全自動化PCB工廠1—基本情況

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一、全自動PCB工廠簡介

在美國有一家工廠——Whelen Engineering，是一家位於新罕布希爾州的警報和警笛的製造商。因為他們每年購買電路板要花700萬美元，並且交貨時間長，Whelen管理層決定自建一個PCB工廠，主要生產內部訂單。他們聘請了一位王牌工程師Alex，並給了他一個任務：按照需求構建一個PCB工廠，投資回報時間為5年。用1200萬美元的預算在45,000平方尺的空白畫布上進行設計，並計劃推出含有2,500種不同零件編號的產品陣容，這些是Whelen的基礎需求，但是他們得到的回報卻遠遠大於這些。工程師Alex發現，他能夠滿足Whelen要求的唯一方法是採用全自動的方式，只使用最少數量的人員，所有材料都能夠回收利用，沒有污染排放。終於在2015年，Alex實現了整廠的自動化生產，擁有世界上第一個完全自動化在線式、無需照明、零廢水排放、100%數字化的PCB工廠，和先前見過的任何PCB工廠設施都不同。

Whelen PCB工廠俯瞰圖

該工廠是北美地區自動化程度最高的PCB工廠，同時也是世界上第一個完全自動化在線式、無需照明（黑燈）、零廢水排放、100%數字化的PCB工廠。其全自動生產線的完整數字加工流程包含38台集成式設備，工廠按照提前設置好的控制計劃自行運作，運行穩健且產品質量有保證。工廠目前主要生產金屬芯印製板，同時也生產少量剛撓性線路板和多層剛性板，生產面板的最大批量是1,000塊，最小批量是1塊。

Whelen工廠最大的意義在於，通過定製化、自動化生產線既縮短了生產周期，還極大程度的減少了勞動力成本，與傳統生產線相比生產效益改善明顯。目前整個工廠的設備裝置來自於39家不同的供應商，Whelen和供貨商合作設定化學參數和機械參數；這個工廠中，控制系統是智能工廠的神經脈絡，一旦所有的編程邏輯被編入工廠自動化程序，會立刻生成統一、實時的機制，用來解決問題，並不斷改善系統性能。

從效果看，Whelen工廠幾乎顛覆了傳統PCB行業，具體如下：

生產周期大幅縮短：傳統生產線每塊線路板平均生產耗時6周（部分公司可提升至1周左右），Whelen自動化生產線的生產周期是每塊面板4.5小時，在全自動模式下能做到每75秒生產一塊面板，後期還要鑽孔、分板和測試，所以平均下來還需要再加上兩小時。生產效率大幅提升。

勞動力顯著減少：傳統生產線生產同等水平的線路板需要75-100人，但Whelen全自動PCB工廠的員工只有17人，整條生產線旁只有兩名操作工，勞動力成本顯著下降。

規模經濟更易達成：大約有2500種不同的零件號在生產，而成本相對於亞太地區甚至更有優勢。

成功實現0排放：僅產生部分固體廢料，並多數可重複利用，真正意義上實現「0排放」

工藝流程和分工

WHELEN加工順序WHELEN勞動力要求1裝載機工人#1工人#3 (後備）2去毛刺3在線裝載/卸載4導電聚合物/水平鍍銅5在線裝載/卸載6預清潔73C面板智能緩衝劑（隨機存取）8噴墨線路成像9在線裝載/卸載103C面板智能緩衝劑（隨機存取）11鍍錫12先進先出緩衝機13脫膜（印製&蝕刻）1490度轉變方向15蝕刻16脫膜（印製&蝕刻）17在線裝載/卸載18鍍錫帶鋼19在線裝載/卸載20氧化物/掩膜層預清潔工人#221在線裝載/卸載22氧化物後浸23在線裝載/卸載24組焊層保護圖層25組焊層點固焊烤箱26在線裝載/卸載27使用機器人的LDI28在線裝載/卸載292台使用機器人的文字印刷機30在線裝載/卸載31最終固化32在線裝載/卸載3390度轉向34HASL預清洗35HASL36HASL預清洗3790度轉向38卸載線下工藝流程 Ι鑽孔/銑邊/切割工人#4IIET/最終檢查裝運工人#5III疊層/疊壓/等離子處理工人#6IV維護工人#7

每小時生產50塊規格為18×24外層面板所需要的人數

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