高效数据采集技术在SMT行业的实现

21世纪的制造企业面临着日益激烈的国际竞争，传统方法通过实施MRPII/ERP来加强管理，只是一种黑箱作业，这已无法满足今天复杂多变的竞争需要。因此如何将此黑箱作业透明化，找出任何影响产品品质和成本的问题，提高计划的实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率已成为每个企业所关心的问题。而MES则是这十多年来生产形态的变革所产生的非常有效的解决方案。作为21世纪的核心产业之一的SMT行业，却迟迟未实现MES的普及。这是一种契机，如果MES能够在SMT行业实现广泛应用，必然能够实现生产效率的飞跃，同时也会对于质量的提高和物资的节约，也会有很大帮助。MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。

　　1.SMT车间数据采集技术

　　对SMT车间进行数据采集是建立电子电路表面贴装MES系统的基础，通过对SMT车间数据的采集可以实现制造数据可视化、数据监控以及计划跟踪等。同时也是实现异常报警和生产、质量信息报表查询等功能的前提。SMT车间数据采集技术一强调与设备控制系统的集成，二是实现生产数据的实时收集。这需要对数据采集的采集方式、参数的确定、软硬件实现、信号处理方法等问题开展技术研究。

　　1.1需要实现的基本功能

　　能够给MES系统提供数据的高效采集模块，其主旨就是在尽可能节省成本和资源的情况下，将各个设备的实时状况快速、稳定、有效地收集并集中起来，特点：

　　1)把企业现有主要设备组成一个工业监控网络，实现分散设备的集中监控;2)通过一定的通讯协议或传感器，采集各设备的生产参数，实时监控生产过程;3)生产参数出现异常时，实时报警，报警信息实时反馈给生产管理人员及现场工程师;4)数据采集系统运行稳定，可靠性高，不影响原有设备的正常运转。

　　1.2可采用的采集方式

　　在SMT车间中，由于设备的多样性，能够采用的数据采集方式有：1)从设备控制系统获得信号;2)通过传感器获取分立模拟信号;3)采集开关量信号。

　　1.3关键设备及主要需要采集的参数

　　对SMT车间关键设备制造数据的收集、整理，是进行生产计划安排、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。实现数据采集的生产和检测的关键设备主要包括：1)焊膏印刷机;2)点胶机;3)贴装机;4)回流焊炉;5)飞针、X-Ray测试机台、光学检测仪(AOI)、首件检测仪(FAI)等其他检测设备。

　　2.自动数据采集的实现

　　就当前的关键设备而言，它们的操作系统既有windows也有UNIx，老一点的设备还有DOS系统;通讯接口也有RS232和RJ45、甚至于还有非标准电脑接口;数据存储格式也是一家一个样子，完全没有统一和协调性，只能针对不同类型的设备，实施相应的数据采集方法。

　　2.1从设备系统直接获得所需数据

　　1)接口通讯方式采集

　　在接口通讯中，GEM设备的广泛使用可谓是一大进步，SECSII(半导体设备通讯标准)/GEM(设备通讯模型)协议是由半导体设备和材料国际协会(SEMI)负责起草的一个行业规范，它的出现本来只是针对半导体生产设备，使来自不同供应商的控制系统和设备统一通讯协议，具有GEM兼容接口的设备可以方便地集成到企业的MES策略中去。目前市面上的绝大多数设备供应商的大多数设备通过多种扩展方式，都拥有了满足SECSII/GEM协议的兼容接口。

　　2)直接获取数据文件

　　其他的一些设备，有的已经将数据采集的功能集成在其控制软件里，可以导出我们所需的数据内容;而有的则是像飞针、X-Ray测试机台、光学检测仪等类似的检测设备，其运行成果就是数据文件，需要人工审核的。我们都可以同过与这些设备的控制电脑联网，使用TCP/IP等常用协议传输文件，实现数据的采集。

　　2.2加装传感器获取数据

　　对于第一种方法无法实现的情况，我们可能会使用加装特定传感器来实现监控的目的。最为常见需要加装传感器的设备便是回流焊炉。虽然很多回流炉也提供了GEM兼容接口，或是可以实时记录自身温度传感器的数据，然而这些温度数据仅仅是反映了各个温区的大致温度，与PCB板在回流炉中的实际温度还是有所差异，这样采集到的数据就不能作为生产控制的参考。于是，炉温测试仪便应需要而产生。传统的炉温测试仪都是将传感器安装在PCB板上，随PCB板一同通过回流炉，并记录炉温曲线，这样可以得到相当精确的炉温曲线，真实反映了PCB在加热过程中的实时温度，不过其方式过于复杂，不便于批量生产中作实时数据采集。而像美国KIC公司新产品KIC24/7则是采用了新的方式，将热传感器安装在PCB传送带上均匀分布，安装在炉子内的30个热电偶在持续不停的监控制程温度变化，这种变化将以制程温度曲线的方式连续显示在测试仪电脑屏幕上，而数据则同时被记录在硬盘上。

　　2.3采集开关量信号

　　对于开关量信号的采集相对来说比较简单，只需要记录一些关键线路的通断，用于确定整个MES网络的工作良好，包括设备的运转正常和传输线路的畅通。

　　3.结论

　　数据采集是实现MES的关键，要根据具体车间的现场环境采取有效的合理的方法，进行实时地数据采集。但数据采集的难度又是限制MES在SMT行业的发展，导致生产效率上不去的直接原因。因此，倡导各个SMT设备供应商联合起来统一接口、统一数据规范已是一种迫切需求。当数据采集如同探囊取物般容易时，MES才能SMT这片空间内得到真正的大发展，SMT行业也必迎来新的春天.