本文描述，AOI与闭环的、实时反馈结合给今天的各种生产线提供重大的实惠。

　　传统的自动光学检查(AOI, automated optical inspection)的实施不仅仍然是正确的，而且随着元件尺寸缩小、更多的重点放在减少工艺时间上面、以及品质仍然保持至高无上，它变得越来越重要。由AOI所产生的成本节约包括合格率更高、劳动力成本减少和生产瓶颈的消除。

　　可是，因为高级AOI系统可以收集大量的数据，这个迄今未利用过的信息可以与统计过程控制(SPC, statictical process control)方法连接。例如，使用现有的计算机技术和将测量设备连接到贴装机器，AOI可以建立一个实时工艺控制(RPC, real-time process control)系统。这样一个系统可以用于检查缺陷、和对跟踪变量的测量。反过来，这信息可以用来优化生产线性能，确认那些超出规格的机器或工艺过程，马上，而不是在事情发生后几个小时，通知操作员所出现的问题。

　　将AOI与RPC增加到先进的表面贴装线上的价值已经得到充分证明。如果有的话，很少有人怀疑在传统的高产量/低混合(high-volume/low-mix)环境中需要这样一个系统。

　　可是，在高混合/低产量(high-mix/low-volume)的环境中使用复杂的AOI是不常见的。高混合的工厂更可能使用基本的存在-不存在的AOI，并且他们可能不监测变量数据。这个方法部分是由于许多这类工厂是小型到中型的，对新设备有严格的预算。

　　对AOI缺少使用的第二个、或许更重要的理由是一个错误观念，认为对于小批量生产，AOI不容易使用，并要求太多时间来设定每个产品。对AOI的这种理解以前可能是对的，因为旧的系统难使用，而且元件尺寸还不是问题。可是今天，前面所提到的尺寸-品质-成本三架马车推动电子制造的各个方面。高混合/低产量不再是例外了。

理解差异

　　对于低混合/高产量的环境，AOI与RPC的明显用途是优化生产线和减少缺陷。但是其它较长期的目标也可能达到，因为产品运行被延长。因此，低混合工艺可以精确调整直到消除大部分变量，只有随机的缺陷产生。结果是一个在速度上持续的改进和一个最终达到真正零缺陷制造的方法。虽然永远没有100%可达到的，但是循环改进的制造在低混合的环境中是可能的。这些长期目标是实质性的，可能对可获利润有相当的影响。

　　尽管如此，从在高混合/低产量的环境中应用AOI与RPC所获得的好处也可能正是实质性的。但是，该技术应该怎样最好地应用和最终可以获得什麽，在这些问题上是存在差异的。

　　在高混合/低产量的设定中有两个重要的因素开始起作用。首先，按照定义，产品要每天或许每班次经过几次转换。其次，关键的东西是时间，太少时间可以用来调整设备与检查。现在，困难是对于高混合/低产量的生产，品质要求和任何其它类型的制造是一样苛求的。在低混合和高混合两种条件中，缺陷歇制策略有绝对的意义。但是对于每一个，方法是不同的。

找到正确的方法

　　在高混合/低产量的环境应用AOI与在低混合的情形中的是非常不同的。在一条高混合生产线，策略最大可能是缺陷歇制。而在低混合生产线，是假设产品已经得到调整，缺陷大多是自然地随机出现。

　　以下三个关键步骤可以达到最高效率和改进品质，这些已经在高混合生产线上得到证实：
　　第一步：首件检查(First Article Inspection)。对于每个产品变换，这个初始步骤是用来保证元件准确贴装，确实是所要求的元件，并且极性正确。通过完成这个确认步骤，操作员可以肯定工艺是在公差范围内运行的。这个预防性维护帮助保证最初的纠正在一开始就作好。在过去，首件检查是手工进行的。现在，可以使用AOI自动化，在每一次产品转换发生时改善生产率。
　　第二步：维持一个缺陷预防系统(DPS, defect prevention system)。每一次转换的开始，一块测试板应该运行通过装配工艺的每一步，包括AOI。一旦运行，可以审查AOI产生的数据谱，包括特殊头与吸嘴的变量水平。通过观察哪个区正偏离正常，制造工艺可以在产品运行开始之前调整。图一描述可能的结果，通过考虑两个变量：头及其90°增加旋转与贴装的变化。
　　第三步：实施实时工艺控制。RPC持续第监测生产线表现、每个板的缺陷问题，测量贴装的性能，测量送料器和吸嘴的性能，并且严格地控制工艺变量来优化性能、产出、第一次通过合格率及总体品质。对于由RPC监测的工艺，生产线可以在首件检查之后迅速地设定。另外，RPC让操作员动态地对工艺改变作出反应，而不是被动地等待一个潜在的错误发生。

图一、每个头与旋转的缺陷分析

　　小的在线终端收集和储存信息，自动地计算一些因素，如最佳与平均周期时间；运行、受阻、缺料和停机时间；以及十个最多问题的送料器和吸嘴。RPC可以通过是工艺问题对使用者透明来加速第一和第二步。不需要操作员来解释，因为系统提出的是不含糊的结果，并且建议必要的生产线/机器的改变。

图二、成本降低

　　图二说明，没有RPC将需要更多的时间来达到一个稳健的生产高效状态，特别是在高混合环境中。注意使用AOI的最初的首件检查的高合格率。还有，注意使用AOI/RPC的朝向100%合格率的快速转变。

图三、混合和产量对AOI策略的影响

　　图三描述在低混合与高混合装配之间的差异。对于高混合装配，RPC是非常有益的，因为工艺的变化较大。在焊接之后放置AOI的缺陷歇制策略可用来在转换产品的加速期间有效地歇制缺陷和提供工艺反馈。在这个情况中，AOI在一个困难的环境中维持个个高合格率。

库与编程

　　由于在高混合/低产量的环境中短的转换时间，AOI编程时间成为关键。如所提到的，对高混合情况，时间是非常短。那些使用标准元件库的AOI系统提供巨大的优势，因为编程时间保持到最小。当然，这样一个系统最初将需要时间来设定元件库；可是，使用库的优点可以在快速转换情况下利用到。随着库的建立和对各种产品类型的经验获得，设定时间将减少。

有用的工具

　　虽然不是必要的，下列工具在高混合设定中非常有帮助。利用激光来指定缺陷的在线修理站是确实有用的。激光帮助达到快速有效的修理，它通过允许缺陷完全明显出现和迅速处理错误拒绝。

　　还有，在一个高混合/低产量的环境中，对错误拒绝率的容许是比较宽松的。对错误拒绝的惩罚不象在高产量情形下那么大。

　　离线编程的能力是在高混合设定中的一个重要工具。由于频繁的产品转换，AOI设备必须集中在PCB的检查上，将任何编程放在离线编程站上来完成。

结论

　　高混合/低产量制造的未来是非常有趣和值得考虑的。随着OEM将生产外发和EMS供应商寻求以高产量装配来填充生产线的容量，一些工业专家预测缺少设施能够和愿意去做高混合/低产量的装配。如果这个预测准确的话，一个新的、更多利润的生意可能正在形成。

　　其他一些人预测，较大的EMS供应商，他们中许多人的生产线利用不足，可能返回到高混合的环境。

　　不管最终发展哪一种情形，正在制造的装配类型将非常类似 - 在复杂性、规定品质和缩短到达市场时间上 - 类似于那些在高混合环境中看到的。因此，不使用先进的AOI来成功地和可获利地制造这些产品是困难的。产品的复杂性和顾客的期望将要求AOI所带来的准确和可依赖性。

　　通过利用从AOI系统获取的信息，增加实时的、闭环反馈，高混合生产线可以充分利用AOI的优势，包括迅速设定生产线的能力、容易在产品运行之前指出工艺的偏离、和为操作员提供不含糊的数据用于主动而不是被动地作出工艺改变。AOI和RPC的这种结合使得零缺陷制造是一个可以达到的目标，甚至在高混合/低产量生产中。

　　George T. Ayoub is the president of Machine Vision Products Inc., Carlsbad, CA; e-mail: george@visionpro.com.  

(Aaron 09/01/2001)