谈PCB-CAM智能自动化系统的价值

张润泽 张仪宗 李 享 胡容刚

（惠州市金百泽电路科技有限公司，广东 惠州 516083）

（深圳市金百泽电子科技股份有限公司，广东 深圳 518049）

0 引言

CAM（Computer-Aided Manufacturing）即计算机辅助制造，它是发挥计算机运算速度快，计算准确，可以按照事先设定的程序执行任务的特点，代替我们做一些自动化的工作。印制电路板（PCB）行业的迅猛发展，更是离不开CAM在各个工序的广泛运用。如：工程资料制作、光绘照相底片、数控钻孔、自动检测等。

作为PCB制造前的工程资料处理是比较早使用CAM的工序之一。但是随着PCB发展不断朝着高密度、高精密、高速度、多层化及市场对新产品从开发到上市周期的要求不断缩短，更是要求每一个PCB制造厂商能够迅速地按照客户要求准确、优质、制造出其所需的PCB。

因为CAM处理客户提供的资料种类多，设计规范和设计风格各不相同，再加之各CAM工程师的经验不一，就很难保证处理出的工程资料统一性和正确性。那么怎么样让所有的CAM工程师按步骤正确地完成其工作呢！我们考虑的思路是，选择最优的作业方法。

最优的方法就是将此具体步骤，通过程序来代替，这样完成一个料号的处理就由计算机来控制，其次就是需要用流程来指引CAM工程师的操作；所有的CAM工程师必须严格按照事先设定的最优方法完成工作。

1 传统工程

多年以来，对工程部门进行管理采用了许多复杂的手工方法。工程部门必须在开发方面不断花费大量的精力，以面对不停变化的PCB生产需求。但即使这样，他们也依然存在大量无法克服的复杂问题和无法应对的挑战。如：品质陷阱；产量保持者；缺乏对生产成本的敏感度；昂贵的人员替换。

1.1 手工流程和/或专有的计算机化流程

目前已经有许多通过手工过程开发的工程系统，这些系统完全依赖于工程人员的技能以确保提交给生产部门和CAM部门的信息是准确的。这会带来几个问题。如：不够精确、耗费时间的数据输入和计算；取决于工程人员经验的手工设计；没有标准化；无法有效的共享信息；低效的版本管理；无法处理所有复杂演算；大部分系统无法与其他部门之间实现无缝整合。

1.2 与CAM和生产系统手工连接

不具备与CAM部门的自动连接，意味着经常需要通过书面方式将信息提交到CAM部门。此过程耗费时间且很容易出现问题，接收到的信息随后被重新输入到工程文件中，然后又将这些工程文件提交给生产部门，然后再重新将这些信息输入到生产系统中。

1.3 培训周期长，无法快速更换人员

培训一位从事传统CAM作业的熟练人员需要花费相当长的一段时间。需要对他进行必要的培训让其具备一定的相关知识。因此招募一位新的CAM工程师确实是一件让人头疼的事情，尤其在PCB的传统旺季时间。

2 现代智能工程

2.1 一套为PCB智能制造量身打造的自动解决方案“成品”

PCB制造的复杂性主要集中在前端设计。PCB制造与其他标准制造业不同，因为我们生产的每个产品都和以前的产品不一样，因此，PCB的前端设计已成为最为重要的决策部分。通过选择一套能够自动提供决策的系统（见图1所示），可以将前置工程方法标准化，全面提高品质、一致性和产量。

图1 PCB - CAM 系统框架设计

2.2 使用在信息系统之间无缝整合的自动化系统

（1）缩短周期；（2）减少手工输入，避免重复输入；（3）降低决策要求，因此减少了差错； （4）全公司范围内的标准化生产规则；（5）工程部门和不同工厂之间知识共享；（6）引入了电子变动管理；（7）降低成本。

2.3 使用功能强大的程序

由于要面对高新技术生产所带来的挑战，同时准确、准时完成前制程的压力也与日俱增， 这就需要采用各种能够提供快速、一致和精确解决方案的成熟软件工具。

如将工程资料的CAM处理按照：资料输入、前处理、钻孔处理、线路制作、阻焊制作、字符制作、后期处理等步骤。在程序中，我们可以将以上步骤编写成程序并排好处理流程，在实际操作时严格按照流程操作。这样就可以避免人为疏漏处理或未处理完带来的品质事故的发生。一系列相关图示见图2～图4所示。

图2 PCB - CAM 系统逻辑图

图3 PCB - CAM 系统功能模块图

图4 PCB - CAM 系统操作菜单图

3 程序的效率和预防功能

程序的最大特点就是运行速度快，特别是在处理重复性的工作时，程序更是得心应手。工程资料的处理具体操作中有许多步骤是属于重复性的操作：如钻孔优化，线路优化和SMD（阻焊膜隔离）优化等一系列操作。如果这些重复性的工作能够写一个程序，然后让计算机按照程序规定的操作自动完成任务。不但大大降低工作量和时间，还减少人为的操作失误，更重要的是缩短了处理时间，在当前客户交期要求越来越短，CAM工序自动化更是节约了宝贵的制前工程资料准备时间，提高了公司在准时交货率方面的竞争力。

3.1 指令集和规则

带有规则引擎，为非编程人员设计的系统，用编程语言代替规则引擎的系统。

3.2 API（应用编程接口）

任何提供完全开发API的产品都是允许用户开发专门的实用程序，从而进一步改进工程系统并使其实现个性化。

3.3 与CAM整合

可以使工程部门能够及时，准确的利用CAM信息，系统可以让CAM工程师查看所有CAM信息，执行功能，以及查看CAM操作添加任何说明，整合CAM还可以自动向工程系统提供实时数据，使制造规则的实施建立在实时，准确的资料基础上。

4 现代智能工程优点

通过对各项数据的分析与调研（见图5所示），采用现代智能工程可以解决问题如下。

图5 传统工程和现代智能工程的效率数据分析图

（1）提高效率；（2）品质得到显著提高；（3）控制一致性；（4）在全局范围内纠正品质问题；（5）提高客户满意度；（6）高效率和节约成本；（7）降低了因工程问题产生的废料；（8）引入产品成本计算方法让用户选择更经济方案；（9）减少了因手工输入或重复输入产生错误的可能。

5 结语

针对PCB工程部CAM文件制作及制造，量身打造了一套适用于工程部的PCB-CAM系统，本系统总体框架的设计理念遵循一站式、轻量级、低耦合、高内聚等特点。使用了java语言开发，可以屏蔽平台差异性，最大限度发挥PCB-CAM系统的性能。PCB-CAM系统从提出到设计研究与开发和调试，都离不开所有同事的努力与配合。系统的智能化，引入了计算，判断等人性化特征：根据我公司工艺标准书及制造能力，设计规则参数的校验功能，基本算法逻辑功能，信息化管理功能，利用数据库存储我公司所有客户文件优化要求信息，快速为客户的需求做出响应，同时提高客户的满意度与产品品质。本系统会根据客户需求和市场变化不断地更新和完善，这样才能在当今残酷激烈的PCB市场竞争中永远处于巅峰。