印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理研究

印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理研究

苟辉 邢慧超 汪忠林 李冬 王子豪

（中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710068）

摘要：本文首先介绍了自动化生产技术的概念和发展历程，以及其在印制板生产中的应用。其中包括自动化生产线的设计与构建、自动化设备的选择与配置以及自动化生产过程的优化与控制。接着，探讨了智能化管理的概念和特点，并阐述了其在印制板生产中的应用，包括智能化生产计划与调度、智能化质量控制与检测以及智能化物流与仓储管理。然后，通过案例分析，具体展示了印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理的实际应用。最后，总结了印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理的优势与挑战，以期为PCB生产的自动化和智能化提供参考和指导。

关键词：印制板生产；自动化生产技术；智能化管理；探究

前言

印制板（Printed Circuit Board，PCB）是电子产品中不可或缺的基础组件，其质量和性能直接影响着整个电子产品的稳定性和可靠性。随着电子产品的不断发展和普及，对PCB的需求量也在不断增加，传统的手工生产方式已经无法满足大规模生产的需求。因此，引入自动化生产技术和智能化管理成为提高PCB生产效率和质量的重要途径。

一、印制板生产中的自动化生产技术

1.1自动化生产技术的概念和发展历程

自动化生产技术是指利用先进的机械、电子、计算机等技术手段，实现生产过程中的自动化操作和控制，提高生产效率、降低生产成本的一种技术。随着科技的不断进步和工业化的发展，自动化生产技术在印制板生产中得到了广泛应用。自动化生产技术在印制板生产中的发展历程可以分为以下几个阶段：（1）手工生产阶段：早期的印制板生产主要依靠人工操作，包括手工绘制电路图、手工排版、手工切割等。这种生产方式效率低下、质量不稳定，无法满足大规模生产的需求。（2）机械化生产阶段：随着机械技术的发展，印制板生产逐渐引入了一些机械设备，如自动绘图机、自动排版机、自动切割机等。这些机械设备可以提高生产效率和质量稳定性，但仍然需要人工操作和控制。（3）数控生产阶段：随着计算机技术的发展，印制板生产逐渐引入了数控设备，如数控绘图机、数控切割机等。这些设备可以通过计算机程序控制，实现自动化操作和控制，提高生产效率和质量稳定性[1]。（4）自动化生产阶段：随着自动化技术的发展，印制板生产逐渐引入了自动化设备，如自动化绘图机、自动化排版机、自动化切割机等。这些设备可以通过传感器、执行器等自动化元件实现自动化操作和控制，进一步提高生产效率和质量稳定性。

1.2自动化生产技术在印制板生产中的应用

（一）自动化生产线的设计与构建：首先，需要根据生产需求和工艺流程，确定生产线的布局和工作站的位置。这包括确定物料的流动路径、工作站之间的距离和顺序，以及设备的摆放位置。通过合理的布局，可以实现物料的高效运输和转移，减少生产过程中的物料堆积和等待时间。其次，选择适当的传送设备，如输送带、机械手等，来实现物料的自动运输和转移。根据生产线的需求和工艺流程，选择合适的传送设备，考虑其运输速度、负载能力、精度等因素。例如，对于需要高速运输的物料，可以选择高速输送带；对于需要精确定位的物料，可以选择机械手等精密传送设备[2]。同时，还需要考虑生产线的自动化控制系统，包括PLC控制器、传感器、执行器等，以实现生产过程的自动化控制和监控。通过合理配置传感器和执行器，可以实现对生产过程中各个环节的监测和控制。例如，通过安装温度传感器和控制阀门，可以实现对温度的实时监测和调节；通过安装压力传感器和电动执行器，可以实现对压力的自动控制和调节。

（二）自动化设备的选择与配置：根据生产需求和工艺流程，选择适当的自动化设备来实现生产过程的自动化。例如，可以选择自动上、下料机、自动贴膜连线、自动对位曝光机等设备，来实现印制板的自动化生产。这些设备具有高速、高精度的特点，可以大大提高生产效率和产品质量。此外，还可以配置自动化检测设备，如飞针测试机、自动光学检测机等，来实现对印制板质量的自动化检测和判定。这些设备可以对印制板进行非接触式的检测，快速准确地判断印制板是否符合质量要求，提高产品的一致性和可靠性。

（三）自动化生产过程的优化与控制：首先，可以利用自动化控制系统对生产过程进行实时监控和调整，以确保生产参数的稳定和一致性。通过监测关键参数，如温度、压力、速度等，可以及时发现异常情况并进行调整，保证生产过程的稳定性和可控性。其次，可以利用数据分析和优化算法，对生产过程进行优化。通过收集和分析生产过程中的数据，可以找出生产过程中的瓶颈和优化空间，进而优化生产调度、优化物料配送等，以提高生产效率和降低成本。例如，通过分析生产数据，可以确定最佳的生产调度方案，使得生产线的利用率最大化，减少生产停机时间和等待时间[3]。

二、印制板生产中的智能化管理

2.1智能化管理的概念和特点

智能化管理是指利用先进的信息技术和智能化设备，对印制板生产过程进行全面监控和管理的一种管理方式。其特点如下：（1）自动化：智能化管理系统能够自动收集、分析和处理生产过程中的数据，实现自动化的生产控制和调度，减少人工干预，提高生产效率和质量。（2）实时监控：智能化管理系统能够实时监控生产过程中的各项指标和参数，如温度、湿度、压力等，及时发现异常情况并采取相应措施，确保生产过程的稳定性和安全性。（3）数据分析：智能化管理系统能够对生产过程中的大量数据进行分析和挖掘，发现潜在问题和改进空间，提供决策支持和优化建议，帮助企业提高生产效率和降低成本。（4）远程监控：智能化管理系统能够通过互联网和远程通信技术，实现对生产过程的远程监控和管理，方便企业管理人员随时随地了解生产情况，并及时做出决策。（5）整合性：智能化管理系统能够与其他企业管理系统进行无缝集成，实现信息的共享和流通，提高企业内部各个环节的协同效率和管理水平。（6）可视化：智能化管理系统能够将生产过程中的数据和指标以图形化的方式展示，使管理人员能够直观地了解生产情况，及时发现问题并采取相应措施。

2.2智能化管理在印制板生产中的应用

（一）智能化生产计划与调度：智能化生产计划与调度系统可以根据订单需求、设备状态和人力资源等因素，自动生成最优的生产计划。系统可以实时监测订单量、设备运行状态和人员可用情况，并根据这些信息进行智能化调度和优化。系统可以根据订单的紧急程度和交货期限，合理安排生产任务的优先级。同时，系统还可以根据设备的运行状况和维护计划，合理安排设备的使用和维护时间，以确保设备的稳定运行和生产效率的最大化。通过智能化生产计划与调度，可以提高生产效率，减少生产周期，降低生产成本[4]。

（二）智能化质量控制与检测：智能化质量控制与检测系统可以自动采集和分析生产数据，检测生产过程中的异常情况，并及时发出警报和采取相应措施。系统可以通过传感器和监控设备实时监测生产过程中的关键参数，如温度、压力、湿度等，以及产品的外观和尺寸等。系统可以根据预设的质量标准和规范，对采集到的数据进行分析和比对，判断产品是否符合质量要求。如果发现异常情况，系统可以及时发出警报，并采取相应的措施，如停机、调整生产参数等。通过智能化质量控制与检测，可以提高产品质量稳定性，减少次品率，提升客户满意度。

（三）智能化物流与仓储管理：智能化物流与仓储管理系统可以自动识别和追踪物料的流动和存储情况，实时监控库存量和库存位置，并根据需求进行智能化调度和配送。系统可以通过RFID技术或条码识别技术，对物料进行标识和追踪，实时监控物料的流动和存储情况。系统可以根据订单需求和库存情况，智能化地安排物料的调度和配送，以确保生产线的连续运转和订单的及时交付。同时，系统还可以根据物料的特性和需求，合理安排仓储空间和货架布局，提高仓储效率。通过智能化物流与仓储管理，可以提高物流效率，减少库存积压，降低物流成本。

三、印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理的案例分析

（一）背景：某印制板生产企业为了提高生产效率和产品质量，引入了自动化生产技术和智能化管理系统。通过对生产过程进行自动化控制和数据分析，企业希望实现生产过程的优化和管理的智能化。（二）数据表格：

（三）分析与结果：（1）生产效率提升：通过自动化控制和优化生产流程，生产周期缩短，生产效率得到显著提升。（2）产品质量提高：自动化生产技术的应用使得产品质量从90%合格提高到95%合格。自动化控制能够减少人为因素对产品质量的影响，提高了产品的一致性和稳定性。（3）生产成本降低：自动化生产技术的引入使得生产成本从100万元降低到80万元，降低了20%。自动化生产能够减少人工操作和能源消耗，降低了生产成本。（4）设备利用率提高：自动化生产技术的应用使得设备利用率从80%提高到95%。自动化控制能够实现设备的连续运行和优化调度，提高了设备利用率。（5）员工数量减少：自动化生产技术的应用使得员工数量从50人减少到40人。自动化生产能够替代部分人工操作，减少了对人力资源的需求[5]。综上所述，通过引入自动化生产技术和智能化管理系统，该印制板生产企业在生产效率、产品质量、生产成本、设备利用率和员工数量等方面都取得了显著的改善和提升。这个案例说明了自动化生产技术和智能化管理对于提升企业竞争力和实现可持续发展的重要性。

四、印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理的优势与挑战

4.1 优势

（一）提高生产效率与质量：自动化生产技术可以实现高速、高精度的生产过程，减少人为操作的误差，提高生产效率和产品质量。

（二）降低生产成本与人力投入：自动化生产可以减少人工操作，降低人力成本，同时减少废品率和能源消耗，降低生产成本。

（三）提升企业竞争力与市场份额：自动化生产可以提高生产能力和产品质量，使企业能够更好地满足市场需求，提升竞争力，扩大市场份额。

4.2 挑战

（一）技术难题与设备更新：自动化生产技术的不断发展，需要企业不断更新设备和技术，面临技术难题和设备更新的挑战。

（二）人员培训与管理：自动化生产需要专业的操作人员进行监控和维护，企业需要进行人员培训和管理，以确保生产的顺利进行。

（三）安全与环境保护：自动化生产涉及到大量的机械设备和自动化系统，需要注意安全风险的防范和环境保护的问题，确保生产过程的安全和环保。

五、结束语

综上所述，通过对印制板生产中的自动化生产技术与智能化管理的研究，我们可以看到这些技术和管理方法在提高生产效率、降低成本、提升竞争力等方面的巨大优势。自动化生产线的设计与构建、自动化设备的选择与配置以及自动化生产过程的优化与控制，可以有效地提高生产效率和质量。智能化管理的应用，如智能化生产计划与调度、智能化质量控制与检测以及智能化物流与仓储管理，可以提高生产管理的精确度和效率。然而，这些技术和管理方法也面临着一些挑战，如技术难题与设备更新、人员培训与管理以及安全与环境保护。因此，印制板生产企业应积极应用自动化生产技术和智能化管理方法，同时关注技术更新和人员培训，以实现更高效、更可持续的生产。

参考文献：

[1]肖驰.工业自动化生产线中的智能制造技术研究[J].中国高新科技,2022:3.

[2]俞海洋.智能制造技术在工业自动化生产线中的应用探究[J].智能城市应用,2020:3.

[3]董国强;徐英锋;曾显波;于熠阳.智能制造技术在工业自动化生产线中的应用探究[J].科技创新与应用,2020:2.

[4]A公司印制电路板生产计划管理改善研究[D].吉林大学,2021.

[5]章王子涵.印制电路板自动化生产线及其优化设计[J].消费电子,2021:3.

第一作者作者简介

苟辉，男，1992年2月，陕西咸阳人，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向：印制板工艺。