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        1.  
          袁先生
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          SMT工艺管理资料
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          工艺技术平台

          工艺管理的整个灵魂在于工艺技术平台的建立。工艺技术平台虽然以“工艺”为名,但实际上包括了整个技术整合中的设计、设备、工艺和质量管理各部分。以“工艺”为名是因为其概念是以“工艺为主、工艺为核心”的缘故。工艺技术平台的建立是个系统工程,包括以下五个主要方面:

          1.以工艺为核心概念的产品产业化和生产管理流程;

          2.支持流程的有效组织结构;

          3.工艺和设备能力范围;

          4.数据管理和应用系统;

          5.效益测量和自我学习系统。

          工艺技术平台的理念,采用了目前许多先进或长期证明有效的管理做法。比如:

          1.流程管理(Process Management);

          2.流程再造(Process Re-engineering);

          3.并行工程(Concurrent Engineering);

          4.供应链管理(Supplying Chain Management);

          5.工艺 / 设备能力指标(Cpk,Cmk);

          6.统计学(SQC,SPC,Confidence level,Pre-control 等等);

          7.数据管理(Data Management);

          8.计量量化管理;

          9.全面生产维护管理(Total Productive Maintenance);等等。

          这些也都是国际著名管理理论,如TQM和6-Sigma管理中的主要做法。它们相互间并不能 彼此取代 ,而是应该配合推行,更确切地说是针对不同的目标的不同做法。不过,由于工艺管理是属于基础系统建设性的工作,必须在改进其它管理之前推行,才更能发挥其作用。它不只是对达到本身的目的有所帮助,更能够加快其他改善管理方面的步伐。我相信,一个企业如果在SMT应用和管理上不经过工艺管理建设这一步,即使采用诸如TQM和6-Sigma等管理方法,也不可能达到最好的境界;因为工艺管理做法中所能够提供的,是无法从这些管理理念中学习和开发出来的。

          产业化和生产管理流程

          所有企业都面对着市场竞争的压力,缩短产品的产业化进程时间是其共同的希望,因为抢先推出产品可能就意味着较大的市场占有率。

          在产业化过程中,我们遇到的严重问题之一是产品不适合于制造而需要更改设计,而每一次的更改都会浪费不少的成本和时间;所以,工艺性或可制造性设计(DFM)的课题越来越受到重视。要推行DFM不能只靠学习DFM的技术知识,更需要合理有效的管理体系来支持它;而工艺技术平台就能提供这方面的保证。例如平台中的设计和产业化流程部分,就详细地列出了在产品设计中工艺设计(即DFM)和产品性能设计的各阶段配合和并行做法。

          以下例子可以让我们了解到这种做法的有效性。

          有一个产品的设计完成后,投入生产时只有15%到40%之间(变化不定)的直通率。故障出现在4个QFP100引脚上连锡,一个接插座焊接后浮起偏位,以及数个排阻焊料过多并出现太多的锡珠。问题的诊断结果,其起因如下:

          1.QFP的偷锡焊盘设计不良,没有配合所采用的QFP。QFP100封装以及这类的偷锡焊盘虽然以前使用过,但这次的QFP引脚的“肩”部比以往的高出许多。盗偷锡焊盘的设计尺寸不适合(不够深入器件),造成无能力脱锡而出现连锡问题。

          2.接插座引脚的截面属于扁平形,通孔内径太大,器件重心的偏外,在过波峰焊接时容易被波峰推起而回不了位。

          3.排阻布得较靠近一个接插座,接插座的密布引脚以及周边的其他焊点(包括通孔和测试点)对波峰的脱离造成干扰,致使脱锡不良。

          这些问题,如果有个良好的流程是可以避免的,因为在流程中设计师首先得定义出产品的组装密度要求,从组装密度以及其他(如工艺成熟度、产能安排和生产成本等)综合角度出发考虑而选择适当的工艺路线,再按照所选择的工艺路线评估各器件的适用性。

          在选择器件的过程中,由于所使用的QFP编号不是从原器件库中取得,表示这是个新器件,而按流程的规定,新器件的工艺性必须经过合格技术人员(器件工程师)的评估。器件工程师受过专业培训,并有类似Checklist的工具协助他们判断,因此不会对引脚的外形或尺寸变化置之不理。接插座的问题也是如此,由于接插座并不是个从已有器件库中选出的,所以也是个新器件,其工艺性也因此会得到关注。

          在波峰焊接技术中,器件在焊接过程中的移位,是个常规的评估项目。第三个排阻问题,是一个器件占地要求和PCB布局的错误。

          例子中用户的问题,出在让对工艺不熟悉的CAD操作人员处理了这项工作,并且还没有提供应有的规范标准。

          除了以上的工艺性设计例子外,工艺平台的流程管理中还要求设计人员在设计过程中预计产品的质量水平,同时必须对全部工艺难点或要求加以描述。这些工作,对于接下来的试制和批量生产工作效率,都起着重大的影响。

          以上是有关工艺设计方面的例子,当产品进入试制或试生产时也一样。我见过不少企业在试制产品时因为没有掌握其要点而造成日后批量生产时出现许多问题,工艺平台能协助我们掌握试制工作的意义和要点。

          试制工作的意义和目的,在于确保产品在大批量生产中,不会出现严重问题。要做到这一点,试制过程就必须对批量生产的情况,进行模拟考察。在实际情况下,试制产品的数目一般都不会多,但工艺故障的特性种类却很多。那么,要如何有效地在数目十分有限的产品上进行足够的模拟观察呢?这就需要针对设计人员提供的工艺难点来避免无的放矢了。

          到了下一步的批量生产阶段,工艺技术平台的管理也是十分有用的。这一阶段的管理用语是“工艺管制”。在生产中我们到底需要观察什么;检查什么;采取什么预防措施等等。这些该由什么来决定才是有效?工艺技术平台的流程要求试制结果对这些提出建议,因为试制必须达到一定的信心才能算结束。而在达到一定“信心度”时,对日后的工艺管制做法和可行性必须心里有数。

          工艺平台理念和做法并不是一朝一夕可以学会的。当然更不可能通过一两篇文章讲清楚。但从以上的简单介绍中,大家应该可以看出工艺平台管理的特点和背后的巨大作用。实际上,这种理念也曾经在一个研究试验过程中,在一个相当复杂产品上获得50多小时连续无缺陷生产(0 ppm)的骄人成绩。工艺平台的强处,就是在科学合理、明确地把各职责分清的同时,又把整个技术,甚至和整个技术管理整合了起来。

          工艺平台管理对传统组织结构的影响

          本文介绍的工艺平台管理做法,在业界中还没有被很广泛地使用,作为一种革新的管理,它在企业的内部组织上是有一些新要求的。由于它同时兼具分散(明确的职责分散)和整合(技术内部之间,管理之间,以及技术和管理间整合)的特色,在组织结构上,是很难从传统做法中得到支持的。

          以下是工艺平台管理对传统管理上较常见的几项组织结构上的改变:

          1. 

          工艺工程方面。

          2. 

          较清楚的分开“防火”的基础工艺队伍和“救火”的现场工艺队伍,同时要求负责企业整体制造技术的总体技术委员会制作工艺技术蓝图。至于试制方面的责任,可以由基础工艺队伍或是现场工艺队伍兼顾,主要是看管理需要偏向“防火”或是“救火”工作。基础工艺部负责所有工艺、质量和设计规范,也负责对所有四大规范:即工艺、设计、质量和设备规范的技术整合工作。(有关四大规范请看下一节的介绍)

          1. 

          设计方面。

          2. 

          加强工艺设计队伍的实力。负责PCB布局设计的CAD技术人员也提升**负责工艺设计。

          1. 

          设备工程方面。

          2. 

          把传统的设备维护部门一分为二,成立设备工程部和现场设备支援部。设备工程部属于“防火”队伍,负责制定设备能力,以及和基础工艺部一起,进行技术整合方面的合作,同时也在技术知识上支持现场设备支援部,比如高难度的设备维修工作,设备性能的提升等等。现场设备支援部则对现场设备的维修保养负责,同时负责与供应商方面的合作。

          1. 

          质量管理方面

          2. 

          在新工艺平台管理中,质量管理部的责任由原先的以执行为主改变成以引导为主。随着这一部门的能力和职责得到提升,其组织也有相应的改变。采用新工艺管理的企业,其质量管理部门大多改由高层领导直接监管,而不是传统的附属于生产部的做法。

          不只是人员和部门组织上有所改变,工艺平台采用流程再造管理法,带来的更重要一点,是对各个岗位职责的重新定义和评估。人们对于有考评的工作一般都能够做得较好,所以这一点是十分重要的。

          工艺平台管理设立了许多考评指标,注重针对性和科学性,强调避免采用模糊或综合性的指标。例如不会对设备工程人员考评生产的直通率,而是考评他们对关键设备参数的m与s值的维护能力(注二)。

          此外,新工艺平台管理也应尽量利用信息技术的成果,对考评指标的设计进行细化而从中得到更高的效益。比如在单纯考评设备的停机率上,进一步的分别考评设备维护人员的响应时间、诊断时间、返修时间以及复修率等,使我们能够在数据收集上更仔细准确地分析根本原因和做出最适当的对策。

          四大技术规范体系

          SMT的成功,有赖于从业者在产品的质量制定、工艺性设计、工艺以及设备工具的配置方面取得良好的整合。由于产品质量、设计、工艺与设备工具四者之间都是相互关联的,我们在工作上就必须给予综合考虑和制定各自间所推荐的和不允许的做法,这就是技术规范的意义;而四大规范所指的,也就是这些方面的“质量规范”、“设计规范”、“工艺规范”以及“设备规范”。

          四大规范是个庞大的技术能力和依据的管理系统,在文档上不只是4份规范资料这么简单。在各规范课题下,将需要成立许多分支来使用和管理。比如在“质量规范”下,就包括有按各工艺分类的质量标准如“焊膏印刷质量标准”、“点胶工艺质量标准”、“贴片工艺质量标准”、“回流焊接工艺质量标准”、“波峰焊接质量标准”、“选择性波峰焊接质量标准”等等。这些质量标准必须包含了所有采用的工艺,不论是全自动、半自动、或是手动工艺。如果不做到这么细,技术整合效果将无法得到保证。

          每个规范的建立应该仔细的考虑其目的和操作性。由于SMT技术非常复杂,一般在规范上建议采用分层次的做法,也就是分开“操作版本”和“技术版本”,而“操作版本”还可以按使用对象和资料复杂程度分为“提醒版本”和“依据版本”。

          “提醒版本”即是英文中的Checklist,只作为工作上重要部分的提醒。比如在质量规范中提出在某个工序后需要检查哪些项目。这种方式的使用,是当我们认为使用者知道该如何有效地进行这方面的工作,所以这个类型的规范不需要详细的解释做法和原因,力求简单和容易使用。

          “依据版本”是作为操作时的参考工具,比如一些外观检查的合格依据。对于不太熟悉此项工作的员工,或是较难判断(比如板面焊接后的残留物程度)的项目,这类规范是很重要的。“依据版本”注重图文并用,力求精确和不容易被使用者误解。

          以上是“操作版本”的例子。至于“技术版本”,是作为对操作规范的技术支持文档记录使用,一般用在诊断和改进的工作上。因为最初制定出的“操作规范”未必一定准确或最优化,当日后在使用中发现不理想情况时,“技术版本”中的资料就能够让我们了解当初为什么这些规范是这么制定的,协助我们更好更快地分析出问题的成因。除了这个用途外,“技术版本”也可以成为一份培训的辅助资料。

          由于四大规范之间的密切相关性,在设立四大规范时应该是同时并进的,不过在同时编制时也有一定的考虑程序。在一般情况下,合理的制定程序如下,首先是制定“质量规范”中的“成品质量标准”;这是按照客户要求、市场竞争情况、企业的定位和策略等来制定的。接着我们从这些质量要求中可以推出所需要的产品设计要求(比如组装密度、材料范围等);而再进一步提出为了达到能够生产这类产品所需要的工艺(比如混装工艺、双面回流工艺等)以及工艺要求(比如焊点密度等);最后从所需要的工艺中再提出对设备配置和能力的要求。以上是初步的单向提出要求的做法。

          不幸的是,我们往往无法在所有各个方面满足这些要求。不论在质量、设计、工艺或设备工具上,我们都会遇到许多的限制。比如在质量上我们会受到市场竞争的限制,是使我们不得不保证达到某程度的质量水平;在设计上我们会受到设计能力和供应商网络的限制;在工艺上也受到工艺技术能力,以及研究、管理成本的限制;而在设备上则会受到供应和资金方面的限制等等。这些限制使我们无法在各方面满足先前提出的所有要求。这就造成有必要出现反向的‘要求修改’了。比如设备能力做不到的,我们就必须要对工艺能力提出更高的要求(设备能力,在某些程度上可以通过较好的工艺应用技术给予补偿)。而工艺能力不足时,我们就必须定下更严密的设计规范……等等。这样双向的协调做法,使我们能够达到一个便于管理、能够受控制的产品产业化过程。

          即使在采用以上的双向规范制定做法后,所有规范也不是在制定后一成不变的,而相反的他们应该是“活”的。这就是说规范会不断的进行更改,而更改的原因有:

          1.初期的资料不正确;

          2.初期的资料不够全面或完整;

          3.资料需要提升。

          要有效地管理规范的长期操作和提升工作,我们就必须要有个管理体系。管理体系中包括负责整个规范效率的组织结构。这里我再次强调技术整合的重要性,组织可以是个**性质的,但必须是由各主要部门有能力和有经验的人员组成。组织必须直接由高层领导管理,一般是由企业内的工艺或制造技术总监直接管理。因为这是个非常重要的工作,企业能不能够在制造技术上获利,这个部门的影响是非常重要的。

          规范管理的责任是对整个企业的制造质量(以及一部分的效率)结果负责。主要活动是通过有效的沟通系统,来推进以下的工作:

          1.监督规范的使用情况(比如是否有被使用,相关员工是否懂得如何使用等);

          2.评估规范的效果(可操作性、准确性、完整性等);

          3.提出提升需求和建议;

          4.推动提升工作。

          我们可以肯定的说,没有一套规范是第一次就做得完全以及做得正确无误的,所以规范的后期改进管理,也是决定一个企业成功的关键。

          工艺技术知识和相关技能的培育

          工艺流程和组织提供了科学有效的做法,四大规范提供了工作上的技术支援。当这些都发挥得好时,我们生产现场所发现的问题,就只剩下外来问题了(即供应商方面的问题)。不过一般要达到这样的境界,并非一瞬间的事。在正常的情况下,我们需要经过一段时间的所谓“优化期”。而这个“优化期”中所遇到的内部问题(也就是和外来物料等无关的),将会是属于以下几种。

          1.没有规范支持的问题;

          2.有规范但不准确的问题;

          3.有规范但没有被使用或被正确使用的问题。

          以上问题各有不同的对策,要很好地解决,就必须要对问题进行清楚的分析、规划和记录,工艺平台管理中的数据管理系统就能够提供这方面的需求。在平台中设立这种功能是十分重要的,因为技术的掌握不是一朝一夕的,而本身日常的工作中就有许多学习机会,只不过许多人没有把这些经历进行系统性的学习,而后把学习到的经验进行整理和再使用罢了。

          除了技术知识方面的学习外,我们不能忽略了其他方面的发展。在员工的培训上,必须包括技术知识、工程技能以及管理知识,同时兼顾这些领域的学习也是工艺平台管理中所注重的。在平台中的支援部分(注三)里就包括了建立一个健全的内部培训系统,配合四大规范的管理来确保经验的累计和再使用。每个员工多少都承当一定的管理职责,这也是新工艺平台的一个特点,所以培训中对于管理方面的知识和能力也同样受到注重。

          总结

          工艺是SMT技术的核心,所以重视和了解工艺,并以工艺为出发点来管理SMT的应用是个关键做法。

           
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