PCB制造 | 关于自动化发展过程的思考

关于PCB行业自动化的严肃讨论始于20世纪70年代中期。

我并不具备自动化领域的专业知识，但我在这个行业已经工作了相当长一段时间，见证了许多成功与失败的自动化尝试案例。

因此，我愿意毫不犹豫地分享我对自动化的一些思考，欢迎各位提出意见。

关于自动化的第一次重要讨论，我了解到是在20世纪70年代末至80年代初。

当时，日本企业正以比大多数美国PCB供应商更低的价格和更高的质量，逐步进入美国PCB市场。那是必须以尽可能低的成本每天生产尽可能多PCB才能盈利的时代，而日本的企业在产量和价格上都胜过美国。

起初，人们认为问题出在日本具有较低的人工成本上。这点在某种程度上确实属实，但差距并没有我们想象的那么大。

那么，如果不是依靠更廉价的人工，日本企业又是如何击败美国企业的呢？

据我所知（虽然我相信事情比这更复杂），日本PCB行业的领军企业在20世纪60年代末，当PCB市场开始迅速增长时，聚在一起制定了行业发展路线图，规划了未来5~10年行业的发展方向，以及如何以最佳方式满足这些需求。

他们预见到PCB的需求可能会呈指数级增长，而产量和价格将成为主要的驱动因素。他们通过提前预估市场需求，并根据需求扩充生产设备来应对产量的增加。然而，降低成本却并非那么简单。

成本中最大的组成部分是人工，而降低成本最直接、最有效的方法就是减少所需的人工数量。因此，他们决定尽可能实现自动化，以最大限度地减少对人工的依赖（注意，我说的是“最小化”，而不是“削减到极限”）。

他们尽量消减了对非技术工人的需求，同时保留了一批熟练、经过培训的技术人员，以监控和维护设备。到20世纪70年代末，日本企业已经成为美国市场上举足轻重的竞争者。

不幸的是，当面对这种竞争时，许多美国企业采取了截然相反的做法。他们将熟练、受过培训（且高薪）的工人数量削减到维持工厂正常运转所需的最低限度。

同时，他们引入了更多领取最低工资的工人，并依赖剩下的技术工人来监督和指导这些非技术工人。

结果是，技术工人被繁重的任务压得喘不过气来，生产效率以惊人的速度下降。

当我问一位经理，这样做从长远来看是否太短视时，他冷冷地回答：“我不在乎长远的结果，我只关心下个季度。”

截止到目前这种态度依然存在，而且不仅仅是在PCB行业。许多选择了这条道路的企业如今已经不复存在，大多数企业甚至没能熬到20世纪90年代。把所有的规划都集中在下个季度的结果上，而忽视长期规划，长期来看是一种注定失败的战略（注意其中的讽刺意味）。

自动化不是一时兴起的决策。它需要企业对希望未来发展的方向有清晰的洞察，而这需要一定的规划。

到目前为止，我一直在以一种广义的方式使用“自动化”这个术语，但在思考撰写内容时，我意识到自己对自动化的理解相当狭隘。

对我们来说，自动化一直指的是传送带装载机和卸载机，以及用机器人搬运物料。其目的是减少人工并提高效率；也就是说，曾经负责将面板放到传送带上、从传送带上取下并在工艺流程结束时堆叠面板的工人，现在可以更有价值地用于监控流程和设备。

一个经验丰富的操作员可以同时监控多个流程，代替4到5个仅仅负责装卸传送带的工人。这个操作员不一定需要是大学毕业生，但应该是熟悉工艺流程的人，且工资足够高，以激发他们对工作的责任心。

某些类型的自动化带来的好处显而易见，但谁从中受益最大呢？

我曾认为，我们提供的包括自动化的报价主要是针对大型、高产量的工厂，但那些中小型工厂——尤其是具有较小批量和更为多样化产品设计的工厂——表现出的兴趣让我感到惊讶。

而且，有些人计算过，让机器人来装卸传送带，并将人员用在那些不适合机器人完成的任务上，可能会更加节省成本。即使是较小规模的工厂，也值得考虑用某种形式的自动化设备来处理重复性工作。

如果我们将自动化视为一种节省人工的工具，难道我们不应该也将过程控制视为自动化的组成部分吗？

当我把这个问题提给公司市场营销和工程部门时，得到的反馈不一。我之所以会想到这个问题，是因为我最近在实验室中使用的氯化铜蚀刻机的自由酸控制系统发生了故障。

这个系统已经在蚀刻机上使用了好几年，一直非常可靠，除了每月检查校准，我们几乎没有关注它。经过十多年的使用，传感器出现了故障，我发现我们已经好几年没有使用这种类型的传感器了。

库存中没有相关零件，而且需要几天时间才能调配到电工来安装一种新款传感器。

接下来的3天里，在操作蚀刻机之前，我不得不进行自由酸滴定测试，计算需要添加多少酸，然后量取并添加酸。这一过程耗时20~30分钟，本来可以更有效地用于样品制备。我认为，即使是小型工厂也可以考虑采用这种自动化过程控制。

以上就是我对各种规模工厂自动化的看法，以及自动化在传统理解之外的应用。欢迎您提出宝贵意见，展开进一步的讨论。