SMT产品生产线的优化

西南科技大学网络教育毕业设计（论文）题目名称：SMT产品生产线的优化年级：2012年秋季层次：□本科□专科学生学号：学生姓名：学生专业：工业工程学习中心名称：西南科技大学网络教育学院制【摘要】：表面组装技术（SurfaceMountTechnology）是当今电子工业的支柱技术。自21世纪以来，电子组装产业竞争激烈，生产周期越来越短，产品利润逐步下降，在这种形势下，电子生产企业必须提高自身的生产效率。在提高生产效率方面，SMT的生产效率占整个生产的效率比重很大，提高了SMT的生产效率很大程度上等于提高了整个的生产效率。所以，如何提高SMT系统的生产效率就变得尤为重要了，因此基于SMT系统优化的旅行商问题(TSP)就被提了出来。本文针对基于SMT系统的优化问题进行了分析和研究，对SMT系统优化进行了系统分析设计，介绍了如何减少X-Y工作台运动，提出两种针对环球HSP贴片机最优路径的优化算法。最后在HSP贴片系统上使用本解决方案，大幅提高了生产效率，证明了本解决方案的优越性和高效性，同时也为其他的算法解决SMT系统优化问题提供了一种可参考的思路。【关键词】：表面组装技术生产平衡工作研究【Abstract】:SMT(SurfaceMountTechnology)prevailinthetoday’selectronicmanufacturingindustry.Duringtheseyears,themainfaceofSMTindustryistheshorterproduceperiod,theshortertimeofproductwhichputinmarket,thesmallerproducebatch,themorenewtechnology.SoitisveryimportanttoimproveSMTlineefficiency.Thetravellingsalesmanproblem(TSP)baseonSMToptimizationisprovided.AnalyzeandresearchisgivenaboutTSPbaseonSMToptimization.Systemanalysisanddesignschemeisprovided.HowtodecreaseX-Ytable’movementisalsodiscussed.TwooptimizationonalgorithmforHSPareputforwardandrealizedbyprogramming.Finally,thissolveschemeisappliedtoHSP,ithasgreatlyimprovedtheproduceefficiency,andprovedsuperiorityandefficiencyofscheme.Atthesametime,itmayprovideareferablewayofdesignofoff-lineprogrammingsoftwareforotherSMTequipment.【Keywords】:SMT;streamlinebalancing;workstudy.目录一、SMT生产线元件分配平衡设计..............................11、研究对象介绍.........................................12、元件分配原则.........................................2二、单台贴片机程序优化设计..................................31、机器工作步骤.........................................32、影响HSP运动速度的因素分析...........................33、工作研究的常用分析技术...............................34、HSP运动的优化算法..................................4（1）料器位置的确定.................................4（2）贴装路径问题...................................5（3）优化算法.......................................6三、SMT优化系统的实效......................................81、SMT优化系统的总体结构设计...........................8（1）主控模块.......................................8（2）用户管理模块...................................8（3）数据读取模块...................................8（4）角度核对模块...................................9（5）元件分配平衡模块...............................9（6）SMT设备程序生产模块...........................9（7）SMT设备程序的优化模块.........................92、系统开发环境.........................................9四、结论...................................................10参考文献...................................................12致谢.......................................................131一、SMT生产线元件分配平衡设计1、研究对象介绍在SMT产品组装过程中，贴装工序是其关键工序，贴片机是其关键设备，贴装生产效率直接决定SMT生产线乃至SMT组装系统的生产效高速率。通常一条SMT生产线有一台贴片机和一台高精度贴片机组成，高速机主要负责片式阻容元件的安装，高精度贴片机负责大型芯片元件的安装，两台机器各司其职，将生产线的效率最大化。有上面介绍可以看出只有当两台机器生产时间相等而且最小时，则整条生产线产出最大产能。所以，这里涉及到两个方面：（1），SMT生产线元件分配平衡，尽可能让两台贴片机贴装时间尽可能接近在允许范围内；（2），单台贴片机的控制程序优化到最佳状态，缩短其单块PCB的贴装时间，提高生产效率。实现生产线平衡，实现均衡生产，有利于保证设备、人力的负荷平衡，从而能提高设备和工时的利用率，同时有利于建立正常的生产秩序和管理秩序，以保证产品质量和安全生产；均衡地进行生产还有利于节约物资消耗，减少在制品，加速流动资金的周转，从而降低生产成本；在均衡生产的基础上实现的“单元生产”,提高了生产应变能力。因此，生产线平衡对企业来说，具有重要意义。通过对流水线进行不断的改善与更新，在新的环境下发现并解决新的瓶颈，使其在更高的水平上达到新的平衡。消除流水线生产中不合理、不科学的因素，确定流水生产线的节拍，合理而均衡地组织流水线上各工作地的分工，在不需要投资或很少投资的情况下大大提升生产线的平衡性，增强企业的生产能力，进而提高企业的经济效益，增强企业的活力。本文研究的一条SMT生产线由美国环球公司的一台HSP4796L高速贴片机（以下简称HSP）和一台GSM1高精度机组成，由于后面叙述的生产线平衡内容是关于这两类贴片机的，因此在这里加以介绍。HSP以贴装片式元件为主，采用16个为一组的旋转贴片头，每个贴片头上可安装大小不一的5种吸嘴，双料站平台，每个料站平台上可安装最多80种元件，贴装速度为0.1S/片。GSM1采用单头七吸嘴并列式结构，头部及机器前后侧都安装有元件识别像2机，自检索料架，并安装有托盘供料单元PTF，可对QFP,BGA,CSP等封装元件贴装。2、元件分配原则编制贴片机程序时，由于两台贴片机是独立运行的，各司其职，所以需要初步将CAD坐标文本数据分成两部分分别用于高速贴片机和高精度贴片机的程序转换。一般芯片等大型元器件数据分配给高精度贴片机GSM1贴装，阻容等小型元件贴片数据分配给高速贴片机HSP贴装。根据元件初始的分配结果和每种类型元件的贴装速度，分别计算两台贴片机的运行时间，若运行时间差异目标值（例如6秒），则需要重新分配元件，这时，主要考虑的是两台贴片机都能贴装的元件（我们称为可分配元件）在两台贴片机间的调整，直到两台贴片机运行时间差距在允许的误差范围内，则平衡结果。分配流程图，见图1.图1分配流程图3二、单台贴片机程序优化设计1、机器工作步骤（1）PCB由进口传送带被载到X-Y工作台上；（2）视觉系统读取PCB基准点，并将PCB定位；（3）供料器平台可左右移动到吸取元件所在的料槽位置上；（4）旋转贴片头顺时针旋转吸取元件；（5）X-Y工作台可上下左右移动到贴装元件所在位置上；（6）旋转贴片头将所吸取元件放置到PCB指定贴装位置上；（7）重复（1）-（6）步骤，直到PCB上所有元件全部贴完；(8)PCB由出口传送带下载。2、影响HSP运动速度的因素分析（1）供料器的运动。由于当供料器从一个位置切换到相邻位置时，供料台依然可以保持最大速度运动，但供料器的位置切换超过一个周期时，其速度减少20%-50%，所以应尽量减少供料台在相距较远的两个供料槽之间往返活动；（2）转塔的旋转速度。每种元件的吸取，旋转，贴片速度，X-Y工作台移动速度是由编程者在元件数据库中设定的，它决定了转塔在拾取元件之后能以多快的速度运动，一般将吸取，旋转，贴片速度设为一致。（3）X-Y工作台的运动距离。这是一个影响机器运动的重要因素，也是编程软件所侧重考虑的方面，在排练元件贴装顺序时尽量将相邻两个元件距离尽可能近，以减少X-Y工作台的运动。3、工作研究的常用分析技术工作研究常用的分析技术是“5W1H”提问技术及ECRS四大原则，具体内容分别见下表：考察点第一次提问第二次提问第三次提问目的做什么（What）是否必要有无其他更合适的对象原因为何做（Why）为何要这样做是否不需要做时间何时做（When）为何要此时做有无其他更合适的时间地点何处做（Where）为何要此处做有无其他更合适的地点4人员何人做（Who）为何要此人做有无其他更合适的人方法如何做（How）为何要这样做有无其他更合适的方法与工具原则内容目标实例取消（Eliminate）完成提问后，非必要的取消是否可以做，如果不做将会怎么样省略检查、通过变化布局省略搬运合并（Combine）对于无法取消者，看是否合并，达到省时简化的目的2个及以上的工序内容是否可以合并起来同时进行2个以上的加工作业、同时进行加工和检查作业重排（Rearrange）在EC的基础上重排，除去重复，使作业更加有序是否可以调换顺序更换加工顺序提高作业效率简化（Simple）看能否采用最简单的方法及设备，以节省人力、时间及费用是否可以更简单进行流程优化，实现机械化或自动化“5W1H”提问技术是对研究工作及每项活动从目的、原因、时间、地点、人员、方法上进行提问，可连续几次提问，从而进一步探讨改进的可能性。表中前两次提问在于弄清问题现状，第三次提问在于研究和探讨改进的可能性，改进时常遵循ECRS四大原则。4、HSP运动的优化算法（1）料器位置的确定供料器的排放位置是影响贴片机贴装时间的一个重要因素。对于一个给定的元件放置数量，不合理的供料器安排会出现真空吸嘴一直停留在吸取位置等待下一个供料器的到来，严重影响贴片机的生产效率。以下方法可改善此类问题：○1元件按贴片速度的快慢将供料器平台上按降序排列，然后再对那些具有相同贴片速度的元件，按其在电路板上出现的频率的高低进行降序排列，这样就得到5了初始化的供料器排列方法。○2按照离坐标原点最近以及速度最快的原则，确定放置于供