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手工焊接系列之七-烙铁的效率和成本意义

【来源:EM asia China电子制造中国】【作者:李铮铮—奥科电子】【时间: 2008-3-20 9:29:59】【点击:


如何评价烙铁的焊接效率,这个看似简单的问题 实际上同产品的总体成本有着直接的关系。人 们在评估烙铁的效率时,往往关注其实际的生 产效能,却容易忽视不同类型的烙铁对焊接质量的影响; 而在评估烙铁的成本时,人们通常不是采用“总体拥有成 本”(TCO,Total Cost of Ownership)的评估方法,而停留在单纯的采购成本上。

因此,我们有必要对人们关注的某些问题做进一步的 探讨。

效率的前提

首先需要明确定的是,所谓效率是在什么条件下取得的? 我们知道,焊接的目的是要获得可靠的焊点!因此, 我们所要求的焊接效率应该是以保证获得可靠的焊点为前 提;也就是说,我们在进行高效率焊接的同时,应避免以较高的废品率作为代价。

速度与控制

如果我们说效率是某种焊接工具本身的焊接速度和控 制的完美组合的必然结果,我们可以将之形象地描述为:

速度—发动机:一个系统可提供足够的热能量使其取得最佳的生产效率:

: 速度的测定:烙铁的回温时间 (Time to Recovery)

: 操作人员可以感觉到所使用工具性能的高低

: 形象比喻:取得速度的系统是发动机 控制—刹车制动:制动系统对热能量供求关系的调节 能力

: 控制的衡量: 烙铁头温度不超过设定值,即没有过冲 (overshoot)

: 控制系统随热能量需求而变化

: 操作人员感觉不到能量变化的差别

: 形象比喻:系统的控制是方向盘和刹车制动系统

最佳的焊接过程是快速反应(速度)的同时不产生温 度过冲(控制);大多数的烙铁系统不能同时满足这两个 条件;因此,焊接工具的不同势必会影响到最终产品的质 量和成本。

图1是一台采用陶瓷加热体技术的85W功率传统烙铁的焊接温度变化曲线(使用2.5毫米凿形烙铁头,焊接3毫米小焊点)。我们可以看出,该型烙铁有很好的温度恢复能力,但会产生32℃的温度过冲。

测量方法

目前普遍使用烙铁头测量器来测量烙铁头的设定温 度。如果要测量烙铁的工作效率,则需要使用连续焊点测试 器(10-Loads Tester)。连续焊点测试器的热电偶是安装在模 拟焊点上(而不是安装在烙铁头上面),因此其数据采集器采集到的数据是实际焊点的温度。

总体拥有成本(TCO)

在进行烙铁的成本评估时,应使用生产领域普遍采用 的“总体拥有成本”方法。TCO可以描述为产品购进成本及 在整个生命服务周期内发生的成本之和;作为一项长期量度 法,TCO方法致力于减少资产服务周期内的总成本,提高投资回报率。

下面我们举两个实例来对TCO方法进行说明:

1. 需要花钱购买的微软视窗软件与可以免费下载的 Linux开源软件的比较:无疑,前者的获得成本要高于后 者。但是,使用Linux系统通常需要聘用程序员进行二次开 发,且费用随着系统复杂程度的不同很难进行估算。因此, 从总体拥有成本角度来看,Linux不一定比Windows低;换 句话说,我们不能简单地认为开源软件的长期使用成本一定具有显著优势。

2. 彩色喷墨打印机的“头水一体”与“头水分离”技 术:“头水分离”的好处是,当墨水用完的时候只更换墨盒 就可以了,打印头无需每次更换;而“头水一体”的打印机 需要将打印头和墨水盒一起更换。表面上看,肯定是“头水 分离”的打印便宜,而且在耗材市场上,不带打印头的墨盒 价格的确比带打印头的墨盒要便宜。但是,不换打印头意味 着要浪费一定量的墨水来对“用过”的打印头进行清洗(通 常是程序自动进行的);而且,这样的成本“节省”有时是 以降低打印质量为代价的。因此,在保证同样良好的输出 质量条件为前提对打印成本进行分析的话,可能“头水一体”的综合成本更低。

烙铁的TCO分析

现在我们来分析生产线上使用烙铁产品的总体拥有成 本。很明显,除了大家都谈论的烙铁头采购成本外,什么因 素应该包含在总体拥有成本分析中呢?

以下我们列举了部分与烙铁相关的TCO计算公式(说 明:下列公式中以年为总的计算时间;每年为12个月, 52个工作周;焊台寿命以月计算;耗材寿命以周计算;人工费用以小时计算;维修时间以分钟计算):

:总生产效益提升 = 工作天数/月×班次/天×12月×工 作小时/班×人工费用/小时×使用焊台总数×生产效益提 升%/每焊台

: 总耗材采购成本 = 耗材采购成本/每焊台×52周÷耗 材寿命(周)×使用焊台总数

:总维修成本 = 求和{[12月÷平均焊台寿命(月)]×[平均 采购成本/每焊台+最少需要维修时间(分钟)/每焊台×人 工成本/小时÷60 分钟/小时]×使用焊台总数}

:总废品成本 = 每个废品平均价值×废品数量/每焊 台·月×12月×使用焊台总数

:产品的总返工成本 = 可成功返工部件数/月· 每焊台 ×12月×平均返工时间(分钟)/每件×[(人工费用/小时÷60 分钟/小时)×使用焊台总数]

:总培训成本 = 培训小时数×培训费用/每焊台·小时 ×使用焊台总数

:总校准成本 = 平均校准时间(小时)/每焊台×人工 费用/小时×使用焊台总数×年需校准次数

下表是一个简化的TCO分析例子(数据不针对任何品牌 产品),仅考虑各种烙铁之间的效率和烙铁头的寿命差异。 表中将焊接效率(形成可靠焊点的时间)最高的A型烙铁的 效率因子作为定位基准1,烙铁头寿命为35小时(最长), 烙铁头采购价格为95元(最贵)。从计算结果看,A产品的实际一年TCO是最低的。 EM


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