中小批量多品种生产模式下的表面贴装理想解决方案

王英豪Europlacer中国

在表面贴装行业的生产模式中，我们通常见到两种生产模式：量产模式和中小批量多品种生产模式。在量产模式下，通常会大量生产同种产品，生产线设计为适应大规模、高速生产。而中小批量多品种生产模式则更专注于多样化的产品需求，产品种类繁多，每个产品批次相对较小。这两种模式之间的主要差异在于产品种类的多样性、产能量级、生产灵活性和换线频率。

在中小批量多品种生产模式下，生产设备的灵活性显得至关重要。作为SMT行业中重要的细分市场，小批量、多品种产品的单次批量数量不大，通常在30-200片。如果是偏向打样试产的产品，单品的数量可能更少。在相同的生产准备时间内传统设备往往难以应对频繁的产品更改和多样化的生产要求，换线时间长、生产效率低下成为了痛点。这些痛点包括：

1.长时间的换线过程： 传统设备在产品更改时需要进行繁琐的设备调整和换线工作，这导致了生产线的停机时间增加，换线时间长。

2.低效的生产率： 针对不同产品的生产准备时间长，导致生产率下降，设备无法充分利用时间进行生产。

3.产品灵活性不足： 传统设备难以快速适应多样化的产品要求，无法有效应对不同尺寸和类型的元件贴装。

4.元器件管理不便： 缺乏智能的元器件管理系统，难以应对不同包装形式的物料，导致备料时间过长，增加了生产准备时间。

而针对这些痛点，以下解决方案较为常见：

1.灵活的贴装头和智能吸嘴：

贴装头的设计需要灵活，无需进行硬件改动即可适应各种尺寸元件的贴放需求，涵盖各种尺寸和不同封装元件。具备智能吸嘴的设备通过各种吸嘴的自动识别和切换，能够灵活完成多种元件的贴装，减少换线时间。基于统一标准设计的智能吸嘴，自带标识，设备可以自动识别随意放置在标准化吸嘴槽中吸嘴位置，并在生产中自由取放。

2.多样化的供料系统：

单台设备能够提供尽可能多的供料站位并能同时装载多个产品所需的供料器，并且兼容各种不同包装和封装的物料。

3.智能供料器应用：

设备需要灵活兼容多种智能供料器，能够实时监测装载的供料器并自动识别元件位置，与工厂MES和ERP系统，智能对接，简化物料管理流程，减少上料时间。

4.多工单优化功能：

设备能够提供多工单优化功能，一次性完成多个生产程序的准备，生产切换时只需直接更改程序，设备自动识别所需供料器和吸嘴，从而减少生产线的停机时间，减少换线次数，提高生产效率。

在日常的生产中，除了每日频繁的换线，每日元器件的用量很少，元器件的包装也是多种多样。以最常用的chip元器件为例，除了标准的盘装料之外，剪断的短带料甚至无包装的散料也屡见不鲜。在面对这些无固定长度、无固定包装的短带料和散料时，常规应对盘装料的量产设备大多缺乏针对性的解决方案，甚至完全无法贴装。所以在保证数据追溯的前提下，需要有不同的供料系统和方式灵活应对不同状况。

对于长度在10cm以上的短带料，是可以直接装载在智能供料器上，和正常料带一样贴装。哪怕更短至5cm的短带料，也可借助引带的辅助，实现供料器的上料贴装。

同时，应用短带料托盘也是完美处理短带料的解决方案。借助于短带料托盘上匹配料带齿孔的pin针，不管多短的料带都可以牢固准确的固定在短带料托盘上，贴片头取料前会识别短带料托盘上的mark点，自动校准托盘的位置和角度，保证元件吸取时的位置和精度。

相对于封装和包装仍有规律的短带料，贴装元器件尺寸范围更大、元器件外形变化更多的散料毫无疑问有着更高的难度。

在处理较小的元器件时使用九宫格式的散料供料器是一种效率很高的处理方案。用户可以将多达9种元件直接随意放入九宫格托盘中而无需像使用华夫格时需要将元器件一个一个放入对应的凹槽， 极大的节省了生产准备时间和人力，提高了生产灵活性和生产效率。

除了运用散料供料器，常见的办法还有把无包装的散料放置于对应尺寸的华夫格，贴片头从华夫格中拾取元件进行贴装，这样的解决方案可以应用于从微小的chip元件到尺寸较大的IC元件以及外形不规则的连接器或插头，而容器从较小的华夫格到标准的JEDEC盘均会使用。在处理最为常见的华夫格时，对应不同尺寸的夹具将华夫格嵌入在对应的尺寸位置，保证了元件拾取时无振动无偏移。

在小批量、多品种产品的实际生产中，会高频次的接触到短带料托盘、华夫格、散料托盘和JEDEC盘等大量非料盘料带的供料方式。使用IC柜也常见，但是面对动辄几十种散料短带料的产品，IC柜的解决方案却存在着成本较高、速度较慢、占用供料车位置和站位追溯信息受限等问题。所以，可以考虑充分利用设备内空间，在设备轨道上方设计一个托盘空间，自由组合放置短带料托盘，华夫格，JEDEC托盘和散料托盘。

以上这些解决方案可以共同确保贴片机具有与生产要求相匹配的超高灵活性，在中小批量多品种生产模式下能够快速适应产品变更，减少换线时间，提高生产效率，满足客户多样化的生产需求。

作者简介：

王英豪

现任Europlacer中国区客户服务经理，负责技术支持业务和客户服务团队管理。拥有超过20年SMT领域经验，一直从事技术应用及客户服务工作，对锡膏印刷、SMT贴装、基板元件组装检测设备和工艺有着丰富的了解和掌握。长期就职于顶级贴片机和检测设备供应商，积累了丰富的行业知识和经验。