啟動流程

智能工廠是逐步實現(xiàn)的；從全面的商業(yè)計劃開始，為企業(yè)描繪出未來的發(fā)展路線圖。

該路線圖分為6個階段(圖1)：

環(huán)境評估

項目策略

概念設計

詳細設計和需求規(guī)范

開發(fā)

實施

圖1：智能工廠的6個規(guī)劃階段

機械化是20世紀八九十年代自動化的主要焦點，其重點是機器人操作和連續(xù)的產(chǎn)品流。工業(yè)4.0的重點是傳感器、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析、商業(yè)智能/糾正措施以及預測（數(shù)字孿生）或系統(tǒng)化。如圖2所示，現(xiàn)在的重點是各種形式的分析和優(yōu)化。

圖2：智能工廠的重點是數(shù)據(jù)收集、融合和分析

智能工廠協(xié)議

當考慮電子制造工廠中的自動化和數(shù)據(jù)時，有3個協(xié)議標準脫穎而出(圖3)：

1.PLC協(xié)議

2.IPC-CFX

3.SEMI SECS/GEM協(xié)議

圖3：電子制造車間基本上采用PLC、CFX和SECS/GEM3個標準協(xié)議

PLC協(xié)議

可編程邏輯控制器（PLC）誕生于20世紀60年代，并在使用和普及方面穩(wěn)步增長。

如西門子和Allen Bradley推行的PLC具有廣泛的聯(lián)網(wǎng)能力，使用至少6~8種開放但專有的信息傳遞協(xié)議，其中ModBus TCP最受歡迎。這些PLC用于自動化協(xié)議，如圖3所示。

PLC最流行的4種協(xié)議是：

ModBus TCP

Profinet

OPC-UA

MAPS

圖4：IPC-CFX是開放、免費的M2M電子組裝協(xié)議標準

IPC-CFX/HERMES

針對電子組裝工廠，300多家IPC企業(yè)會員于2018年共同創(chuàng)建了互聯(lián)工廠數(shù)據(jù)交換標準（Connected Factory Exchange ，簡稱CFX）。IPC-2591是電子組裝 “即插即用”連接的開源標準。

該標準為即插即用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立了3個關鍵要素：

一種使用AMQP的信息協(xié)議。

使用JSON的編碼機制。

創(chuàng)建元素結構化主題和信息的特定內容。

這些元素允許創(chuàng)建自動決策、儀表板顯示、警報和報告。圖5顯示了在降低成本的同時提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)能規(guī)劃和質量的應用。它允許對元器件（IPC-1782）和設計反饋（IPC-2581）進行全面跟蹤。

圖5：CFX通過組裝連接到工廠和企業(yè)的解決方案，推動電子組裝工業(yè)4.0數(shù)字集成

典型的CFX如圖6所示。IPC已經(jīng)建立了“CFX信息提交流程”，這是一種為CFX標準添加/編輯新信息的方法，允許該標準不斷發(fā)展并被更多的設備和工藝應用，甚至還有用于手工焊接的CFX數(shù)據(jù)。

為了方便調整設備和應用程序，有適用于Windows、.Net、Linux、LabVIEW、JAVA等免費軟件開發(fā)工具包（Software Development Kits, SDK）。已經(jīng)有數(shù)百臺設備使用本地 CFX進行調整和演示。圖6是CFX SDK生命周期的概覽。IPC委員會的目標是促進功能完備的工業(yè)4.0數(shù)字制造世界。

圖6：CFX使組裝設備能夠相互通信，并將重要數(shù)據(jù)上傳至管理軟件，以獲得更高的質量和生產(chǎn)率

IPC-CFX標準允許將檢測數(shù)據(jù)（2）和設備數(shù)據(jù)（3）上傳到MEM軟件，其中補償數(shù)據(jù)（2）和校正數(shù)據(jù)（2）被確定并下載到絲網(wǎng)印刷設備和貼裝設備，以提高質量并減少停機時間。

SEMI的SECS/GEM

第三個標準協(xié)議是SEMI的SECS/GEM。該標準由半導體行業(yè)（SEMI）于20世紀八九十年代開發(fā)，并不斷更新。有超過900項英語SEMI標準，還有韓語、日語和中文標準。SEMI也有針對其他行業(yè)的標準，包括光伏和液晶顯示器制造。

這些標準是開放和非專有的。SEMI標準有助于建立PCB制造協(xié)議的信息和響應。與IC制造一樣，PCB工藝屬于熱力學，因此IC制造模型對于PCB廠非常有幫助，并且不同于運動式的PCB組裝模型。它更新了當前的無線網(wǎng)絡和安全性，是一個額外的PCB自動化模型。中國臺灣印制電路協(xié)會（Taiwan Printed Circuit Association ，簡稱TPCA）正在開發(fā)PCB制造標準；其模型如圖7所示。

圖7：TPCA正在為SEMI開發(fā)PCB工藝協(xié)議標準[

圖8:“自動化活動”被分解為級別、層次、程度和范圍

結論

《印制電路制造中的自動化和高階制程》詳細介紹了自動化規(guī)劃方法。通過將所有工作分解為在不同層次和級別上，工人、設備為機械化和系統(tǒng)化所花費的時間，可以很容易地為新階段制定計劃。從一個操作到另一個操作的材料搬運(圖8) 以及信息的網(wǎng)絡化是有基準的。

審核編輯 ：李倩