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PCB制造的进化和革命

六月 06, 2018 | Stephen Las Marias, I-Connect007
PCB制造的进化和革命

我有幸采访到了XACT PCB公司的首席执行官Les Sainsbury和首席技术官Andrew Carley,以及Whelen Engineering公司PCB Fab Business Unit部门的副总裁Alex Stepinski。在这次采访中,我们共同讨论了PCB制造业的工艺演变和技术发展。

Stephen Las Marias:Les,能给我们简单介绍一下XACT PCB公司吗?

Les Sainsbury:XACT有时候会让人有点困惑,因为我们开发了一套软件系统,但我们又不是搞软件的。我们自认为很独特,因为实际上我们是PCB制造领域的公司,我们开发的是解决PCB制造问题的软件系统。目前,我们是PCB配准控制系统的全球领先者。我们的目标市场非常明确,就是高科技产品制造公司,比如制造HLC、HDI、挠性和刚挠结合板的公司。

我们签下第一个客户大约是在10年前,现在,我们非常高兴能取得如此大的成功,在PCB制造领域处于领先地位。为了XACT能实时准确地控制配准过程,我们必须与其他制造系统和机器连接,这是我们关键能力的一部分。直到现在,在我们行业出现了工业4.0、智能制造、智能工厂这些新词汇,这些都会使得机器、设备和系统之间的接口变得更加重要。XACT一直在将机器和设备连接到一起,以访问数据,因此,我们现在处于一个非常令人羡慕的位置,因为我们凭借智能制造活动,帮助要求独立的机器和设备之间要实现连接通讯。

由于目前IPC还没有PCB制造方面机器的通讯标准,所以我们提供了非常开放的接口编写服务的商业模式。我们希望所有东西都能连接起来,这样就能够控制一切。但这说起来容易,执行起来非常困难,因为它非常依赖于经验、技术和能力的结合。

我们有一套智能制造系统,该系统可收集数据、建立行为模式模型并实时预测实际情况。我们能力中至关重要的一点是必须给出可靠并准确的数据。为此,你必须拥有可靠并且精确的机器。所以,我们需要问一个问题:“中国市场准备好了吗?”。从XACT的经验来看,我们只能说中国市场还在发展中,过去,中国的制造商似乎大多数都选择了价格更低、刚好够用的机器。因此,当想要实现真正的“全自动熄灯工厂”时,生产能力中就缺少了很多必须的东西,虽然还是能引入一些自动化。PCB制造并不能轻易达到工业4.0和大批量加工工艺自动化,因为迄今为止,真正内层工艺的可追溯性还无法做到。坦白地说,对于刚刚引入自动化的大多数人来说,当最初的产品离开生产线时,都无法通过电气测试。

Las Marias:你们在中国有多久了?

Sainsbury:我们签下第一位中国客户是在2006年。当时,我们还是一家初创公司,通过当地的代理商进行销售,同时还会定期从英国来做技术支持。随着我们业务的壮大,我们开始需要一些当地员工,最后的结果表明,这一决定非常正确,我们的销售业绩和势头都非常好。我们的销售绝对需要专家的参与,我们在美国和欧洲都是这样做的,中国也不例外——我们是PCB配准方面的专家,需要与客户的技术专家进行接洽。

Las Marias:那时这个市场是否有所发展?

Sainsbury:变化很大。现在的中国有“中国制造2025”、工业4.0,各种各样智能工厂的叫法,很多公司的高级管理人员都听说了这些,要求我们帮他们实现。车间里的人越来越少,“是的,我们听说有一台新机器,有一套新系统了。”实际上我认为,到了最后都会有一些妥协。一些公司能达到全自动熄灯生产,其他一些公司能实现自动化,还有一些只引入部分智能工序。这些我们都能做。我们系统的优势在于客户可以逐步实施,不必一次做完整个工厂。我们有一个路线图,可以逐步引入,最后成为熄灯工厂。这是相当漫长的一条道路。我都不太确定我还能不能看到这一天。当然,所有东西都会变得更加自动化。

Las Marias:说服人们去采用这些先进技术都有哪些挑战?

Sainsbury:根据等级不同有所不同。我认为,如果是与高层管理人员交涉的话,就可以用“说服”这个词语。我认为他们更愿意接受并希望获得更多知识。如今,很多真正的制造过程挑战来自于设计,人们会意识到他们需要更好的设备和智能系统。“人最重要”这种吸引并留住技术人才,然后培训他们可重复、可再现地制造如今最具挑战性产品的这种方式,已不再是可持续发展的战略。

希望中国的高管层也认识到了这一点,因为我认为中国的普通劳动力在向上传递新点子和需求时,仍然存在着“玻璃天花板”。工程师们可能了解这些,但他们不愿意告诉他们的老板。在西方,当需要改变时,我们会跟老板谈,不会有什么顾虑。以后中国肯定也会发展到像西方那样,但像现在这种文化会减缓发展过程。不过在知道了这一点以后,我们就会试着去应对。在管理层面,我认为肯定出现了“我们不确定该做什么,但我们意识到了需要做点什么”的情况。

Las Marias:你们所在的领域竞争激烈吗?

Sainsbury:我们的核心业务——配准控制,是一个非常复杂的加工工艺流程问题,因此需要一个复杂的解决方案。我们的系统是智能系统,基于我们积累了多年经验所开发的定制算法,这种算法着眼于行为模式预测。市场上没有其他公司达到了我们拥有的能力水平,在我们的经验中,客户的“人类专家”通常是我们的竞争对手。

现在,为了提升到智能制造,涉及的方面就更多了,我认为还会出现许多现在还无法预料到的挑战,因为它还没有完成。我脑海中的一个大问题是混淆。你是否对智能制造感到困惑?为什么?因为出现了很多各种各样的术语,比如中国制造2025、工业4.0和其他智能工厂计划,比如网络物理系统。客户肯定会感到困惑。他们希望自动化程度更高,但自动化这个词本身对不同的人来说意义又有所不同。

许多公司表示,他们是自动化公司,实际上他们可能只是使用了带机器人堆叠的传送带实现了物料搬运移动自动化。在我们看来,这不是自动化。自动化是加工工艺控制,而不是物料搬运。

那么XACT在这个新兴市场中应该处于什么位置呢?我们不是MES系统或ERP系统。现在还没有一个简明的缩写来描述我们的产品。我们将自己形容为“一家PCB车间智能工艺控制公司”。我们没有解决所有的工业4.0难题,但我们认为我们的确是未来PCB制造4.0挑战中非常重要的一部分。我们对工厂车间有很多研究,与工程师们交流非常多,询问他们“我们要如何解决这个问题?我们该怎样帮助你们?”

当然,并不是每家工厂都必须这样。我们致力于为PCB公司提供采用逐步实施方法引入智能制造的能力。我们不会宣传说“我们可以解决您所有的制造问题。”并不是这样,我们会先解决基础问题,然后再集成您的MES、ERP或PRE-CAM或CAM系统。我们的核心产品已经能够与市面上所有的系统进行通讯,因此,我们有坚实的基础,能够为希望实施智能制造项目的公司提供支持。

Las Marias:你们是否一直对其他设备制造商持开放态度?我在你们的宣传资料上看到你们的系统能够与材料、成像、布局、钻孔、优化等进行通讯,你们必须对所有这些都持开放态度吗?

Sainsbury:从我们创立以来,我们的策略就必须都是开放的。那时,我们的手上没有筹码,也不是行业最有影响力的公司之一,所以我们无法强迫其他人来遵循你的方式。我们的策略从那时开始就一直是兼容并包。可能有客户说我拥有这个品牌的机器,它能完成这个功能,然后让我们编写接口。下一位客户又说:“我的机器不是这个牌子,而是另一家设备商的”,然后我们就要为另外一家的机器编写接口。我们在市场中的定位就是为所有设备制造商和所有相关系统提供开放并且包容的方法。

如果从商业模式的角度来看,人们可能会认为这有点贵。是的,我们的定价的确不低,但为了能够继续经营下去,这是必须花的成本。我们的定价中,也考虑到了产品成本。一般来说,我们发现想用单一一种解决方案来适配所有的客户这种策略行不通,所以我们响应了市场需求。我们满足客户的要求和适应他们的设备类型。这对我们来说并不会更加方便,因为我们需要处理客户提供给我们的每台机器。

Las Marias:您之前提到了你们与Alex有合作?

Sainsbury:是的。有可能当技术难度太高的时候Andrew和Alex会接管,因为这是他们的项目。这里,我代表Alex说一句,我相信他有非常多想说的东西,但是Whelen与各个供应商签署了各种保密协议。Alex的新工厂中有很多现在无法在市场上买到的设备。对于XACT来说,这意味着我们必须适配新的接口、新的行为模式,才能让新机器协同工作。这并不是一个轻松的挑战,但我们接受这一挑战,这样,才能确定XACT市场领导者的地位。

Alex的工厂将从以前没有采集过的来源中采集新的数据。Andrew将与我们的博士和算法专家们齐心协力,弄清楚这些需求,然后完成开发,并将它们整合到我们的AI引擎中。就我个人而言,我认为这是我们行业的一个重大突破,这是前所未有的。创新总是非常困难的,我们的行业文化很悠久了。人们总是说,“我们一直都是这样做的。......请不要跟我说什么新方法,我做电路板已经30年了。”竖井心理仍然存在于PCB制造中,每个部门都在做自己的事情,并没有自然而然的相互协助;Alex的理念是在整个工厂中,只有一个中央工程团队。

Las Marias: :Alex,你认为这个行业会接受这样的策略吗?

Alex Stepinski:我认为会发生的事情是,不久之后,一旦我们进入商业市场,就会推动行业发生一些变化。我不知道有多快,但对很多人来说会非常有趣。我认为亚洲方面对我们非常感兴趣,不仅是自动化方面,还有环境保护方面。就在昨天,还有很多人找到我,他们表示非常感兴趣,并且提出了很多问题。我认为,我们的工厂一旦竣工,就会有很多人会尝试复制我们的模式。

Las Marias:迄今为止,你们遇到的挑战有哪些?

Stepinski:刚开始的时候,最大的挑战是集合愿意接受我的战略和理念的供应商,说服他们同意开发产品、计量方法以及系统,以使该项目能够实现。现在的挑战是工作量巨大,出差很多。

Las Marias:技术人员方面有遇到什么困难吗?

Stepinski:我们招收了一些应届毕业生作为技术人员,以及一些非常有经验的业内人士加入工程团队。对于非技术职位,我们还没有遇到招聘方面的问题。

Las Marias:那太好了。Andrew,你在技术会议上做了一个标题为《智能制造在PCB生产中的进展》的演讲。是否能给我们简要介绍一下这个演讲?

Andrew Kelley:如今,随时都能听到人们讨论工业4.0、智能制造等等。如果追根究底的话,我们会发现现在还没有明确的指南来解释如何实现这些。我们提供了一些实际的例子和发展方向,比如怎么采集数据、可以利用哪些数据以及如何将数据转化为信息,再转化为知识和智慧,然后再采取行动。我以我们的配准控制为例,展示了我们如何从机器中获取这些信息,并影响下游工艺流程的。然后,我们还讨论了数据管道。所有的机器都在产生和使用数据。通常情况下,这些数据会进入独立的不同管道。如果把数据放进生产数据管道,那么数据就会在通过机器后进入制造数据管道。

我们的做法是接受所有这些信息,并从中学习。如果你能从中学习,就会知道发生了什么,为什么会发生,并且可以预测接下来会发生什么。我们添加了第三条数据管道——预测管道。有了这些信息,我们就能够进行预测。另外两个管道给了我们后见之明和洞察力,但有了先见之明之后,我们就能够真正推动所有工艺过程。

Las Marias:所有这一切都是由数据驱动的,对吧?

Kelley:当然,数据是一项战略业务资产,但其真正的价值是从中获得的信息和分析结果提供的洞察力,并确定应该采取什么行动。

Las Marias:我觉得这是运营技术和信息技术的结合。

Kelley对,你说的没错。

Las Marias:你认为人们现在能接受这个想法吗?

Kelley:所有人都喜欢智能制造。正如Les提到过的,在中国,可能会有些文化方面的问题需要解决,以及保住自己工作的问题。人们会非常想要保住自己的工作,他们是人类专家。我们的挑战是让这些人明白我们正在赋予他们更大的权力。我们并不会让他们失业。实际上,我们在尝试赋予他们权力。我们正在将他们从竖井中解救出来,鼓励他们更全面地了解整个加工工艺流程。凭借新的更强有力的专业知识,他们会为公司作出更大贡献。

Las Marias:你认为加工工艺流程中是否存在非常重要的一环,且会受到这些新进展的明显影响?从你的角度来看,还没潜在挑战是什么?

Kelley:人们会认为能够进行测量的设备测量出的数据是准确的。例如,有一个工艺需要高温高湿环境,但他们并没有发现它到了晚上温度就会降低。所以,机器在一天之内给出的相同产品的测量值完全不同。如果您不能发现并控制在改变工艺的机器,那么这就是一个挑战。如果他们不理解这一点,那么这些数据就无法改善工艺,反而会让事情变得更糟。输入有问题的数据,得出的也只能是有问题的结论,这是我们所遇到的问题。

Las Marias:如果有些公司有一些仍然能够使用的老设备,你们会怎么办呢?他们在购买的时候也花了很多钱。他们要如何才能进入升级呢?

Kelley:这也是一个挑战。我们必须告诉他们需要更好的设备。我们会派人到他们的工厂参观,与工程师一起做数据分析,向他们展示机器的可重复性和可再现性,以及是否具备相应的能力。如果他们没有具备相应能力的设备,我们就不会让他们采用我们的系统。

Las Marias:如果有公司正在建设一处新工厂或一条新的生产线,那么这是非常好的技术,你们能够展示这种能力以及它能为制造商提供的优势。

Sainsbury:是的。在工程师层面上,会想要提高机器的生产能力。你的机器可能不够好,需要花25万美元购买更高性能的机器,然后我们才能再接触。这里就有个问题:我如何说服我的老板拿出25万美元?在管理层面上,涉及的智能制造范围就更广了。我听过Alex的几次演讲,他认为这是在改变整体文化环境,“我要追求的是高投资回报率,而不是依赖于劳动力。我想改变工厂里间接劳动的比率,赚更多钱。”如果管理层没有跨越这个障碍,你将永远无法达到最初定下的目标。这跟你以前用过的所有东西都不同。这必须是由高级管理层作出的决定。

在你问Alex产品时,有一件事他没告诉你,那就是他不得不说服供应商设计并提供给他非常多的新设备。他必须说服他们承认他们的设备无法做到他想要完成的事,他想要次世代的产品。他说服他们为他制造新一代的机器,否则次世代就不会到来。其实,我非常支持Alex。为什么?因为他在创新。这还需要一些不同寻常的情况。他的老板同意了按照Alex的想法来干这件事,同时给了他数千万美元的资金。这也是非常少见的。

他们必须环游世界,与各国的供应商交谈。他们必须相信这将会有市场。“我给你造一台,Alex。但是现在,我得卖掉100台。”他不得不说服他们这是正确的发展方向。他们是影响变化的因素。他们是推动者。Alex说服了其他人搭上了这趟开往工业4.0的快车。我们没办法自己完成所有这些事情,Alex也联合了很多供应商。他让很多人相信了他想做的事。这使得这一切有了可能。

Las Marias:的确,现在发生的这一切对于整个行业来说都非常有利。

Sainsbury:这次采访的时机也非常好,这一切都即将发生。老实说,你应该能看出来我们真的是非

常高兴。之前,我一直在后台工作,现在我可以稍微谈一谈也感觉很开心。随着2018年的展开,一切都将越来越好。这是PCB行业第一家真正的智能制造工厂。

Las Marias:好吧,非常感谢你们。大家还有什么想说的吗?

Kelley:没有了,我觉得今天的采访很顺利。谢谢。

Sainsbury:谢谢,Stephen。

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#自动化与智能制造 

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