柔性电子制造业数字化转型及智能工厂建设方案
柔性电子制造业数字化转型及智能工厂建设方案
柔性电子制造智慧工厂是电子制造业数字化转型的重要方向。本文详细分析了中国电子制造业的现状，提出了柔性电子制造智慧工厂的关键技术和实现路径，并通过具体案例和解决方案，为电子制造业的数字化转型提供了有价值的参考。
一、中国电子制造业现状
- 生产设备万国制造：多数企业采用国内外设备混合成线。
- 产品订单变化多端：产品订单不固定、更不稳定。
- 产品与设备标准不统一：产品与设备标准包括GJB、QJ、HB、IPC等。
- 自动化程度较高：SMT生产线设备高度自动化。
- 进行了一定程度的信息化改造：
- 使用了ERP、MES等信息系统，但成效各异；
- 由于没有顶层设计，系统不能协调运行。
- 生产设备是游离的信息孤岛：未能将所有设备与企业信息网络互联互通。
相关调研案例：
- A公司做了很大的努力，将物料库存降成了20天，但依然占用资金4亿元。
- B企业为扩大产能新增3条SMT生产线，但运营中发现，企业总效益不仅没有提升，反而因为固定资产和员工数量的增加，而有所下降。
- C公司平均每周有来自30个客户、380种产品订单，资源冲突现象层出不穷。
- D企业统计发现：平均每1个月，会有大约3天的物料不知所踪。
信息化+智能化升级，可以完美解决上述问题。但是，升级一定要在顶层设计的指导下，首先解决生产线信息孤岛问题。
二、实现柔性电子制造智慧工厂关键技术
柔性制造智慧工厂关键技术之一：
产品数字化：不仅仅是CAD，更关键的是通过仿真、协同工具及其它细分软件对产品的性能、可制造性、可测试性等进行仿真与数字化转换，形成可以在信息系统中“加工制造”的数字产品。
柔性制造智慧工厂关键技术之二：
生产工位数字化：划分出不同操作工位的最小工位，并通过核定其输入与输出信息，形成能够在信息系统中运营的最小数字工位。
柔性制造智慧工厂关键技术之三：
消除信息孤岛：将企业内不同厂家、不同自动化设备之间实现横向集成、互联互通。
柔性制造智慧工厂关键技术之四：
贯通纵向数据与信息：生产任务与数据能够及时下达；生产运营与设备状态能够实时上传。
三、柔性电子制造智慧工厂实现路径
“3不要”与“3要”。
3不要：
- 不要在落后的工艺基础上搞自动化；
- 不要在落后的管理基础上搞信息化；
- 不要在不具备数字化网络化基础时搞智能化。
3要：
- 智能制造标准规范要先行；
- 智能制造支撑基础要强化；
- 赛博物理CPS理解要全面。
智慧工厂9大核心要素：
- 数字化设计开发
- 智能产品与服务
- 智能生产系统
- 智能供应链
- 信息管理系统
- 创新型企业文化
- CPS模型
- 先进管理(精益TQM等)体系
- 标准化体系
智慧工厂构建的第一步——智慧工厂1.0
每家企业在工程技术、生产制造、信息化基础和供应链等方面的发展上各不相同。因此，智慧工厂的构建应立足现实：
- 完善企业精益化运营管理，建立标准化科学管理流程；
- 针对性地选用高度自动化的智能设备、生产线等基础设施；
- 将自动化生产设备集成到企业运营和制造执行系统之中；
- 建立和完善CAD、CAPP、CAM基础上的PDM\PLM，提升工程管理维度的智能化并延伸到产品售后服务和技术支持。
智慧工厂1.0的分步建设过程：
- 依据数据能力成熟度参考标准对工厂现状评价；
- 根据公司实际现状，识别智慧工厂构建切入点；
- 确定目标，拟定方案规划，制定实施计划等；
- 方案的评审及修订；
- 项目组按项目计划实施方案；
- 按智慧工厂1.0模型验收及评估。
项目成功的基本要素：
智慧工厂全景图：
四、柔性电子制造解决方案特点
应用范围：
- 小批量：数十件、数件、甚至单件的订单需求；
- 品种多：需要经常性切换生产工艺与流程；
- 差异大：功能、尺寸与复杂程度变化大，需要使用不同工装与检测仪器；
- 个性化：生产进程中的每一件都可能不完全相同。
电子制造智慧工厂构建切入点：
在提升工艺水平、完善精益管理完成产品与生产工位数字化的前提下重点落实消除信息孤岛，实现柔性化的生产流程。
柔性化生产管理流程示例：
- （红色为AGV物流图，蓝色为工艺流程图）
柔性化生产流程示例：
- （红色为AGV物流图，蓝色为工艺流程图）
工艺流程特点说明：
- SMT生产线配置采用喷印与印刷相结合：
- 对于极小批量订单，采用喷印焊膏方式；
- 对于较大产量订单，采用印刷焊膏方式。
- 将再流焊机与选择性波峰焊机串联：
- 对于混装电路，再流机作为固化炉，选择性波峰机进行接，然后再进入ICT测试流程；
- 对于纯表贴工艺、通孔再流焊工艺等，再流接完成后，组件可以直接转向ICT工位。
选择性波峰焊可以低能耗、灵活地焊接不同产品板。
产品装配采用模块化工位和协同机器人进行装配和功能测试。
老化采用智能老化设备，灵活进行不同条件的切换与实时记录。
产品标签可采用激光打印，实现单件生产。
物流采用AGV执行智能配送。
柔性化生产物流与信息流程示例：
以数据能力作为标志分阶段规划：
客户价值：
- 灵活实现中、小批量、多品种、混装生产及研发创新；
- 支持定制化及新产品的试验与验证；
- 智能防错，大大提高产品直通率；
- 设备纵向网络集成，可缩短生产切换时间、实现设备的预测性维护；
- 科学统计，优化设备配置，提高企业综合效率；
- 智能物流系统，提高库存周转率、降低资金占用，减少物料浪费；
- 消灭信息孤岛，实现真正的全面信息化，提升企业竞争力和社会影响力。
实体生产线设备：
MES制造执行系统：
总结：
数字化转型并非单项技术的应用，也不仅仅是个技术命题，更是一个战略和管理命题，是一个长期的旅程，是一种新能力的获得。因此，电子制造企业需要深度剖析数字化转型的需求和突破口，建立明确的数字化转型路线图。然而，面对不同行业、不同规模、不同所有制、不同制造模式的企业，推进数字化转型的路径千差万别，个性化极强，单凭企业自身的能力很难驾驭。
所以电子制造企业需要充分善用外力，深入生态体系，更快速地学习数字化领域知识，借鉴成熟的行业 know-how，避免盲目，同时借助像织信Informat（企业级低代码平台）这样专业的数字化工具的指导，减少试错成本，加速数字化转型进程。
很多时候，合理且有效地运用数字化技术，不仅可以让我们工作高效地运行，还能最大程度保证团队目标的达成。织信低代码开发平台作为一种数字化底层技术，它基于数据模型优先的设计理念，提供大量标准化的组件工具，并内置：表单设计器（自定义表单样式）、组件设计器（前端网页配置式工具）、自动化（图形化编程工具）、脚本（代码拓展）、工作流引擎（BPMN2.0）、自定义API（系统集成、硬件设备对接）、数字大屏（数据图表和数据分析工具）等。能帮助企业构建高度复杂核心的业务系统，如ERP、MES、CRM、OA、PLM、SRM、WMS、项目、企业服务等多个应用场景，全面助力企业落地数字化转型战略目标。