【智能工厂】老牌PCB 代理商Elmatica 解读新时代的自动化

自动化工厂中的机器已经实现了上个世纪80年代电影中的乌托邦梦想——高度自动化。智能、自动化、全数字化的工厂已成为了现实，但并不是所有都是全新的。

定义“智能工厂”

1913年，福特汽车公司推出了汽车生产组装流水线，被认为是制造行业中自动化生产的先驱模式之一。在此之前，汽车生产工作都是由熟练工人和非熟练工人完成的。生产自动化提高了福特公司的生产率，增加了其利润。这条组装生产线以及汽车的批量生产模式是其在全球范围内首创的，将每辆汽车的组装时间从12个小时减少到了1个半小时。

但是，更快更好地生产汽车在1913年也许已经足够了，但并不能满足今天的要求。自动化和互连智能工厂是制造业最新的发展趋势。PCB工厂中的大多数工艺流程都是自动化的，而且可以通过在PCB生产过程中实施工业 4.0和物联网来监控整个工艺。若生产线的数字化程度不断提高，则可以提升效率、避免出现错误和误解，让工艺重点集中在产品质量和创新方面，这将可为客户创造新的价值。

我们最近听说了很多关于智能工厂的消息，但智能工厂到底是什么？智能工厂的定义是能够利用贯穿整个企业的生产数据，然后将其转换为智能信息，并采用这些信息提高生产力和生产效率、节约成本、增加产量、提升自动化水平、实现可追溯性、增强合规性以及降低错误和返工带来的风险。这些都是在生产印制电路时应考虑的关键因素。

德勤大学出版社（Deloitte University Press）最近发表了有关智能工厂的文章，其对智能工厂的描述是：“智能工厂代表着从传统自动化向前跨越了一大步——迈向完全互连的柔性系统——这种系统可利用互连生产运营系统中的连续数据流进行学习并适应新的需求。真正的智能工厂可以将整个系统中物理、运营和人力资源的数据集成到一起，来推动生产制造、维护和库存跟踪，通过数字孪生技术来实现企业运营的数字化，并促进开展整个制造网络中其他类型的活动。因此可以获得一个更加高效、更加灵敏的系统，减少停机时间，在工厂或更广泛的网络中具备更强的能力来预测变化并作出相应调整，还可能让公司在竞争激烈的市场中立于不败之地。”

智能工厂并不一定是智能的

工厂自身是无法做到智能的，它需要智能技术的支持。智能工厂的运作需要数据支持。所以我们需要智能技术来获取适当的数据，让机器完成其任务。不需要输入或输出数据。IoT、API、AI和工业 4.0技术能够通过多种数据源和安全的云存储功能来收集、转移、读取并解读大量的生产数据，整个过程不需要人为干预。但机器往往在解读数据方面表现不佳。

若想让机器解读并利用数据、实现计算机之间对话，这些机器必须使用同一种语言。供应链已从几个联系人的沟通模式发展到了一种复杂的链式结构，设计师、OEM、组装厂、代理商、分销商、工厂和二级承包商之间可以来回传送数据，通过人工解读数据。如果我们都无法正确解读数据，怎么可能指望机器能做好这份工作呢？

罗马不是一日建成的，就在我们聊天期间，就已经取得进展了。我们发现现在迫切需要一种通用语言来详细说明印制电路生产数据，这也正是我们启动CircuitData研发项目之根本原因。

对机器人的需求

智能工厂最突出的特点就是适应性强、资源效率高以及符合人类工程学原理，而且能整合客户与合作伙伴的业务和价值流程。建造智能工厂的目标就是优化概念形成的过程，将生产与生产交易转变成一个更高效的过程。它是一个使用计算机控制并具备高度适应性的子集。如果去参观一家智能工厂，最先让你感到震撼的就是整座工厂中人的干预非常之少。

但智能工厂并不是自己完成操作的；它还是需要人工，机器人是通过人发挥作用的。但是对于生产车间而言，机器人并不是什么新优势。人类和机器人多年以前就开始肩并肩工作了。真正的新技术是如今的机器人变得更加智能、更加独立，可以在不需要暂停工作流程和重新编程的前提下执行多项任务。AI再一次在此发挥了关键作用。

用数据完成点与点之间的互连

我们都知道未来的一切都需要数据有关。设想一下今天的情况——供应链中一半是用图纸绘制，一半是用数字技术绘制。跟踪和控制工艺需要时间，而且很难完全掌控全局。在PCB制造厂，大量的设计数据和生产数据实际上是以不同的格式存放在多个点的。

完成点与点之间的连接，即以一种通用语言输入数据，从而实现数字化供应链——即使用同一种语言对数据进行读取、分析和修改——我们可以使用API解读数据，而机器人可以在制造商工厂里实时做出决定和采取行动。持续的创新加速了PCB工厂的工业4.0转型，但我们需要解决数据语言问题。否则，我们最后的生产模式还是机器用数字化方式完成任务，但人类仍需人工解读错误。正如一句俗语所说，“进来的是糟粕，出去的也还是糟粕。”

有些机构预测智能工厂市场会展现出惊人的发展潜力，预计在2017年至2022年之间将以9.3%的复合年均增长率（CAGR）不断发展，最终到2022年市值可达到2054.2亿美元。真正推动智能工厂不断发展的驱动因素包括工业机器人的数量增加、IoT得到了发展、智能自动化解决方案的需求增多，以及人们越来越重视工厂的法律合规性。但是，像巨额资本投资和网络实体系统带来的安全风险等因素也会抑制这个市场的发展。

每年，我们都会参观并审查几家PCB工厂。最近，我们发现传统工厂中也开始流行将设备都互连在一起，例如在线或实时监控工艺流程、远程生产和维修警报。中国现在正在大量投资开发PCB生产所使用的AI和智能自动化技术及其他相关应用，亚太地区（APAC）有望成为制造业AI技术发展最快的地区，也即将成为工业机器人最大的市场。

人类和机器人并肩工作

智能自动化技术可以确定哪台机器已经准备就绪，然后机器人将在制板移送到这台机器中，卸载加工好的板并装载新的待加工板。在制板完成加工后会被移送到一个缓冲区域，等待被移送到下一个工艺中。我们在中国的一家工厂里看到了这种技术，机器检查、堆叠并固定好在制板，然后机器人将在制板移送并装卸到相应的钻孔机。机器间都实现了互连，可以实时计算并规划工艺流程的生产周期。

另一家位于新加坡的工厂由Smart ERP系统控制整个生产流程，不仅仅是由机器人按照最佳顺序在各个流程之间移送在制板，而且系统会在检测出问题并且需要人为决策的时候给工程师发送通知。每个生产批次都加上了RFID标签，所以系统可以为工程师定位到具体批次。这两个例子都显示出系统连续使用数据进行规划、实时做出决策，可以提升自动化水平，从而提高整体的生产效率，让人们可以把更多精力放在更关键的任务上。

优势

总而言之，从PCB角度来看，智能工厂有以下四点优势：

1.提高生产力和生产效率
人类非常棒（我们热爱人类），但人类也会犯错误，有时候甚至会在错误参数的基础上制定决策。使用了应用程序接口（API）和AI的自动化技术使我们能够用更快的速度和更高的准确度来制造产品，而且不需要担心在重复性工作的过程中会出现人为错误。对于所有参与到采购流程中的人而言，这是一个双赢的局面。自动化是未来的关键技术，这已经不是秘密。采用AI技术同样也有助于提供更多定制化服务，最大程度地缩短因更换工具、重启机器或为新操作重新编程而导致的停机时间，从而提升生产柔性、实现运营的连续性。

2.质量提高，转变焦点
人们需要对生产过程实施全面监控，而且要在每项生产流程上投入相同的时间、资源和产能。有了自动化技术，可以更快更精确地完成基础生产流程，释放出的更多时间、资源和产能可以用于更复杂的工作上。人类的知识和智慧就可以更多地应用到产品创新、质量改善和开发新技术方面。

3.增加生产工艺优化的可能性
随着技术不断发展，按照客户需求而定制的生产服务也在逐渐增多，所以对生产流程优化和柔性的需求也在不断增加。自动化使制造商可实现更灵活的生产，智能的机器人能够提升组装生产线的效率，那些按照客户规范要求而定制的批量生产成为可能。

4.产品创新

智能工厂和自动化技术的目标不仅仅是要提高生产力、降低生产成本，而且要使生产更加智能、更加柔性。重点是要制造出更高质量的产品，让供应链更加灵敏并且能够应对未来产品的复杂性。

谁能够准确预测未来？预测未来可不是什么简单的工作，但我们确信未来一定会令人无比振奋！