【干货】某知名SMT企业制造能力精益改善案例汇总报告，你值得拥有！

                                                                                                   





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一、改善背景我公司实行事业部制，本事业部是电子 PCBA 和光电产品制造事业部。SMT 是事业部电子 PCBA 的源头，该区域制造能力的提升是一项长期任务，随着电子 PCBA 产品的日益扩展，这项任务变得越来越迫切。在公司和事业部领导的大力支持下，事业部组建了跨部门改善团队，并在外部专家的指导下，逐步展开了一系列改善行动。

二、改善团队
组建跨部门改善团队
品管部：QC 工程师 1 人、QC 技术员 1 人。
工程部：PE 工程师 2 人、程序技术员 1 人。
生产部：生产主管 1 人、生产领班 1 人。

三、现状把握一般的 QC 改善活动往往通过头脑风暴的方式来充分发掘改善课题。就 SMT 制程而言，它已经是一个被广泛应用、比较成熟和规范的技术应用门类，我们没有急于运用头脑风暴，而是在外部专家的指导下，展开了“拨洋葱式”的层层剖析和深度诊断。
首先，把存在的改善空间分为六大类：生产管理、品质管理、环境管理、设备管理、5S 管理、物料管理。再进一步，生产管理分为：生产计划、生产实绩、操作人员、作业指导书；品质管理分为：品质体制、品质信息、检查标准、品质改善、检查人员；环境管理分为：防静电管理、温湿度控制、安全管理；设备管理分为：设备保养、设备维护、操作规范、程序管理、技术人员、备件管理；5S 管理即整理、整顿、清洁、清扫、素养；物料管理分为：存储管理、作业方式、数量。
改善团队成员根据以上各细分项目，对 SMT 制程从六大方面做了评估，并把诊断结果绘制成雷达图（见图 1、图 2），这样就能很直观地反映出改善之初 SMT 制造能力的实绩。


这样，团队成员根据诊断结果，很快确立了需要改善的大项目和子项目。最优先面对的是设备管理和品质管理，再就是完善5S 和环境管理，生产管理和物料管理也需要不断优化。

四、改善实施
设备管理改善篇
设备是 SMT 制造能力的基础，对于设备的管理的首要事项是重新评估原有设备配置，并做出合理的调配和重新布局。事业部的产品门类多、订单数量差异大、试产也常常穿插进来、工艺也有多样性（单面贴装、双面贴装、胶版混装等），造成每日换线次数较多，有时整条线设备的利用率较低。
原有的 SMT 线是一条 NP-04LP+CM202+i-Pulse+Heller 1707E（见图 3）和一条 SP18P-L+BM123+BM221+Folungwin FL-VP860（见图 4）。为了既能适应单品种大批量和多品种小批量的产品能同时被安排生产，同时又能尽量使设备的理论产能得到充分利用，我们通过重新配置的方法建立了一条 SP18P-L+CM202+BM123+BM221+Folungwin FL-VP860（见图 5）新线体作为主力生产线，另外一条 NP-04LP+i-Pulse+Heller 1707E 的小线体专门用于做简单产品和试产订单。在每年的生产旺季，还会遇到连续数月单一品种的大订单，这时，我们会通过采购部门将这类产品转移到外部代工厂家加工。


在调整线体配置的同时，事业部还先后引进了 2 台 AOI 设备，1 台 Saki BF18D 安排在 NP-04LP+i-Pulse+Heller 1707E 的线后，另 1 台 Omron VT-RNS 安排在 SP18P-L+CM202+BM123+BM221+Folungwin FL-VP860 的线后。同时，还完善了 PanaPRo 离线编程系统，这样就进一步提升了 SMT 生产线的制造能力。


设备保养和维护是保证 SMT 设备正常运行的重要手段， 也是 SMT 工程技术人员和生产操作人员的基本职责。在设备的日常保养和维护中，改善团队成员不断总结经验，逐步完善了设备保养的制度和职责，详见附表（见图 7）。


同时也建立了设备保养记录，要求记录设备保养的内容，确认与保养规范一致，在实际操作中还积累了一些经验。例如：设备注油后需要让设备运行一下，再检查是否有油脂溢出（见图 8）或飞溅（见图 9），发现后及时擦拭掉，以免影响设备对元器件的识别和造成其他品质影响。


设备最终是由普通操作人员操作的，这样设备操作作业指导书就显得格外重要。SMT 工程师在编制作业指导书时，尽可能图文并茂，既详尽也易掌握。例如：原先的作业指导书（如图 9）只是简单描述了参数设置，操作内容不足、步骤不明确。经改进后，现在的作业指导书（如图 10、图 11）能做到：操作人员可以根据指导书直接作业，全面反映作业人员的工作内容，还包含了出现问题的解决方法和改善对策。




回流焊是 SMT 制程中的关键工艺，炉温的设定和炉温曲线（如图 12）的正确与否直接影响到 PCBA 的品质，所以对于炉温的监测被纳入到设备控制中来。


由于产品的门类众多，所以不同的 PCBA 间对于测温板的制作也有特别的要求，尤其是测温点的选择（如图 13）是能否反映真实炉温曲线的关键。


品质管理改善篇
失败的人喜欢找理由、成功者总是找方法，在 SMT 制程品质管理中，全体改善团队成员通过品管 7 大工具的娴熟运用来不断攻克一个个改善课题。
在这里，我们还是先回顾一下品管常用的 7 大工具（检查表、直方图、层别法、柏拉图、因果图、散布图、控制图）的几个常用手法。
例如：直方图和层别法（如图 14）的结合可以帮助我们分析不同线体或不同班次间的品质数据，从不同条件的差异中找到问题的节点。而柏拉图（如图 15 则可以帮助我们分析哪些问题是我们首要解决的，或者哪些因素是占主要比率的因素。检查表也在管理得到比较好的应用，图 18 就是用于 Feeder 型号核对的检查表，从而保证了对于不同物料正确地使用 Feeder。


柏拉图有时用饼图（如图 16、图 17）替代效果也很不错，各项因素之间的比率关系也能很快被分析得一目了然。


当然，问题最终的解决和改善离不开更深一步的具体技术分析，只有找到问题的根本原因，才有可能实施有效的改善对策。
这里列举几个改善团队成员们实际分析和解决过的案例：
案例 1：如图 19 所示，该器件总发生偏移，SMT 工程师观察了印刷后的锡膏（如图 20）没有明显的异常，但发现贴装的器件高度有 0.3mm 的差异，且器件偏移方向均向着翘起的一边。经分析，确定为器件来料中有一定比例单边翘起的不良品（如图 21），需要由 QC 工程师联系供应商实施改善。该器件来料不良改善后，过度偏移的现象即不再发生了。


案例 2：如图 22 所示，左下角的贴片件总是容易发生虚焊，经在高倍发大镜下观察，发现焊盘明显偏大（如图 23）。这样，在回流焊的过程中，锡膏熔融后产生较大的张力，而该贴片件接触的粘着力<张力，容易产生虚焊。找到原因后，QC 工程师联系产品设计人员，修改了焊盘的大小。


案例 3：翻件和反白元件（如图 24）常发生在二级管和电阻上，通过在程序中增加识别选项（如图 25），可以减少此类不良熔焊到 PCBA 上。


案例 4：如图 26 左侧一排 LED，常发生虚焊。经调整和更改贴装位置（如图 27）后，使引脚完全接触到锡膏，这样虚焊的现象就避免了。


以上一系列的异常分析和处理案例，均被详细记录在异常处理记录单上（如图 28），要求明确异常的标准和对应的途径；针对不良异常的处理记录详细；异常的状态、原因的分析、对应的方法，还有改善后的效果；以及，为防止再次发生不良的标准化内容（如图 29）。


在这样的一个个案例的日积月累下，SMT 制程品质管理逐步得到稳固，PPM 也得到有效地控制，通过一年多的时间，品质提升了 60%（如图 30），实现了阶段品质改善目标。


5S 管理改善篇
5S 和员工技能是制造行业的基础，它是一个永恒的话题。正如图 31 所示，5S 管理可以实现高收益、快速发展的工厂。



红牌作战是 5S 管理的通用手法，在现场管理中不断发现细节中的不足，并不断修正，可以逐步提升 5S 管理水平。


上面这组图片，是我们发现的一部分现场 5S 问题，分别是：卡通箱的碎屑往往是异物不良的原因；良品的在线库存直接放在地面上可能会受到意外损伤；用完的料盘不应该和没有使用的料盘混放在一起；印刷机配套的刮刀使用后应及时清洁。这些问题，都已被及时发现和改善，卡通箱只放置在备料区，备料区和生产区之间有隔帘；增添了多辆周转车，良品放置在周转车上；用完的料盘套在专门的束轴上；设置了钢网清洗池，刮刀可以在清洗池及时清洗。
5S 管理现在已经升格为 6S，并在全公司、各事业部被积极推动。公司建立了 6S 评价体制，列入事业部的年度 KPI，逐步得到有效地改善 。

环境管理改善篇
在这里着重介绍防静电管理方面，这也是 SMT 品质控制的重中之重。比较有特色的几项改善案例记述如下：
案例 1：现在人们的衣服材质多种多样，在干燥、寒冷的季节难免身上带有较强的静电荷。在进入生产区域的门口设置静电释放点（如图 33），可以有效地释放员工身上的静电荷。


案例 2：原先很多人以为纯棉布底的鞋子（如图 34）可以替代防静电鞋，但是为了更有效地做好静电防护，进入生产区域人
员一律要求穿专门的防静电鞋（如图 35）。
案例 3：金属托盘（如图 36）是良好的导电体,为什么不能用作为防静电周转用具呢？其实静电既要得到有效的释放，也要防止瞬间快速放电损伤 PCBA，所以采用阻抗符合标准要求的的专用防静电周转盒（如图 37）是正确的选择。




防静电管理的改善是几方面改善中比较有效的，其防护要求也被标准化了。在这样的环境中，SMT 产品的静电防护是可以得到保障的。

生产管理改善篇
生产活动是 SMT 制造的核心内容，提升生产效率是生产管理的重要目标。SMT 生产管理又细分为：计划达成率管理、生产点数管理、综合嫁动率管理、机种连续嫁动率管理、Loss Time 管理、机种切换时间管理。


由于生产管理本身就是一门很大的管理学科，在这里我们仅仅谈谈提升综合稼动率方面所做的点滴改善事例。
首先从时间分析开始，从图 41 可以看出，每班次按 12 小时计，原先的综合稼动率还不到 50%，必须找回损失的时间。


改善手法 1：每班次 12 小时中，员工午餐和晚餐各用时 50 分钟（如图 42），加在一起就是 100 分钟，约占整个班次时间的14%。在 SMT 制造行业中，大多数采用了“人停机不停”的做法，所以我们也实行了轮班制，操作员工轮流用餐，即保证了员工的作息，也保证了设备的稼动。


改善手法 2：减少印刷工位切换的准备时间和减少首件调整时间，可以找回可贵的 14 分钟，2%的提升也是成绩。


改善手法 3：离线备料的模式（图 44）是理想化的模式，前提是有足够的 Feeder。生产主管通过对现有 Feeder 的计算，最
终提出了合理的新添置 Feeder 的数量，报请申购。实际切换中，尽可能实现离线换料，大大缩短了换线备料时间。


改善手法 4：IPQC 负责 SMT 每次换线后的首件检查， 如果生产能与 IPQC 共同一起做首件， 时间就可以节省一半了。同时， IPQC
也借助 QC 工程师编制的 PCBA 元件版图和新购置的便携式袖珍电桥，得以缩短首件检查的时间。

综合以上举例的手法，在一定资金投入的前提下，SMT 切换时间可以得到大大的缩短，图 46 是对这些手法的综合评估。


物料管理改善篇
物料管理分解为存储管理、作业方式（收料、配料等）、数量管理（盘点）。
公司上马了 Oracle 的 ERP 系统，物料管理人员在实际存储管理工作中，严格按照系统指令和单据操作，保证“单随物走”、“帐物一致”、“先进先出”。作业时注意料盘、帐卡、单据一致，避免混料、错料。盘点多采用：定期盘点、循环盘点、贵重物料盘点等方式。物料管理就是严格管理好数字，包括订单号、物料编码、储位号、数量、日期等，以及数量间清晰的加减乘除关系。

五、效果确认
改善其实不是一个专门的话题，而是日常工作的一部分。每个改善团队成员，都能在改善活动中不断积累、不断进步、在一番努力之后，阶段性的成果悄然而至了。面对最近的 SMT 制程诊断（如图 47、图 48），我们只会说：改善无止境、更上一层楼。





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