现代 MES 被广泛认为是制造业工业 4.0 的基础技术。拥有一个 MES 可以提升复杂的制造操作,这对于在日益不确定的市场中取得成功至关重要。电子制造商拥有高度复杂的流程、庞大的供应链和不断增加的产品组合,这些都需要快速推向市场。单个电子产品可能有数千个组件,并且可能需要跨各种复杂设备和机器的多个复杂过程。
电子制造商还需要努力应对在已经很复杂、产品生命周期较短的产品组合中增加定制化的压力。供应链,尤其是半导体芯片供应,仍然不确定,零缺陷生产的压力更大。简单地迎接这些挑战是一项挑战,但公司需要提供更高的利润并增加股东价值。为此,电子制造商逐渐转向了工业 4.0 技术和 MES。
在管理复杂的工作流程和控制流程时,适用于该行业的 MES 需要检查每一个步骤。在这个文章系列中,我们将探索适合电子行业的理想 MES 是什么样子,并重点关注解决方案必须具备的关键功能,以帮助电子制造商应对他们面临的挑战。
关键能力定义
主数据管理
根据 Gartner 的说法:“主数据是描述企业核心实体的一组一致且统一的标识符和扩展属性……”
对于电子制造商而言,这些核心实体包括 BOM、CAD、ECAD 和 EDA 文件、路线和配方、工具、材料和流程。轻松制定这些数据元素,同时确保按照明确定义的批准流程对修订和新版本实施变更控制并不容易。一个常见的问题是执行相关的主数据元素却是驻留在其他企业软件(如 PLM 或 ERP)上。
MES 通过版本管理提供所需级别的变更控制,并可以重复使用某些主数据元素,从而在主数据管理中发挥关键作用。下图说明了 MES 如何允许在 PCB 组装过程中重用某些子流程,允许更改 BOM 和配方,同时保持给定工作流程的正确版本。

由于主数据元素可能驻留在不同的系统中,因此与 PLM 或 ERP 的集成可确保 MES 通过允许可重用性来减少工作量、时间和错误。
计划
将 ERP 中的规范转化为具有明确划分的具体时间表是规划的核心要素。随着变体数量的增加、批量的减少和定制的增加,规划变得具有挑战性。缩短交货期带来的额外压力意味着电子产品制造商严重依赖计划人员制定可以信赖并能够应对市场不确定性和需求波动的时间表。
现代 MES 通过自动规划并通过跨 SMT、THT 和包装分配和集群产品系列使其快速来应对这些挑战。反映短期限制和中断的模拟提供了一个具有最小差异的可靠时间表。下图反映了计划如何根据紧迫性和/或材料可用性进行调整并适应变化。跨多条装配线应用的灵活性和自动化转化为更好的结果。

物料管理
与材料相关的生产线停工是 SMT 工厂的一个主要问题。MSD 组件和焊膏等某些材料具有特定的保质期/保质期,需要适当的温度或湿度设置。其他材料必须在打开包装后的规定时间内使用。在取放机上按时准确地补充物料,并在规定的时间内执行正确的处理指令,这一点至关重要。
管理流程的 MES 应包含每个组件的所有详细信息及其在车间的处理要求。如图所示,该解决方案应该能够在不同地点之间请求、移动和分配物料。通过 WIP 确保物料的完整可追溯性并正确使用时间或湿度敏感材料是材料管理模块的核心功能。

及时补充库存是 MES 的基本交付成果。确保通过 SMT 生产线和整个过程的自动化和精心编排的物料流很重要,现代 MES 集成并控制存储塔和 AIV,以确保跨多条生产线的最大正常运行时间。
配方管理
配方是电子组装过程的重要组成部分。它包含与装配相关的所有参数,贴装设备包含贴装列表和元件设置。复杂的配方涉及特殊的配方编辑器和 SDK。挑战在于确保每个配方在使用时保持不变,同时允许根据所涉及的参数重复使用配方组件。使用正确的配方版本并收集用作证据的配方实例数据对于整个过程至关重要。
现代 MES 平台通过提供允许直接上传和下载所需配方的集中式 RMS 和设备集成来应对配方管理的挑战。MES 提供上下文解析机制,以确保在给定批次或 PCB 的正确设备上执行正确的实例,如图所示。

MES通过设备集成自动强制执行适用的配方,并确定配方未被修改。这可以通过应用程序中经过验证的内部配置返回到版本控制和可重用性。具有 AIV、移动存储塔和自动取放设备的高度自动化生产环境需要极其精确的配方管理,而现代 MES 具有支持该过程的先进功能。
BOM验证
BOM 可能很复杂,配方、物料和设备也可能很复杂。对取放机进行编程时可能会出现错误。例如,如果工程师绕过一个应该是放置列表一部分的组件,或者为给定的参考指示器编写了错误的零件号。BOM 验证确保每个产品 BOM 与拾取和放置配方相匹配,防止错误出现在每个 PCB 组装的一侧减少了浪费的时间、精力、物料,从而减少了报废率和返工率
此外,LED 使用的增加也给 BOM 处理带来了其他挑战。当一个卷轴到下一个卷轴的亮度指数 (BIN) 不兼容,并且传统的组件可追溯性和线路设置方法不足以支持和确保有效的 LED 配对时,就会出现潜在的缺陷。

如上图所示,每次要处理产品时,MES 都会验证 BOM。该系统确保产品、BOM、工艺步骤、机器和配方在正确的时间进行加工的联锁。
对于应消耗 BOM 项目的生产线或独立操作中的所有设备,在生产开始之前,MES 确保耗材以正确的数量存在于正确的位置,例如印刷机上正确有效的焊膏。在处理 PCB 后,MES 会交叉检查并验证每个 BOM 组件是否已放置在板上。只有通过这种自动化验证,生产才能更顺利、更快速地进行。