn)了廣泛制程的無縫互動(dòng),“一步步”逐漸實(shí)施，將概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)， 彰顯投資回報(bào)率 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的對(duì)準(zhǔn)度系統(tǒng)“主干網(wǎng)”，促使大范圍的供應(yīng)商成為這個(gè)平臺(tái)的一部分，而且不需要特別開發(fā),© XACTPCB Ltd 2016,www.xactpcb.com,,,智能工廠開發(fā)-從公司到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，整合所有的功能實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化的價(jià)值鏈,PEP &AOI,DevelopEtch Strip,,Inner Layer Imaging

27、,,ProcessEngineering,,,Layup &Lamination,,Drill &Laser Drill,,Plating,,Outer Layer Imaging,Planning,,CAMEngineering,,XrayInspection,,Test &Inspection,SolderMask,,Suppliers,,Inner Layer Scale,Layer Mat