追踪数据：困难和解决办法

在电子制造业中，对材料进行追踪的呼声越来越高。在提高产品质量、降低成本方面，竞争激烈，人们要求能够看到整个装配工艺和所使用的材料并且对它们进行控制，而且提出了更高的要求。在过去，追踪只限于高可靠性的产品，例如，汽车、航空航天和医疗设备，现在，在其他领域，例如，数据通讯、电讯和高档计算设备，追踪也变成必不可少。

电子制造服务商（EMS）需要对材料进行追踪，整机制造商则更重视数据的完整和准确。他们很清楚，如果没有检查、缺乏平衡，从而保证捕捉到的数据是完整的、准确的，那么追踪也就失去了意义。这促使装配商重视如何防止追踪系统出错。智能材料检测系统正在逐步取代人工扫描操作和开环式系统。人们把安全措施整合进来，在规定的追踪数据没有成功地记录下来之前防止生产自动停止。之所以需要这些，原因是：

外包服务。
整机制造商不断提高外包服务的比例以削减成本，同时，把力量集中到核心竞争力上。这些整机制造商需要保持并且提高现有产品的质量水平，因为这将直接影响到客户的满意度和未来的收入。确定在现场失效的根源、执行正确做法和减少产品回收，这些是外包模式取得成功的标志。合同所规定的追踪要求可以使整机制造商确信供应商能够实现用来产生和采集必要数据的控制系统。

产品回收。
整机制造商日益感到产品回收的代价越来越高。当需要将产品回收时，如果有数据可以准确地识别需要回收的产品序列号，那么就可以把成本和对用户的影响降低到最小。如果没有这样的数据，在确定哪些产品需要进行回收时，就可能会出现最坏的情况，这就是要把没有问题的产品也收回来，这完全是浪费，也没有必要。

责任。
要能够证明产品是根据正确的用户技术规范和行业标准、使用正确的材料和化学材料进行组装的。在制造合同的责任条款中，强调了这点的重要性。

图1 实时地了解车间里材料状况。

无铅。
整机制造商转到无铅的时间表各不相同，而且还会根据元件供应商的情况进行调整。一些制造商需要根据法律上对日期的具体要求把某些产品变成无铅产品。有一些制造商则需要在一个过渡期内，同时使用两种工艺，不是有铅工艺就是无铅工艺，这取决于产品的序号和最终的销售地点。所有这些问题给装配商提出了许多新的挑战。有一点是不变的，那就是根据无铅法规，需要清楚地知道每个工单或者每个序号产品中用了哪些元件、电路板、焊料（焊棒、焊膏和焊锡丝）。

精益制造。
精益制造的重点是消灭浪费、防止运作出错，以及提高整个供应链的材料供应的速度。装配商要考虑到客户要求能够对材料进行追踪，同时积极地发现实现精益制造的机会：

● 在线材料检测系统可以确认正确的材料和工具在适当的时间出现在需要它的生产线上。这样可以消除因生产线设置错误而产生的废品（纯浪费）。

● 材料跟踪系统可以看到车间里的材料的状况和位置（图1）。这样，既可以避免把时间浪费在查找存货上，还可以准确地采购所需要的材料。可以根据实际需要来购买材料，用不着像以前一样，由于无法了解生产车间里的元件存货情况，不得不先查一下是否有过多的库存。

对湿度灵敏的设备（MSD）。目前的几种趋势加大了MSD控制的后勤保障的难度，增加由于潮湿引起缺陷的风险。这些趋势包括：由于无铅回熔温度较高从而变得更加敏感；封装厚度和引脚间距越来越小；越来越多地用塑料代替价格更高的密封材料；生产种类更多的产品，因此在料盘或者元件卷带完全用完之前元件暴露在空气中的总时间更长；把生产运作迁移到极其潮湿的地区。

材料追踪系统考虑到按照行业标准IPC/JEDEC J-STD-033B来处理MSD，因此它可以保证MSD器件可以承受回熔工艺。因潮湿引起的内部元件损坏而造成的现场失效，长远地看，这种风险减少了。当出现责任问题时，装配商还可以得到有用的数据，证明在装配过程中MSD器件是妥善地处理了的。这类数据表明，由于潮湿所引起问题，可能是供应链上其他地方引起的。

明确追踪的要求

尽管这个行业同意这种看法，即材料追踪日益重要，但是，这个术语所包含的内容仍然存在着不同的说法。不同的人的理解也不一样。在选择追踪解决办法之前，最重要的事情是要搞清楚客户对数据的深度、范围和精细程度的要求。

我们经常把最低一级的材料追踪称为项目追踪，它只是简单地跟踪正在进行中的工作（WIP），在后续的工序中半产品移动的时间标记数据。项目追踪可以与路线控制同时展开，在确认产品以这种方法通过所有的测试点和检查点的情况下，验证各道工序是否以正确的次序在正确的工位或者工位类型上进行。我们可以在每个工单中执行项目追踪，但是，目前的发展趋势是注重每个序列号的产品。

在追踪方面，在装配过程中，在所使用的原材料和工具方面，增加了一个必不可少的环节。这可能包含元件批次的历史，如果它包含这个元件，它的批次就会在工作站或者机器上显示出来。随着无铅的问世，焊膏、焊条和焊丝这些原材料的记录变得非常重要。

追踪系统在跟踪元件的批次时，应当负责说明产品所使用的元件（机器程序或者安装指令），把一个具体产品上不使用的元件在生产线上剔除出去。对于纳入了专门设置的装配线或者工作站来说，这非常有用。在这种情况下，一个元件在生产线上出现并不一定说明它用在某一个具体的产品上。
在各种水平的材料跟踪中，都留出了足够的余地，以便反复进行。在确定具体的要求时，以下几个问题非常重要：

● 需要追踪所有元件，还是只追踪
比较贵的和比较容易失效的元件呢？
● 是否只跟踪用SMT贴片机贴装的器件呢？
● 是否需要记录用手工贴装的元件和穿孔元件？
● 是否需要追踪其他原材料的批次数据？例如焊膏、助焊剂和清洗剂？
● 是否需要知道在装配工艺的各个阶段都有哪些操作人员？
● 系统是否需要保留其他工艺参数的记录呢？例如模板编号，炉区温度，在手动工作站使用的工具？

数据的全面捕捉和精度

“进来的是垃圾，出去的还是垃圾。”用这句话来形容追踪系统再贴切不过了。只有当送给追踪系统的数据是完好的，它才能起作用。基于这个原因，我们应当尽可能地消灭数据丢失和数据出错的根源。数据丢失的最常见根源是因为需要在整个装配工艺线上关键的位置用扫描器捕捉每一块印刷电路板的序号。在这时，印刷电路板的序号通常是用条形码或者二维数据矩阵符号来表示。由于与印刷电路板标识符的建立和粘贴有关的质量问题，或者如果生产线上的扫描器在产品改变期间没有进行适当的调整，就有可能因此丢失印刷电路板的序号。在产品品种较多的生产环境下，需要不断改换产品，而且还要考虑到印刷电路板尺寸的变化，在这种情况下，数据丢失的可能性是比较高的。

图2 产品流控制保证了数据的完整， 并且对路径进行控制。


产品流控制可以用来控制各个印刷电路板扫描点上传送带和机器间的SMEMA握手，然后，只有在成功地捕捉到产品序号之后，才能把印刷电路板传送给下游工艺（图2）。当系统检测到路径错误、生产线下游在设置上出现矛盾时，或者检测到在前面的工序中出现不合格的产品，生产不应当继续进行下去时，这种针对产品流控制的机制还可以让生产停下来。

当把材料（元件、模板、焊膏等等）放在生产线的具体位置上时，产生错误的另一个常见来源是手动扫描条码。自动材料检测技术，通常也叫做智能技术，可以取代条码扫描，并且消除人为造成的有关错误。举个例子，射频识别（RFID）是一种最新的材料检测和追踪技术，越来越受到人们的重视。
适合SMT贴片机的带状进料器是RFID应用的一个实例。在不同类型的元件和机器使用的进料器上面，一般的印刷电路板装配厂投入了大量资金。可以把RFID标识尽早地贴到各个进料器上，不需要考虑进料器的类型和牌子，把任何标准进料器变成一个智能进料器，这很容易，也很经济。然后，把射频天线阵列安装在贴片机的进料器组里，自动检测和识别各个槽里的进料器。这个系统随后通过验证贴片机的设置，避免装配出现缺陷，并且在机器设置和补充材料期间自动收集追踪数据（图3）。除了提高数据的完整性，这些系统还消除了SMT生产线上因手工条码扫描操作而受到的限制，从而改善了生产线的使用情况。

图3 进料器上的RFID标志和进料器组上的射频天线阵列。

我们还可以在离线进料器库和进料器储存架里装上射频天线阵列，这样，它就可以在整个工厂跟踪进料器，包括留在进料器上的任何一卷元件。这样，生产的效率更高。如果你随时知道车间里所有进料器和元件卷的位置，那么你就不需要为了查找它们而浪费时间。由于不存在看不见车间里存货状况的问题，因此，也就没有必要订购过多的元件或者从仓库里取出超出实际需要数量的元件。使用RFID技术来自动确认设置和收集追踪数据，它的应用范围可以从贴片机扩大到任何其他类型的装配设备上。例如，可以用RFID来确认丝网印刷机上的模板和焊膏是否正确，或者在手动装配台上的元件是否正确。这些应用的目标是一致的，即消除人为因素造成的效率低下和可能出现的错误，例如，手工操作条码扫描器出现的问题。

对于已经买了条码MES解决办法的电子产品装配商来说，这也不算是太晚。他们不用更换老式系统，仍然可以收到使用RFID技术和自动产品流控制的好处。这是因为目前的也是标准的软件整合方法，例如网页服务，可以在完全不同的系统之间实现互用。RFID硬件和SMEMA握手控制器可以同电子制造商现有的软件系统妥善地整合在一起，互相交换材料追踪数据。对于制造商内部研制的MES、车间软件系统、第三方商业性MES，以及由领先的装配设备制造商提供的软件，这类整合也是适用的。

在最强大的追踪系统中，把多个装配工作站上的产品流控制和自动化的材料及工具检测整合在一起。在把产品送到下一道装配工序或者工作站之前，它确保记录下所有使用的材料并且进行验证，需要的人工干预是很少的。

结论

为了实现预定的目标，材料追踪系统的数据捕捉和精确度保证达到100%。这提高了在可能的情况下通过自动数据采集来消除人为错误带来风险的重要性。强大的追踪系统的作用是首先把所有必需的数据捕捉下来，然后才能继续生产，这样可以保证在产品装配过程的各道装配工序，正确的材料是在正确的位置上。当用户需要追踪车间的材料时，最重要的是清楚地知道它的具体要求。在选择追踪系统时，最重要的是选择一种可以扩展的开放式结构这种解决办法。