引言

所有现代的SMT贴片设备都有其自身开发的定义零件数据的方法， 以用于处理及识别SMT零件。随着零件和设备日益先进化，零件数 据也变得越来越复杂，因而创建及调试也愈益困难且费时更长，成本更 高。

随着对零件实体的通用几何模型的建立，可以运用设备特定规则及算法 为任何设备自动生成1所需的全面的、可直接使用的零件数据。当这种功 能与数据库服务结合起来生成通用几何模型时，零件数据的创建过程可 以完全自动化，包括为每个料号选择正确的模型。

这种功能所带来的益处是巨大的。创建和调试零件数据所花费的成本通 常被大大低估-不论是在人力还是在产线时间损失方面。而自动生成零件 数据的益处还不仅限于节省人力和产线时间，它还方便了在产线之间作 业的快速移转，促进产线更好的平衡，防止形状数量膨胀及因在零件库 中编辑不当造成的形状毁损。以上等等益处不一而足。

建立设备零件数据的代价是昂贵的

早期的SMT贴片机是以机械方法来实现零件中心点对位的（如松下 MK设备），因此零件数据建立起来非常简易。随着贴装速度的增 加、SMT零件小型化及准确性要求的提升，零件的中心点对位方式 已演变为以视觉系统进行中心点对位的方式。这就需要准确定义零件的 模型，使得视觉系统可以正确识别所有的零件特征，并准确定位要贴装 的零件。

事实上所有的SMT贴装设备目前都需要零件数据，包括定义如何处 理零件，如何进行视觉系统识别等等。这一点已被广泛认同，然而从人 力及影响更深的SMT产线时间损失来讲，完成零件数据的建立是异 常昂贵的。

一旦识别到有新零件（通常是在程序设计过程中），就得有人去找零件 数据（通过制造商料号-如果有的话），或是从仓库里拿到零件实物，再 用卡尺测量出几何参数。接下来用户还需要确定设备零件库里是否已存 在相同的形状。这个过程相当繁琐，通常使用者为图方便会直接定义一 个新的形状，这就会导致数据库里形状数量庞大而臃肿，使问题更加恶 化。目前惯用的这种通过复制并调整零件形状来补偿贴装及拾取问题的 方法使得数据库迅速变成不良数据库。

要创建一个新形状（零件），用户须按设备需要的格式将几何参数输入 到数据库。接着用户会按照非正式规则或个人经验输入所有的非几何参 数。由于不同的用户对这些参数的估量不同，这个过程导致的结果非常 不一致。有时候用户会直接复制相似零件再对其几何形状进行编辑，然 后希望会万事大吉。

每个设备厂商，甚至相同厂商生产的不同设备对零件数据定义的格式都 大不相同 – 这就增加了培训的需求，同时要求使用者对每种不同的设备都具有相应的知识。

经常会发生找不到零件数据（有时因为零件数据不存在，有时由于制造 商料号未知而无从查找）而又无法从仓库里得到实物的情况。在这种情 况下，一直到新产品导入（NPI）试产时才有机会测量料件，即需直 接从架设的进料器上取下料件量测后再将数据输入设备。这种做法的问 题是必须先让设备停止下来，如此一来就延长了设备停机时间，从而导 致新产品导入的周期变长。

即便是在完成了所有形状的建立并被接受后还面临调试阶段的问题。零 件由设备拾取后还要看视像系统能否对其进行识别。如果存在问题，就 要进行数据调校直到设备能识别料件为止。这个过程有时要尝试数次才 能成功，因此同样浪费了设备时间，并经常导致整条线停产。由于车间 编辑及调试时间而导致的生产损失已属重大，更加之以因昂贵设备空置 而导致的持有成本，造成了利润率的进一步下跌。

调试及量测料件还会导致一种隐形成本 – 那就是由于调试及量测而带 来的零件损耗（报废）。如果零件是昂贵的IC，则造成的成本影响是 明显的；即使是廉价的零件，因调测损耗而引起库存数量的不准确也会 导致额外的成本。撇开零件损失不谈，缺料停产同样会造成损失。 对于每种设备类型，只要存在缺少零件形状的情况，就要重复以上的过 程。有些设备厂商可以做到在设备与设备之间移转零件数据，但没有一 家能将零件数据迁移到其他品牌的设备上，这就意味着对贴装零件的每 一台设备/品牌类型都需要重复进行零件数据的编辑过程。

综合上述因素，估计每个缺少的零件数据都需要花费数十美元，高则甚 而数百美元来创建。而创建一个包含数百或数千个形状的典型数据库则 需花费数千美金。将这个数字乘以设备（种类）的数量则代价是高昂 的。这还没有计算由于零件数据质量不一致而导致的拾取失败，设备停 机及抛料造成的损失。

通常一个拥有跨几代、2-3种不同厂牌设备（如10-15个数据库）的 大、中型工厂为所有产线创建所需的零件数据要花费超过10万美元， 但用户却往往未知其然。

以这种方式创建零件数据还伴随有一种成本：由于在一条线不同设备之 间难于共享或不能共享零件数据（特别是混合厂牌产线），零件数据通 常只是针对产在线某一设备而创建，这就意味着产线平衡必定受制于可 供的零件数据，而不是根据全面的优化设置而决定。如此一来，或者导 致产线的不平衡（影响产量），或者需要手工移动零件并在目标设备上 重复创建零件数据，因而同样造成了对产量的影响。

通用几何模型

自动生成功能的核心点是零件封装的通用几何模型。所有设备零件数据 具有的一个共性就是针对某一给定料件其几何特性是不变的，尽管对其 的表现及定义方式不同 – 有时甚至完全不同。通用几何模型利用零件 的这一共性定义出了通用的、不受设备影响的料件模型。 由于这些模型采用简单而一致的格式，同时仅含有零件的基本几何特 征，因此只需具备对目标设备或制造工艺最基本的知识即可很快创建。

此外，在制造过程中用到的许多零件可共享同样的零件模型，同时零件 模型的简约性使得对既有模型的寻找十分简便，因此不需要因难于查找 而去创建新的模型。另外，如果使用者创建出与现存形状一致的形状， 系统能轻松识别并提示使用者使用现有形状。

通过以制造商料号（MPN）及厂商名称来标定形状可以进一步达到 对零件模型的自动化管理和创建。只需要提供制造商料号/厂商，即可实 现利用数据库服务功能将数据库零件模型自动转换为通用几何模型。通 过这种方法，整个零件数据创建流程均可实现自动化。

此技术带来的进一步好处是当向已拥有通用几何模型的系统提供新的制 造商料号(MPN)时，系统可轻松识别该料件并可将新的MPN链 接到现有零件模型，继而可自动将新料件链接到当前设备数据库中的既 有零件。这不仅避免了数据库中零件形状的过分增加，同时也免除了对 新形状所要进行的昂贵的调试、编辑及核可工作。

自动生成设备零件数据

当料号与通用几何模型链接后，可依照任何贴装设备的需求和格式，使 用零件模型的几何数据自动生成所有零件的形状信息。这是通过应用简 单的规则和算法实现的。然而这些几何数据只占设备全套零件数据参数 的一小部份，全套零件数据还包括如吸嘴类型、视觉类型、光源类型、 照像机类型等。这类信息在零件数据中是找不到的，一般通常需要根据 使用者经验来输入。

在自动生成功能中，可以定义规则并根据通用几何模型来得到所有这些 参数。当然不是所有用户都想使用相同的规则。例如有些用户除最大的 零件外希望对所有其它零件都按设备最高速度拾取贴装，而又有些用户 为了贴装拾取更可靠则希望降速运转设备。基于规则的自动生成功能允 许不同的使用者根据其自身需求调整规则对生成零件数据的方式进行客 制化。

这个过程中关键的一点是能够创建出“随时可用的零件数据”。在没有自 动生成功能的情况下，人工输入零件数据后通常还需要花很长时间上线 进行调试，即使所输入的几何数据是完全正确的。通过自动生成的精准 的零件数据，大幅地减少了调试时间，甚而可以完全消除在线调试。 将自动生成功能与综合数据库服务结合起来可以达到完全的自动生成， 消除或减少零件数据选择及创建的人工操作。它降低了零件数据创建所 需的技能要求，提高了零件数据的质量并达成了零件数据的一致性。自 动生成步骤的零件完成率取决于数据库服务的匹配率，通常占组装产品 所有零件的85-95%，而其它零件则可通过手工链接到包含有通用几 何模型的综合数据库。

通过统一的通用几何模型，零件数据可根据需要在任何设备上自动生 成，从而实现了作业在产线与产线之间的快速移转，而不需要在目标产 线上重新创建零件数据。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

将这一概念进一步延伸，如果几何资料可以从一个特定设备格式转换为 通用几何模型，则这个新创建的模型亦可用于为另一台设备自动生成零 件数据 – 这就是将一个厂牌设备上的现有数据直接拖拉到另一厂牌设 备上的具体实现。

即使零件数据原先不是自动生成的、即使产线是不同厂牌的产线、即使 没有CAD/BOM数据也可以轻松快速地在产线间移转零件数据！ 只需轻轻点击“move to line”，不是花数小时，而是在数分钟 内零件数据就移转到了另一条产线。

通过以上方式可从数据库服务直接生成零件数据。准确、可靠、连贯一 致、实时可用的零件数据可以根据需求自动创建出来。另外，如果新零 件与既有零件具有相同的几何特性，则不会创建新零件，新零件会自动 使用既有零件的数据，从而使数据库保持最精简状态。

自动生成的好处

自动生成功能的好处是很多的，最明显的好处莫过于快速生成“一次做 对”的程序的能力。它可节省新产品导入周期并可极大减少因调试而导致 的设备停机时间。下图显示了将客户数据转变为可直接用于生产的程序 及零件数据的典型步骤：

 

 

 

 

 

 

 

从上图可以看到，即使不考虑对NC程序设计及贴装调试的影响，从接 收数据到得到可用于生产的程序的周期时间也可以得到大幅缩减。因为 传统的零件数据作业通常需付出巨大努力创建及调试新零件数据，使用 自动生成功能后，单只是这一项上能够节省的时间就非常可观；而通过 减少因量测、输入及调试零件的在线环节而节省的停线时间就更可观 了。

其它好处包括： – 高质量、连贯一致的零件数据 – 可按需求生成零件数据，由于可以将零件分配给更多的设备实现了 更好的产线平衡 – 可以轻松在产线之间移转作业，能更好地、以超越传统的动态方式 平衡工厂工单负荷 – 如果可用的零件数据在设备数据库中已经存在，会自动查找到并使 用这些已经存在的零件数据，从而减少不必要的数据准备时间, 并 保持数据库精简化 – 简单的通用几何模型简化了为新零件查找既有形状数据的过程，甚 至能利用CAD几何特征来推荐数据库中适用的匹配项目 – 由于有优良的零件数据，可以进行“如果如何，会如何”的条件分析， 并可提供准确的脱机模拟时间 – 可以使用既有零件数据来自动为其它设备 –即便不是一个厂牌的设 备生成零件数据 – 对零件数据自动生成的过程不需要技能，且不需要具备设备知识 – 零件数据的质量及可靠性的提高相对减少了正常生产周期中的停线 时间 – 即使不能得到合格供货商清单或制造商料号，仍可使用自动生成功 能集中化管理零件数据，并以“拖拉“零件数据方式实现在产线/设备/ 工厂之间快速轻松的作业移转。 – 通过自动生成反向功能可从既有几何特征（包括零件链接）创建通 用几何模型，来为原设备或任何设备自动生成更多一致的零件数据

案例分析：Mack Technologies 公司

座落在波士顿MA的Mack科技是采用零件数据自动生成功能最早 的公司之一，是华尔莱科技之vPlan产品（含受专利保护的零件自 动生成工艺）的BETA合作伙伴。

创新的自动生成功能在Mack科技得到了很好的应用。他们用它来根 据需求迅速创建设备数据库里缺少的任何零件数据。自动生成功能是一 种独具一格的革命性的创新，它能在脱机工艺规划和程序设计过程中按 需求自动创建设备级数据库数据。

自动生成功能使用以厂商名称及制造商料号排序的网上数据库服务提供 准确的零件尺寸。这个数据库服务根据与项目BOM及AVL的智能 匹配将零件尺寸传递给自动生成系统。软件系统首先会建构出高端的通 用几何模型，而自动生成功能算法则将随之应用详细的特别针对工艺规 划中合格SMT设备的系列规则来自动生成所需的零件数据。自动生 成功能不仅节约了在线调试时间，同时也节省了程序创建时间。

设备数据库中的不良数据尤如无药可医的永久喉痛，而创新的自动生成 功能是抵制不良数据的首创疗法。以下为自动生成功能按需自动脱机创 建优良数据的示意图：

 

 

 

 

 

 

 

 

使用自动生成功能，Mack公司每个NPI从平均要花8小时程序设 计降低到只要1-2小时。按一周平均做5个NPI来算，则节约的设计 人力一周达30-35小时。这些数据库创建和管理工具也为Mack带 来了其它好处。很多制造商都在几个不同的地方设有SMT组装厂。 与其它制造商不同的是，因有vPlan，Mack可利用一个工厂的 程序设计资源来为另一个工厂创建可直接用于生产的程序。软件扩展的 设备配置、数据库管理功能及自动生成工具使这种作业移转及规划弹性 变成常规之举。每天Mack都在按需创建设备数据库和程序以达到取 得其所有SMT产线–无论位于何处–可能达到的最佳利用率。 比 如，有些旧产品可能换用不同的产线运转会有更好的效果，这时甚至不 需要找出旧 CAD或BOM数据，Mack也能从任意工厂的任一 产线导入既有的设备程序并再次输出新的优化的程序及数据库用于其他 产线。这就是Mack称之为“最大弹性”的具体体现。它给公司带来了 优良的竞争力及整体设备效率的攀升。

Michael Parker是华尔莱科技的产品工程师。自从以硕士学 位从AMT毕业后，他在电子制造业工作了15年之久，是欧洲第一个 获Motorola认可为六西格玛黑带的制造工程师。作为工艺工程 师，其经验包括航空电子、高质量视听及印刷业的少量多样复杂板生 产、摩托罗拉及诺基亚电信用高产量板生产以及Sanmina-SCI 电子制造服务EMS的生产。最近四年来，Michael利用其制造 经验参与开发了vPlan–Valor为电子组装行业提供的划时代企 业级工艺设计软件解决方案。