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    項目分享|安捷利:半導體柔性電路基板及其模組智能制造項目

    來源:廣東省工信廳     發布時間:2021-10-13     點擊量:

    編者語:

      根據廣東省智能制造生態合作伙伴行動計劃工作安排,為統籌用好各級智能制造試點示范項目成果,推廣智能制造新模式和成功經驗,省工業和信息化廳組織征集了一批基礎好、做法優、有成效、可復制推廣的智能制造推廣案例,在廳政務宣傳平臺發布,供有關方面學習借鑒,冀推動我省智能制造深入發展。


    案例一

      半導體柔性電路基板及其模組智能制造項目

    一、企業簡介

    (一)企業基本情況

      安捷利(番禺)電子實業有限公司(以下簡稱安捷利),廣東省智能制造生態合作伙伴(智能制造試點示范領域),該公司正在進行的“半導體柔性電路基板及其模組智能制造項目”,是工業和信息化部2018年智能制造新模式應用項目之一。

      安捷利是大型央企下屬企業,國內綜合實力最強的柔性封裝基板研發及制造的國有高新技術上市企業之一,國家級技術創新示范企業,CPCA常務理事單位,中國半導體行業協會封裝分會會員,建有廣東省工程技術研究開發中心、廣東省企業技術中心、博士后工作站等研發平臺,是3項國家標準、2項行業標準的起草單位。安捷利專注于柔性基板的研發、生產和制造,累計擁有100多件相關發明專利,研發并交付了上千款產品,引領行業發展。

    (二)所屬行業及特點

      按照國民經濟行業分類(GB/T4754-2017)標準,屬于印制電路板制造行業(代碼3972)。

    (三)智能制造亮點及模式總結

      項目通過購置先進的智能制造裝備和軟件,利用先進的智能化技術整合工廠ERP、MES、PLM等核心應用系統,構建工廠的網絡化制造資源協同管控平臺,完成了工廠的數字化建設。其創新性主要表現在以下幾個方面:

      1.建成了范圍廣、多車間的智能制造管控體系。

      項目在數控車間、沉鍍銅車間、光致及DES車間、表面處理車間、智能檢測系統、模組組裝車間等6大核心車間實現裝備升級及柔性化生產線技術改造,利用智能制造管控平臺集成ERP、PLM、MES、SRM、WMS、QMS、APS等系統,實現精益產線設計與虛擬仿真平臺、設備運行狀態監測、質量大數據分析、智慧能源管理等功能。通過車間和數據中心看板快速反應庫存、計劃、質量、設備等業務趨勢及問題,為管理者的決策分析提供有價值的數據和決策依據,實現多車間的智能管控體系建設。

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    圖1 安捷利管控平臺

      2.融合各種工業軟件,構建企業信息系統集成應用平臺。

      項目通過建設車間數字孿生仿真平臺、工藝設計自動化系統、車間制造執行管控系統、物流倉儲管理系統等信息化系統,構建了以設計工藝輔助軟件為核心的工藝設計自動化平臺,以MES-QMS-WMS為核心的制造執行信息管理架構,打通了ERP、PLM、MES、WMS、QMS、APS等信息系統與設備層的信息交互對接,打破信息孤島,實現車間生產的實時數據采集、生產跟蹤管理、生產組織管理、設備管理、質量管理、生產統計分析等功能,實現半導體柔性電路基板及其模組數字化工廠建設。

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     圖2 數字化車間數字孿生系統

      3.通過自主可控的方式,研制推廣多種短板裝備。

      項目結合半導體柔性電路基板及其模組生產的特點,與多家合作單位聯合研發攻關,開發應用了3種關鍵短板裝備。一是聯合昆山科比精工設備有限公司開發的全自動智能上下料(無輔助框)電路互聯孔化生產線,具備最薄36μm柔性板無需輔助夾具生產能力,以及自動收板、最小10μm孔徑全銅填充能力。采用模塊化智能設計,可滿足不同制程和設計需求。二是聯合捷成微系統(惠州)股份有限公司研發的全自動雙列復合式顯影蝕刻剝膜生產線(雙列復合式真空DES生產線),實現卷帶式和片式結構產品同時全自動生產,提高DES產線的自動化水平,提升生產能力和效率。三是聯合濰坊路加精工有限公司完成對安捷利公司生產現狀的自動補強以及檢測機的升級改造,實現設備的自動補強與檢測一體化,節約了車間空間,提高了生產的自動化水平及生產檢測效率。

    二、智能制造項目建設

      (一)項目背景

      柔性封裝基板制造技術門檻高,資金投入大,國內自主生產企業極少,且大部分集中于低端產品生產,在技術水平和產品等級上也遠遠落后于世界先進水平,這種差距的存在制約了我國集成電路封裝產業和電子信息產業的健康發展。同時,國內柔性封裝基板制造水平和技術能力已嚴重影響到國家在通信、計算機、醫療電子、軍工等重要基礎支撐產業上的發展,因此發展我國柔性封裝基板產業已成為當務之急,勢在必行。

      (二)實施路徑

      項目以半導體柔性電路基板及其模組制造為對象,在數字化研發工藝設計方面,實現車間數字化建模,實現產品自動化、智能化設計;在生產自動化方面,通過對生產過程超過40個工序1200多臺套設備的購置和短板核心裝備的研發與應用,實現生產車間自動化改造升級;在制造過程信息集成系統方面,應用MES、ERP、PLM等軟件以及工業大數據平臺、實現生產數據采集與智能感知、設備管控、質量追溯、生產信息分析決策。通過智能工廠建設,在基板流轉環節及物料配送環節等提高生產效率,縮短產品從工藝研發到產品出庫周期,降低產品不良品率等。通過項目聯合體單位分工合作,實現半導體柔性封裝基板設計及生產全過程的信息化管理、自動化運行、智能化檢測及監控。

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     圖3 項目實施方案圖

      (三)實施成效

      本項目的實施,綜合提高了安捷利柔性電路板FPC生產的自動化、信息化水平,促進智能裝備的應用,使公司實際生產效率提高26.99%,產品不良品率降低85.67%,單位產值能耗降低19%,產品升級周期縮短39.70%,產品運營成本降低25.3%,實現柔性電路板FPC 生產制造過程的數字化、智能化。同時,以本項目的典型應用帶動安捷利在柔性電路板FPC、封裝基板等生產線的自動化、信息化創新升級。在解決制程環節的數據采集和信息跟蹤基礎上,重點實現在制造管理、質量管控、計劃排程、成本的精細化分析;趯崟r的數據采集,結合業務數據,構建統一的生產數據中心,基于過程數據的分析、決策使生產環節做到事前有計劃、事中有控制、事后有分析,實現生產過程的透明化、智能化閉環管控,為柔性電路板生產的高效、高質生產提供支持。

      項目實施達促進了安捷利公司的產品結構升級,為安捷利公司后續的可持續發展奠定良好基礎。

    三、經驗復制推廣

      通過項目建設:一是在短板裝備上,加快突破智能制造核心短板裝備及工業軟件系統的升級。二是在應用上下功夫,大力配合智能制造系統解決方案供應商,從應用出發開展適合企業應用的模塊化的程序開發,打造細分系統解決方案,強化集成創新,進一步降低企業發展智能制造的技術門檻和成本。三是智能制造是一個循序漸進和不斷發展的過程,企業智能制造實施的成敗,取決于整個公司的共識和決心、資金的落實、各項管理措施以及基礎數據的完善。堅持“一把手”親自掛帥,推行各級“一把手”工程,落實責任制,是順利實施和應用的保證。

      項目的成果已在新的安捷利美維集團旗下9家子公司已經開始推廣,此外安捷利已接待超過60家企業來交流學習,為行業同行的數字化工廠建設提供了寶貴的實施經驗。同時,項目的成功實施也探索了一種由傳統離散型制造模式轉換成流水線的方法。

    四、體會與建議

      經過幾年的項目建設,項目達到了預期目標,取得了預期的成果。但是智能制造是一個非常復雜的系統工程,還存在一些可持續改進的地方,主要有如下幾個方面:

      面對從生產現場采集來的海量數據,無論是信息系統提供商,或是工廠的生產管理人員,都難以對其價值進行充分的挖掘,無法真正實現從數據到信息,從信息到可執行的優化建議的飛躍。究其原因,主要是由于缺乏相關數字模型標準,包括設備建模以及生產運營業務的建模。

      在構建全流程數字化過程中,還存在信息的有效系統集成不足與互操作障礙問題。企業業務系統與制造系統之間還難以實現在準確性和一致性條件下的信息集成與互操作,因此作為制造型企業在信息化建設中應大力加強對標準技術的研究與應用,這將有助于突破我國半導體柔性電路板企業信息化領域現有瓶頸,為全面提升我國制造型企業信息化水平助力。





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