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发展自动化 提升PCB制造效率

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PCB生产实现自动化,可明显减少人力成本,是实现劳动密集型走向技术型的途径。

PCB企业应与设备制造企业联合创新,提高自动化程度,提升生产效率以及产品附加值。

智慧工厂早期多注重在“制程”的智慧化,这主要是来自于高科技产业的快速发展;透过电脑平台系统,直接监控机台及生产线,适合应用在较为精密的产业上;此外像是半导体芯片等相关制程,多需要在极度洁净的无尘环境工作,“人”的变因反而有可能造成产品制程复杂化,因此“自动化”乃至于“智慧制造”成为这类高科技厂商的最佳选择。

尽管相对于半导体的精密制程,PCB产业的智能工厂需求不是特别迫切,但未来趋势初见端倪,需要产业链上下游共同关注,尤其在已进入普遍应用的自动化设备、信息化系统以及敏捷制造等方面,更需要努力推进。

自动化系统整合让制造更智能

既然谈到“智慧”,工厂“自动化”的系统绝对是其中重要的角色。

“制造智慧化”之所以蔚为风潮,主要的原因在于原物料价格飞涨,但产品的价格却因为竞争激烈价格未跟着上扬,厂商必须设法吸纳因原物料上涨所增加的成本负担;另外,制造的智慧化亦是因应产能效率,以及人力成本等问题的解决方案。如早期的台湾PCB制造商,面对逐渐高昂的人力成本,多以转向人力成本较低的大陆作为生产制造基地;但在近年来,随着大陆经济转型,人力成本也成为下一阶段的新负担。除了基层劳动力外,PCB产业技术劳工的短缺也处于相同的困境;不论任何地区,均促使产业界对生产自动化与智慧化产生了更高度的期盼。

因应人力成本所衍生出的“智慧制造”,指的是通过智慧机器与人所共同组成的“人机一体化”系统,制造系统在制程中,协助“人”进行分析、推理、判断、构思及决策等活动,通过人与智能机器的合作,系统的功能再次延伸,取代人类在制造过程中原有的部分劳动与脑力,如此一来,“智慧制造”再次更新了制造自动化概念。

改变“劳动密集型”产业

目前,我国PCB在电子信息产品中的应用已经进入稳定增长的阶段,而消费类电子的蓬勃发展是推动我国PCB行业发展的强大动力。除应用HDI及FPC的手机市场规模快速发展外,随着我国汽车工业的发展,PCB在汽车电子产品中的应用已经成为一个新的增长点。智能手机及平板电脑的兴起和的快速更替,也为手机用PCB的生产及技术的进步提出了更高需求,同时也推动HDI技术更广泛应用于PCB的生产,在更小的面积上实现更密的布线、降低串扰、提高信号传输质量。

实施PCB自动化生产,既是克服“刘易斯拐点”劳动力不足的问题,又是PCB大国走向PCB强国的重要标志。我国PCB产业的发展已经开始面临着“民工荒”现象,也可以说是要接近刘易斯拐点的问题。当PCB产业走向刘易斯拐点的时候,我们PCB产业的目标应该是转移到提高生产率,当然更关键的是实现PCB产业优化升极和结构调整,实质上是把劳动密集型产业转变到提高生产率和高附加值的产品上,即产业结构升级。

提高自动化生产程度, 大量减少操作人员,提高产品质量和生产效率,或者改革生产工艺与技术,降低生产成本,把需要劳动密集型而量大的PCB制造实施自动化生产,是解决我国PCB生产大国的根本出路,也是我国PCB产业由大国走向强国的道路。

自动化提升工厂制造效率

由于pcb生产实现自动化,可以明显减少操作人员的要求数量,也是实现劳动密集型走向技术型的途径,更是重要的生产方式转变的主要内容之一。采用自动化生产必然避免了人为因素如情绪、水平等带来的影响,可以提高产品合格率和质量,这是发达国家先进制造业走过或正在走的路,值得效仿与提倡。要实现自动化生产,当然要投资。但是,当投资能够抵消工资及其上涨时,那么自动化生产带来的收益就是利润所得,自动化将大大降低工厂运营成本、提高经济效益。

以一家营收在1000万元左右的中小型PCB工厂为例,原来由于设备的自动化程度比较低而所需要的收放板操作人员在200人左右,如果实现自动化连线后,就不需要收放板操作人员,只要巡线人员即可完成。此外,在PCB实际生产制造过程中,由于人为的原因造成板面的刮伤现象经常发生,这部分不良率或在报废中占有相当大的比例,由于板面在作业人员操作的过程中难免会出现板面污渍或垃圾,这部分不良率或在报废中同样不可忽视;实现自动收放板后,成本增加但产品品质得到提升、报废率大幅下降。又如一条电解清洗线或刷磨清洗线原来需要两个人专门来收放板,但实现自动化连线后可能2~3条线才需要一个人来更换板架或巡线便可完成。投资自动化设备固然需要资金,但在做以上投资后所获得的利益远远不止于此,人员的减省、效率的提升、品质的保证等综合效益得到大幅优化,长期来看,这是一项值得投资的工厂改造方向。

中国PCB自动化在快速发展

在外资PCB生产厂家的带动下,国内的PCB产业有了长足的发展,单机设备的技术也在不断地进步,但相对来讲,自动化的程度并不高;整厂的自动化程度就更低了。PCB生产设备作为PCB产品的制造工艺及技术提供者,其自动化程度和技术水平的高低,决定了PCB产品的品质和水准。欧美及日本等高端PCB制造企业,拥有高精尖的设备及技术保证,它们的PCB生产基本实现了自动化。设备有了最基本的技术保证,就可以制造出线宽及间距更小而且更薄的PCB,同时产品的稳定性大大提高。

近些年来,中国PCB行业的自动化程度也在快速发展。手动收放板正在被自动收板机和放板机取代。技术先进的线路板厂商目前使用带托盘系统的收放板机,这类设备有更佳的定位设置。很多厂商已经转为采用全自动液态感光型防焊油墨的喷射涂装系统。几年前,日本公司是喷涂系统的唯一供货商,但是现在台湾地区和国内大陆都可供应这类设备。全自动直接成像设备是Anylayer HDI板生产商的重要设备,直接成像设备在微孔板厂商中的销售也非常强劲。5年前在中国一个有代表性的PCB企业中,员工每人每年的平均产值大约是20万元。现在,由于自动化程度提高,虽然仍有不少厂商的员工平均产值只有20万元,但是也有员工产值超过50万元的厂商,部分厂商的员工产值甚至接近80万元。

技术创新与产业联盟

在激烈的市场竞争中,高附加值的PCB产品基本由外资独资公司所吞噬,而本土PCB企业只能接到一些附加值比较低的生产订单,譬如单双面板及四六层板,毛利率大约在5%~10%,而多层板、HDI 板等高阶板毛利率约在20%~30%以上,我们本土企业应该及早进入高端领域。

在外界来看,中国大陆的PCB生产设备及技术力量不错,而且每年以两位数的速度高速增长,部分设备完全可以进入高阶PCB(积层板、埋盲孔、HDI板等)生产领域。传统的PCB制造观念已经无法跟上飞速发展的PCB市场,国内的PCB企业快速切入高阶板是必由之路,而最重要的是PCB企业家们观念的转变及技术整合方面的提高。

中国PCB如此大的市场,整个产业链上下游的供应商应该精诚合作,特别是PCB企业应与设备制造企业强强联合,共同推进技术革新,以技术创新为前提,提高产业的自动化程度,提升生产效率、产品品质以及产品附加值,以核心技术的掌握来实现市场占有率的提高,这样才能增强企业的竞争力,形成一个良性产业循环链,从而促进中国大陆本土PCB业的发展,使中国不但是一个PCB制造的大国,也使我们向PCB强国的脚步更快地迈进。