我一直认为自动化将会引发PCB行业的巨大变革，尤其是在劳动力稀缺的美国。过去一年 ，我一直在寻找自动化如何能够对成熟PCB工厂产生重大影响的案例。很幸运找到了位于威斯康州Oshkosh的Multicircuits公司。就在几年前，这家公司还被认为是一家在行业中“普通”的PCB制造商；现在突然在产能、技术、运营和盈利能力方面拥有了行业领导地位。这家公司是如何做到的？你猜对了——自动化是重塑Multicircuits的最重要因素之一。
这不仅是他们如何获得成功的故事，也是供应商（代表）和客户之间通力合作的写实。Multicircuits的运营总监Mike Thiel和TFE的负责人以及西班牙Technosystem的代表/代理Jeff Brandman在成功实现Multicirculations自动化的过程中发挥了关键作用。
Dan Beaulieu：谢谢你们抽出时间接受采访。坦率地说，我很高兴有机会与2位探讨这个主题，我认为你们两家公司的合作以及在过去几年取得的成就可以为其他公司提供灵感来源，向他们展示未来的发展方向。Mike，可以做自我介绍吗？你有哪些工作经历?
Mike Thiel：我的专业是计算机科学和运营。1991年我从UW Oshkosh大学毕业后就加入Multicircuits公司，负责开发ERP软件。我需要学习业务，所以职业生涯的最初阶段是在生产车间运行所有领域的产品，最终监控许多工艺领域。我还担任过主要工艺工程师，其中几年做质量方面的工作。2009年我晋升为运营总监。Multicircuits于1990年在威斯康星州的Oshkosh成立，其中的许多资产是从Marquette Electronics公司购买的。经过多年的发展，从初创期的微不足道，只能生产单双面板发展到可生产高度复杂的产品。目前我们是一家多品种、具有高度可依赖性的PCB制造商，拥有高效的制造工艺和专业的员工队伍，使我们能够在过去7年中以99.6%的准时交付率（On Time Delivery，简称 OTD）交付快捷及批量生产订单。我们的市场包括航空航天、医疗、军事、电信和工业。
内外层显影智能系统
Beaulieu：Jeff，可以介绍你的工作经历吗？此外是否可以介绍Technosystem公司及Benmayor Group集团的发展史？
Jeff Brandman：我于1997年开始进入加拿大的PCB行业，为TFE公司工作，该公司为PCB行业供应消耗品和制造设备。该公司的老板Tom Friedl是一位70多岁的PCB行业资深人士，他正在寻找一位年轻人来接管他的公司。2001年我收购了这家公司，并持续寻找新技术来帮助客户实现增长。2011年，在德国慕尼黑的productronica展会上，我与Benmayor集团签订了合同，开始代理他们的PCB热层压板Aismalibar；后来，我还代理了Technosystem公司的自动化业务。Benmayor Group集团总裁Eduardo一直热衷于PCB自动化；他认为这是欧洲和北美PCB制造业的未来，他的热情激励我专注于Technosystem的自动化产品。
Beaulieu：Mike，可以谈谈实现Multicircuits自动化的理念吗？是如何开始的？目标是什么?
Thiel：我利用工程设计经验，一直在寻找通过减少浪费、提高一致性、生产力和人体工程学来改进工艺的方法。我在2008年或2009年的IPC展会上第一次看到了自动化。在展会上， Technosystem展出的可向LDI设备进料的机器人吸引了我的目光。又过了几年，直到2012年，我们采购了第一台Technosystem机器人和一台Orbotech Paragon LDI设备，用于主要成像。虽然当时已有自动成像系统，但我相信我们是美国第一家使用6轴机器人实现LDI自动化的公司。
最初公司的自动化目标是改进操作。由于芯材越来越薄，需要有效搬运方法，以避免产生缺陷。我们还希望将人工重新分配到其他需要关注的工艺领域。这是一项巨大的投资，但我们知道需要优先考虑长期利益而不是短期投资回报率。我们只是需要更好的工艺。
安装的结果虽然并不意外，但却是极罕见的。我们能够将产量提高80%~100%，同时将搬运处报废品和曝光缺陷减少70%。当然LDI显著地改进了曝光工艺，但自动化的增加是实现目标的关键因素。
干膜带卸载和外层装载
Beaulieu：那是你联系Jeff公司的时候吗?
Thiel：合作是怎么开始的挺有趣。最初我直接联系了Technosystem，因为当时TFE在中西部的代表Jeff和Rich（Richard）Hegg都没有代理Technosystem的产品。当我没有得到公司的回应时，我联系了Orbotech，因为他们在IPC展会上将其LDI与自动化系统配接。幸运的是，他们帮我联系上了Technosystem的Eduardo，开始了合作过程。
Beaulieu：Jeff，我很惊讶你当时没有代理Technosystem产品。给我们讲讲那个故事吧。你是在接到Mike的电话后才开始代理Technosystem产品吗?
Brandman：真是很有趣的故事。在Eduardo Benmayor第二次为Aismalibar访问北美期间，我才开始了解Technosystem自动化。Eduardo和我进行了一次公路旅行，我们开着我的本田Element(Eduardo称之为“拖拉机”)，用了10天时间去了蒙特利尔、多伦多、底特律和芝加哥。在欧洲，这是非常长的车程，但在北美，却是非常近的。在这次旅途中，Eduardo与Multicircuits为了其LDI的第一个自动化机会来回奔波。
Eduardo问我们是否可以去拜访Multicircuits，但我们的日程安排得很紧，而Multicircuits在芝加哥以北，单程需要3个小时的车程。在这次旅行中，Eduardo向我解释说，他相信北美和欧洲PCB行业可持续发展的未来在于自动化。一旦安装了Multicircuits生产线自动化设备，复杂的自动化可以超越我们几十年来见过的任何简单装板机，我变得像Eduardo一样充满热情。直到今天，Eduardo还问我“拖拉机”还在吗，以及下次长途旅行的时间。
Beaulieu：Mike，你是什么时候决定要实现Multicircuits自动化？
Thiel：我见过几个行业采用自动化技术，总是认为我们能够实现类似的目标，但直到2008年IPC展会，我才看到行业内其他公司开始采用自动化技术。一开始，由于成本和我们只是一家小型PCB公司的事实，我怀疑是否能够实现自动化系统，但我知道必须从某个地方开始。我们的计划是从能让资金得到最大回报的工艺开始，这就是主要成像工艺。
使用Orbotech Paragon 9800
进行内层及外层成像
Beaulieu：你们如何帮助客户确定“最物有所值”的工艺？你们为客户做工艺评估吗?
Brandman：当我们与客户讨论自动化时，我们要求关注两个领域：第一，哪个领域因搬运而产生的废品最多；第二，哪个领域是最大的人力瓶颈。提出这些问题有助于我们确定工作的重点应放在哪里。自动化是一个很大的概念，许多人在计划如何改造现有工厂以实现自动化时会不知所措。我们相信，当我们专注于这两点时，工作重点就会变得清晰。
Beaulieu：Mike，特别是在10年前，决定实现工厂自动化，是思维的勇敢跨跃。是什么促使你迈出这一步？
Thiel：我们想要完整的系统。我们不只是想要更换旧设备来提高能力，同时仍以一贯的已有方式运行这些设备。我想改进整个工艺，包括作业的搬运和设置。有趣的是，我们无法通过最初的LDI自动化实现所有目标。努力使设备制造商调整和创建自动化协议来实现公司的完整愿景是不可能的。
Beaulieu：“自动化”一词似乎不言自明，但其中包含的内容比大多数人意识到的要多得多。你能解释一下自动化吗？它的确切含义是什么?
Thiel：这是一个很好的问题。当我想到自动化时，我想到的不仅仅是搬运设备。标准搬运设备已经存在很长一段时间了，它非常有效地实现了其目的，即消除了传送带生产线的手动上料和抓板。然而标准装板机/卸板机解决方案存在局限性，例如灵活性有限（即面板尺寸和厚度）。我所寻找的是完整的解决方案，它不仅可以作为有效的装板机/卸板机，还可以对工艺流程进行决策，消除设置，并通过使用板件的边缘来运输来改善操作。
Beaulieu：Jeff，你如何定义自动化?
Brandman：我将自动化定义为在没有人类直接干预的情况下使用技术来执行任务，包括搬运、软件、通信等。正如Mike所说，自动化是复杂的概念，远远超出了基本的装板机和卸板机。
Beaulieu：Mike，自动化是一次性部署所有领域的项目，还是一次只针对一个领域?
Thiel：这是一次只进行单项工艺的项目。我们没有足够的车间空间、资金或工程设计资源来同时处理多个项目。
Beaulieu：如何实现如此多工艺的自动化?
Thiel：是靠Multicircuits、设备制造商和自动化专家Technosystem之间的密切合作而实现的。自动化不是一种万能的方法。每个公司都有需要管控的不同的状况。每个公司都需要与自动化供应商合作，以帮助确定其优先级和需求，以及对其生产环境最有效的方案。
Technosystems自动化智能蚀刻设备
Beaulieu：实现公司目前已完成的自动化用了多长时间？
Thiel：实现自动化不是一蹴而就的事。过去10年，我们一直处于实现自动化的历程中。我们还没有实现完全自动化，正在继续考虑实现所有工艺的自动化潜力。
Beaulieu：为什么选择Technosystem开始实现自动化?
Thiel：正如你之前听到的Jeff故事，我们最初开始关注Technosystem，是因为他们多年来一直在为几个行业提供自动化服务。他们曾经并将继续拥有技术专业知识和经验，以帮助指导公司的自动化项目。当我们在2012年刚开始启动自动化项目时，Technosystem在美国还没有任何机器人系统，我们是他们的第一家合作伙伴。因此在最初的几年里，我们直接与该公司打交道。然而随着Jeff 越来越多地参与到Technosystem的自动化业务，他把Eduardo带到了我们的工厂。这次参观对我们双方都有好处，因为Technosystem有机会更好地了解我们的工厂和我们面临的挑战。从那以后，我们一直与Jeff（TFE）、Rich和Technosystem合作。
Beaulieu：你们是如何开始这个过程的？最初关注的是哪些操作?
Thiel：我们把重点放在产生废品最多的领域，即内层和外层成像操作。
Beaulieu：可以介绍安装前后的操作情况吗？
Thiel：在自动化之前的工艺是两个在线的Bacher系统，中间有一个翻板装置。这些是单面曝光设备，具有将底片与板件对准的视觉系统。该系统主要由装板机/卸板机实现自动化。这是一个非常好的系统，但它有局限性。因为我们仍然在设备上使用聚酯薄膜图像，所以玻璃、底片和面板之间存在接触问题。为了防止面板在穿过设备时损坏底片，我们在薄膜上涂了一层0.25 mil[6.35μm]的保护膜，通常会因为板件翘曲导致接触不良问题，或在板件内层厚铜或失压区产生严重的图形转移问题。此外，装板机、卸板机和印刷设备无法一致处理非常薄或非常厚的面板。由于灵活性有限，我们遇到了面板堵塞或损坏等问题。
当我们研究自动化时，我们希望尽可能解决现有设备的局限性。通过将自动化技术与LDI结合使用，能够消除或最大限度地减少薄芯材和厚芯材的搬运问题，并消除接触缺陷。我们还能够通过自动化显著提高生产力，因为可以消除底片设置时间，并在机器人中加载多个作业，并允许设备在无人值守的情况下运行更长的时间。
使用Nuvogo 600 LDI Orbotech系统进行阻焊成像
Beaulieu：我听说你们实现SES生产线自动化的故事很有趣。能给读者讲讲吗?
Thiel：Dan，我认为这个故事之所以如此有趣，是因为我们采用了不同于通常结构的方式构建传统DES/SES工艺。由于车间空间有限，氨的蚀刻速度更快，我们一直在同一条生产线上完成内层和外层的蚀刻。我们希望通过构建全自动DES/SES生产线来继续这种模式。由于自动化目标是消除操作员的设置工作，因此必须灵活配置生产线，以便在与外层相同的生产线上以不同的路径运行内层。我们通过创建能够处理4种不同工艺路径的循环设备模式来实现这一目标。要蚀刻产品，操作员只需在计算机上选择作业并打印条形码。使用生产前的作业信息以及从之前工艺收集的数据（如使用的干膜类型），计算机即可选择适当的配方来操作蚀刻设备、锡剥离设备、干膜剥离设备和3个单独的机器人以及多个分流器，以适当地输送产品。操作员只需将条形码施加于作业，加载面板，然后按下开始键即可。
Beaulieu：真的很有趣。车间现在实现全自动化了吗？
Thiel：虽然不是完全自动化，但多年来我们已经实现了其他几个关键工艺的自动化。这些领域包括钻孔、浮石磨刷、阻焊膜成像、蚀刻/剥离/锡剥离、内层化学清洁和层压、外层层压、电镀、填孔、字符打印、电测、V刻（分板线）。
Beaulieu：实现这些关键工艺的自动化用了多长时间？
Thiel：过去10年，自动化项目一直在规划和执行。
Beaulieu：结果如何？实现了更少的员工？更快、更高效的操作/工艺？
Thiel：结果非常显著。过去10年，我们的收入翻了一番，而员工人数却减少了约15%，主要原因是人员的自然流失。自2012年以来，我们一直保持着高良率，同时增加了产品的复杂性，平均OTD达到了99.4%。
Beaulieu：我认为这是非常成功的计划，不是吗？
Thiel：当然是。我相信如果没有自动化，将无法实现这一切目标。这样做的好处有很多，包括提高产品和工艺的一致性，更容易排除故障，更少的返工，降低了材料成本，此外还可以提高人工和其他效率。
Beaulieu：你们还有什么想补充的内容吗?
Thiel：我坚信有目的的自动化。虽然完全实现每个工艺自动化很好，但像我们这样的大多数公司根本没有可用的资源实现这一目标。我们需要专注能够从自动化中获得最大利益的领域，和/或可能不需要那么多的技术专长或资金资源的领域来实现自动化。此外我们不能忽视其他不一定涉及设备的自动化领域，例如业务流程自动化，我们会将这些领域留待以后考虑。
Beaulieu：Jeff，还有什么想要补充的内容吗?
Brandman：我相信PCB行业自动化是未来的发展方向。如果北美和欧洲想要能够与亚洲竞争，需要利用智能工厂的概念，在各个层面实现自动化。重点并不一定是减少人力；其理念是通过技术实现显著增长，最终创造更多就业机会。
Beaulieu：贵公司的成功非常有吸引力，我相信，不仅是对我来说，对其它公司来说也是如此。感谢你接受采访，向我们展示了自动化作为PCB行业未来发展方向的具体实施方法。
Thiel：这是我的荣幸，Dan。谢谢你。
Brandman：是的，谢谢你分享精彩的故事，
Dan Beaulieu任D.B. Management Group集团总裁，兼I-Connect007专栏作家。
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