I-Connect007团队采访了Burkle公司的Dick Crowe和Kurt Palmer及Schmoll Maschinen公司的Thomas Kunz，通过北美的一些新老工厂为例，共同探讨了如何在原有钻孔车间的基础上，通过增加灵活性和自动化使钻孔和层压部门更具盈利能力。

 

Barry Matties：今天，我们将讨论盈利能力以及钻孔车间如何增加盈利能力。近期，我参观了一些不同类型的PCB制造工厂，包括AT&S和GreenSource，这些工厂可自动装载第二天所需的所有材料，将这些材料送入单轴钻孔设备。然后，这些设备可整夜运转，无需操作员；到了早上，所有这些物料都已准备好，可进入后续的制程。为什么在北美没有看到更多这样的工厂呢？

 

Kurt Palmer：在北美很多电路板工厂，对这种精确的设置很感兴趣。关键挑战是需要在思维上有一点改变。你必须重新调整电路板在钻台上的摆放方式。例如，一个已经有30个至40个主轴的钻孔车间，之前一直在以某种方式进行加工，突然之间，要将两台自动化设备引入其中，需要改变很多环节。

 “今天，我们要实现自动化”，其实并不是口头说说这么简单。GreenSource公司实现自动化很容易，是因为他们从一片空地开始的，能够从零开始建造工厂。至于一个已经存在的工厂，设备新旧不一，想要实施自动化会碰到相当多的困难。

我们正在与中西部的一位客户合作，他们准备购买一台自动化设备——自动化的工作台。其优势在于，随着产量规模的成长和发展，可以在旁边添加新设备。然后，他们可以将电路板放在来回移动的托架上，实现进一步自动化。这是他们正在考虑做的事。自动化步伐正在不断迈进，但速度并不像你想象得那样快。

 

Matties：不过，投资回报必须相当快。你计算过与传统配置相比，自动化的投资回报吗？

 

Palmer：当然。比如一台单轴钻孔设备的自动化部分，其成本大约是钻孔设备本身成本的8%至10%，光从自动化部件25000美元至30000美元的成本回报来看，其实是很快的，因为你节省了人工——一年后可以很容易地收回成本。

 

Matties：这些都是成本底线，也就是盈利能力。

 

Palmer：对。但是，还需要考虑必须提前进行的工程和治具更改；这需要一点成本。但做一次后每台设备都可实现非常快的回报。

Matties：阻力是与前期投资的现金有关，还是与思维能力有关？你需要拥有或雇佣一个具有自动化思维的团队吗？

 

Palmer：我认为是后者，即思维力量。获得工程和CAD支持就可以开始了。归根结底，它的成本并没有那么高，至少在设备方面是这样。

 

Matties：所以该公司的战略是先放一台设备进去，试试水。我很期待看看收效如何，以及多快他们会下定决定全部装备这种自动化设备。

 

Palmer：没错。我们给他们制定了一个三年计划，要把他们所有的钻孔和铣切轴都换掉。

 

Nolan Johnson：你认为他们完成计划后会有多少轴？

 

Palmer：现在有54个轴。全部完成计划后将有38个轴，但这不仅仅是自动化。事实上，自动化可能会增加大约10%的产能，这完全取决于在没有自动化的情况下，板在设备上的需要放置来等待操作员进行人工更换的时间。从54个主轴减少到38个主轴，主要是因为现在的设备速度更快，效率更高。5万个孔，用一台已经使用了20年的旧设备估计要花20个小时，而如今新设备可以在4到6个小时内完成。这就是你节省大量时间的地方，因此所需要的主轴也更少。

 

Nolan Johnson：再加上你的钻孔部门可以更灵活，每台设备运行一个主轴，你可以在任何给定的时间获得更多的品种。

 

Palmer：当生产为多品种小批量时，这点很重要。通常操作员要做大量的操作。如果你有一台4轴、5轴或6轴的设备，除非你能在所有的钻孔台上、所有的轴上，在所有时间里都进行钻孔加工，否则你的设备可能不会得到很好的利用率。在这种情况下，单轴设备很有帮助。当我们与一位希望转向自动化的客户合作时，必须了解其产品品种、平均批量、工艺能力以及他们想要达到的目标，然后根据所有已知信息来设计一个完美的钻孔车间。

在我之前提到的案例中，我们所采用的最初设计（当然，可能会发生变化）使用了六台单轴设备。除此之外，我们还投入了三台5轴设备和二台2轴设备。这取决于产品的品种。对于大多数电路板厂，在整块板上全部采用单轴设备达不到高效率。

 

Matties：我听说有种6轴设备，每个轴运动时，工作台的每个区域都是独立的。

 

Palmer：Schmoll是采用这种技术的先锋，他们的MXY系列设备已经问世20年了。我们非常擅长使用这种设备，是北美和欧洲市场的主导产品。但你不能同时钻6种不同的部件，6个部件都必须具有相同的部件号。

Matties：为什么不能独立操作6轴设备的每个轴？

 

Palmer：切记，电路板进行钻孔加工时，钻孔台在不同的位置移动，然后主轴降下来，形成孔。如果一次钻6种不同型号的电路板，那两个台面就有可能会撞在一起。钻孔台之间的距离大约只有八分之一英寸，在加工同一种电路板时，钻孔台之间的距离足以保证其进行不同的移动；但如果电路板不同，钻孔台的移动也会进行相应的调整，但调整的单位是密耳而不是英寸。

 

Dick Crowe：Kurt，这个模块会不会更符合Barry的想法？

 

Palmer：这个模块正是我们之前所讨论的：用一个单轴设备，它非常紧凑，侧面没有任何东西，这样你就可以把模块一个挨一个放，然后把它们串联起来。这就是GreenSource所采用的模式。

 

Johnson：在我看来，更像多机头单元的独立调整，主要是处理板与板的对准。

 

Palmer：没错。这是电路板处理的一个环节，在这里，由于各种原因，内层会有不同的移动。看似已经对准了，但没有两块电路板是完全对准的。每个主轴和钻孔台都有自己的摄像头，看着电路板上的目标说：“这个电路板有点不同。我要这样钻。”然后，它转到下一个电路板，以同样的方式看它，然后独立地钻它。这样是针对同一批电路板中不同的对准。

 

Matties：如果你按照我在讨论开始时描述的策略，你可以让一个钻孔部门24小时运行，几乎是按需运行，而不是堆在喂料机上。

 

Palmer：是的。你把它们从装板机里拿出再放进去，这就是你做的所有工作。你必须固定电路板，因为电路板必须在每台设备上锁定到位，但装到装载机都是提前完成的。你在电脑上做一点编程，告诉系统在哪里完成工作，然后就可以自动化完成后续的一切了。

 

Matties：包括工具质量、工具状况、深度和所有其他参数，所有检测都是在设备运行时进行的？

 

Palmer：对。所有这些设备都配有钻针库。你可以在里面放你想要的同一尺寸的钻针，但这是基于你要钻的电路板。钻针库通常保证足够的量，可以在整个周末不需要操作员进入并更换。

 

Matties：制造过程中还有哪些领域会对盈利能力产生影响？我们说的是自动化钻孔车间，但你们也销售层压区域的设备。制造商怎么能避免浪费并提高利润呢？

 

Palmer：压合机的层压区有很多自动化设备。Burkle没有销售这类设备，但行业目前使用的五分之四的压合设备似乎都实现了某种程度的自动化。操作者不再推着一辆有曲柄的手推车，这样他们就可以把叠层抬起来，然后把它们滑进压合机。现在的自动化意味着从叠合开始。叠合本身还没有实现自动化，但你可以叠合叠层，叠合操作员就在电脑旁边。他们把叠层推到传送带上，并输入进计算机。按下按键后，自动处理压合和返回一直到拆板。然后，操作员必须再来把压合好的叠层拆开。从叠合到拆板非常自动化。

 

Crowe：几年前，我们在Minnetonka 和Roseville的高级电路公司就有了这个概念，他们叠合并跟踪每摞叠层。它们会放在某种类型的存储架上，我们会自动挑选和放置，最大化利用每个层压系统，因为叠层方式和物理尺寸是相同的。

Dan Feinberg：原材料的良率有没有变化，不仅是层压板这样的原材料，还有钻头等原材料？通过自动化它们有什么改进吗？

 

Palmer：你可更大程度地利用钻头，因为不必在钻头未充分利用时把它发送出去重新研磨。您有两个管理系统和一个自动化系统，用于跟踪工具的使用次数。使用管理软件以后，不再将只使用了几次的钻针拿去重新研磨，而是把它返回到钻针库或存储器中，并在软件系统中标识出这个钻头仍然可以使用。这对延长工具寿命有很大的好处。

 

Feinberg：是用什么数据表明，难度是随钻孔直径的变化而变化？

 

Palmer：因为尺寸不同，所以随直径而变。有ID工具，这种情况似乎发生得更多。但总的来说，我认为改进达到了10%-15%。

 

Johnson：这段对话中的思路引发了这样一个问题：“除了增加制造商的盈利能力之外，钻孔技术的最大回报在哪里？”其中一部分可能是如何通过钻孔设备预先工程设计进行预设计，另一部分可能是操作费用，比如更智能地使用钻孔设备中的消耗品，更好得配置产能以及人工。对于制造商来说，激励他们重新调整钻孔部门并实现自动化的最大动力在哪里？

 

Palmer：我想是人工。归根结底，这就是你所说的。正如我们所提到的，这些设备的平均回报是一年半时间，这是一个巨大的利润增长点。更好的工具管理可以延长工具的使用寿命，减少对工具的消耗次数，这是很好的，而且这与自动化和人工节约带来的收益是一样的。

 

Holden：很多良率问题都是人工操作造成的。

 

Matties：我们听到越来越多关于HDI的消息，很多人说，还没有在做HDI，就是在做HDI的路上，而激光在其中扮演起到了重要作用。您认为schmoll的产品有侧重与HDI功能吗？

 

Palmer：当然。我们有两种以上的激光钻孔设备，称之为combi复合式钻孔，即激光、UV激光、CO2激光钻孔，主要用于微导通孔。我们还有皮秒激光。我们向北美市场提供了一台皮秒激光器，他们用它进行铣切。在微导通孔形成方面，我们最大、增长最快的产品线是在北美的combi激光器。

Matties：人们正在投资这项技术。市场需求需要他们进行投资。

 

Palmer：没错。这是我们现在看到的最迅速的变化。

 

Johnson：你认为未来几年的产品发展路线图会朝着什么方向发展？

 

Palmer：这是个很好的问题。Thomas可以回答这个问题。

 

Thomas Kunz：总的来说，我们认为高级应用中的对准需求，以及量产中对自动化的需求是全球市场的主要驱动力。在对准方面，将通过所有相关流程的数据流进行垂直整合。在自动化方面，我们不仅讨论物理自动化，还要将数据流自动化作为未来几年的研究主题。

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