SMT车间智能化管理系统建设探讨

■刘 刚 樊重俊

（上海理工大学管理学院）

引 言

随着2019年3月李克强总理在政府工作报告中指出，要打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。这是继2017年以全面实施战略性产业规划，加快包括人工智能等技术研发和转化、2018年加强新一代人工智能研发应用，在医疗、养老、教育、文化等领域推进“互联网+”出现在政府工作报告中以来，第三次出现在政府工作报告中。这标示着“智能+”将接棒“互联网+”助推产品转型升级，成为赋能制造行业的新动力。同时也为实现“中国制造2025”，为我国由传统制造大国迈向制造强国提供有力的支撑。

智能制造目前还是一个开放性的定义，针对各个工业大国提出的智能制造战略，我们可以初步这么理解：

智能制造就是继自动化制造之后更进一步的制造业形态，其核心是数字化，网络化、智能化，通过使用智能化设备、物联网设备、智能化信息系统以达到产线智能化、供应链智能化、管理智能化、决策智能化等，特征是生产现场少人化，甚至是无人化、生产数据可视化、生产设备网络化、生产文档无纸化、生产过程透明化。最终提升生产效率、产品生产质量。提高对市场的响应速度，满足客户的个性化需求（定制化、多批次、小批量），保证产品交付达成率。

1 SMT车间智能化现状

1.1 SMT车间现状

SMT(Surface Mount Technology)是电子产品核心组件PCBA(Printed Circuit Norad Assembly)经典的生产方式。经典流程为:上板->印刷->贴片->回流焊->AOI检测->下板。与传统的THT（Through-hole Technology）电子组装工艺相比，SMT工艺可以做到小型化，高密度组装、高自动化等特性。SMT已成为电子行业里应用最广泛的组装方式。SMT车间作为伴随SMT技术应用而生的车间，因其使用的生产物料种类较多且多为形状相近的卷装物料、生产物料对环境有温湿度要求及防静电要求、需要借助飞达（Feeder）集中在贴片机上贴装等不同于传统车间的特性，SMT车间主要管理以下几方面：

（1）车间温湿度管理：针对车间温湿度的管理主要方式是依靠空调等设备进行温湿度的调节，利用校准后的温湿度计进行二次确认并定时性进行手工记录。

（2）物料供应管理：因SMT生产的工艺特殊性，所需的物料必须一次性供给生产线。否则会造成二次调机的时间浪费或空贴后人工补焊的人工工时浪费，都会给生产成本造成较大的变动。虽然大多公司借用的信息管理系统进行了辅助管理 ，但实际的分拣、搬运、物料交接工作仍由人工完成，比较的耗时耗力，也容易导致人为的二次伤害。

（3）物料防错料管理：因SMT车间大部分物料形状相同，但产品的电气性能参数却相差较大，如贴片电容CC0402JRNPO9BN101和CC0402KRX7R8BB104,虽封装尺寸相同，但容值、耐压、材质、精度均不相同，再加上表面无丝印标识，在贴装后也仅能利用相关仪器进行容值的测量。将会给产品的生产带来不可忽视的影响。因此为了造成生产上的错贴，管理方式上采用的是事前由品质人员与生产人员共同核对无误后，将装载产品的飞达安装在贴片机对应的位置上，然后在首件时进行再次的测量一些可测量的参数来确认贴装的无误。以耗费大量的人力时间来减少错误的概率，此方法将错误率降到了相对低点，但在更换物料时却没有了这种保障力度，增加了错料的概率。

1.2 车间智能化分析

自1978年改革开放40年来，我国制造业取得了从一穷二到世界第二大经济体的令举世瞩目的成就。也让我国迈进了制造大国的行列。同时在发展的过程中也存在着许多困境，制约着制造业更向前一步。主要体现在以下三个方面：

（1）人口因素：我国是人口大国，改革开放初期，凭借着巨大的劳动力数量、廉价的劳动力价格因素，吸引了大量的外资到中国投资建厂。巨大的人口红利为我国制造业的发展打下了良好的发展基础。随着社会的发展，我国逐步进入老龄化社会，导致我国的劳动年龄人数以百万之巨缩减，伴之而来的是人口红利褪去和人口要素成本上升。使之人口红利优势一去不返。

（2）制造业附加值：根据微笑曲线的定义，制造业是属于产业链中附加值最低的部分，只能依靠不断的扩充产能维持获利。在改革开放初期，鉴于我国供不应求的国内及国际情况，依靠着廉价劳动力，以及政府政策扶持等因素，我国的制造业开始扬帆起航，遍地开花。面对当前人口红利褪去，产能供大于求以及互联网的飞速发展，将产品链条透明化。在制造问题一定的情况下，各制造车间扩充产能的途径受到了极大的制约。

（3）车间信息管理系统：据不完全统计，成功实施实现ERP集成的只占10%～20%。没有实现集成或实现部分集成的约占30%～40% ，而失败的却占50%左右。形成了一种“上ERP找死而不上ERP是等死”的共识。ERP作为建立在信息技术基础上，整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物料、计算机软硬件于一体的先进的、成熟的企业资源管理系统，可使我们的管理更加准确高效，但在国内的实施应用状况及应用效果却差强人意。

当然，改革开放40年来。作为成长为全球第二大经济体的第一制造大国也迎来了发展的机遇。宏观方面，政府推出了一系列政策，2015年，在《政府工作报告》中首次提出“国中制造2025”的宏大计划；国务院于2015年5月印发了《中国制造2025》，并在2016到2018年不同程度的提到了“互联网+”及智能制造，2019年，在《政府工作报告》中首次提出“智能+”。以推进智能制造为主攻方向，促进制造业转型升级，实现制造业由大变强的历史跨越。微观方面，受第四次工业革命的影响，我国AI产业，大数据技术产业、芯片产业、通信技术等产品得到飞速的发展。催生了一大批智能设备、智能交互、物联网设备等产品。为智能制造提供了有力的支撑。

2 SMT车间实施智能化必要性

2.1 应对人口红利消息

随着人力成本上升，人口红利褪去，人们就业多样多，制造业出现了“招工荒”“用工荒”等现象，SMT作为一种高度自动化的电子组装工序，虽然相对于传统制造业需要操作人员数量相对较少，但仍需要一定数量的人员去保障物料的供给、机器的操作、产品的检验等工作。智能制造将最大限度的减少车间用人数量，以减少企业用工风险，同时也可将一些管理人员的枯燥、烦琐、低附加值的事务性工作给解放出来。充分发挥员工的主观性，提升员工工作效率，以发挥员工最大的人生价值。

2.2 将数据转化为资源

随着社会的进步，科技的发展。企业数据成为除了传统劳动力、土地和资本三个要素之外的新的生产要素。在传统制造业管理中，企业的数据的功效仅用于生产管理过程中的简单数据分析，还达不到成为资源的高度。因此需要借助于人工智能设备、大数据相关算法。将企业数据升华为企业的生产资源和商业资源。

2.3 保证数据的准确性、及时性与全面性

当前企业在数据记录主要的问题有以KPI为导向，以人工记录方式为主。由于社会人的主观性以及精力有限。这导致企业现存的数据出现失准、不及时以及不全面的现象。智能制造将使用智能传感器根据需要进行数据的采集并使用传数据传输网络将数据及时的传输到数据仓库。以保证数据的准确性、及时性及全面性。

2.4 决策参考更加全面，更加富有客观性

企业中的数据包括管理数据，生产数据、行业数据、政策数据等。而企业相关管理人员在做决策时，仅能依赖于自己所积累的经验，由于人的经验与相对于行业等相关知识又是小巫见大巫。因此从这方面来说，人员的决策更加具有客观局限性。智能制造利用大数据技术的5V特性与人工智能技术，进行全面的分析与决策。

3 SMT车间实施智能化管理系统策略

智能制造是以信息流为主导，来控制企业内部供应链中的物流。因此企业进行数字化也是智能制造的关键。因此SMT车间智能化的策略分为以下几步：

3.1 企业信息数字化

企业信息数字化就是将企业中所使用的物料、设备、人员等信息进行数字化，因此企业需要拥有一套标准的企业编码规则。以方便智能系统进行区分与识别。原则上是要遵循简单易记性、分类展开性、单一性、一贯性、伸缩性、组织性、完整性和适应电脑管理。

3.2 企业数据采集智能化

针对企业数据采集智能化是指利用信息传输网络，将存储在RFID标签中的数据化信息进行读写操作。

3.3 信息交互的智能化

企业信息分为执行类信息和反馈类信息。当系统接收到相对应的执行指令时，信息通过传输网络将信息传达到对应的智能执行设备，由智能设备进行自主的执行工作；当系统接收到反馈类信息时，由传输网络将信息传输到对应的显示设备进行显示，以供管理者知悉当前生产状况。

3.4 企业数据的智能化

企业数据的智能化是指构建企业级数据库，并利用数据的ETL技术，进行数据的整合。并利用数据挖掘技术与机器学习进行数据的深度分析与学习。

4 结 语

制造业生产方式经历了数字化制造到网络化制造，再到即将到来看智能化制造。通过人工智能和大数据分析技术对管理管理数据进行挖掘，可以更为准确地发现和寻找管理漏洞，从而提高工作效率，减少运行成本。同时以智能技术为支撑，通过历史数据积累并应用智能分析手段为客户或企业提供按需或主动获取的服务。