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适用于研究所的贴片成本分析与实践
国电自动化研究院、南瑞继保电气有限公司 祝长青
Nanjing Automation Research Institute
NARI-Relays Electric Co Ltd zhu chang qing
摘要：从开始的小批量、多品种原型机试制加工，到以后的中批量 、多品种的定型生产， 这是研究所需要完成的灵活性的贴片生产过程。产品转换中的停机时间是影响整个生产成本的重要因素，所以，缩短产品转换的准备时间，换料时间，上机编程时间等，对降低实际生产成本起着决定的作用。
关键词：贴片时间，准备/结束时间，换料调整时间，上机编程时间
Keywords: pick-and-place time Setuptime&Closetime Changeover time Programming time
Cost Analysis and Implementation Of SMT Production
For The Research Institute
Abstract: Initially used for low-volume, high-mix jobs—such as prototyping—SMT assembly machines solutions are being adopted by medium-volume, high-mix producers as well.
This is a flexible production requirements for the research institute. Since downtime of changeovers is an important factor in overall operating costs, reducing products setup-
time and programming time has a very substantial part to play in reducing cost per placement.
电子应用类研究所需要的是中小批量、多品种、高精度、灵活性的贴片生产模式。一方面，每年要完成几十种，乃至上百种新产品的研制。一个产品从初样设计到定型, 假设其中每块线路板平均修改三次，那末线路板贴装的总量将是实际使用量的三倍。另一方面又要完成定型产品的中、小批量、多产品的生产任务，将产品推向市场。
这里，我们以量化的方式建立一个数学模型，结合本人6年来设备选型及使用经验，以客观的元件贴装成本分析方式，看电子应用类研究所，究竟需要什么样的贴片机。
假定：某所5、6月份实际共有152批次 (H)生产任务，将其按照批量,分为四个批组，为了计算方便,每个批组,取一个平均批量（L）,列表如下：
表1
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批组号
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实际批量
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平均批量（L）
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批次（H）
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1
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1~20
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10
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42
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2
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21~100
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50
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81
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3
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101~300
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200
|
21
|
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4
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300以上
|
400
|
8
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总批次
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152
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从上图可见：100块以下的生产任务占了81%。
一般情况下，PCB的贴装成本应包括：初次设备投资，折旧，场地费用，产量，每年工作时数，操作、准备人员数，贴片机数，维护及损耗品、零备件成本等。
假设：1. 贴片机价格为,Cj=1,000,000元 (人民币)
2．折旧为8年：Z=8;
3．年生产时间：1班T=2000小时/年;
2班 2T=4000小时/年;
4．工人成本：Cr=30000元/人,年;
5. 单板元件数: N=200个, 阻容:芯片=9:1
6．场地成本：Cd=500元/平方米,
7．平衡因子：单机：p=1 双机：p=0.8 三机：p=0.75;
8．Cph =10000个/小时;
每小时贴片成本A可由下列公式得出:
A=〔(Cj/Z)+nCr+xCd+Cw〕/mT （ 单位：元/小时）
其中: Cw:每年的维护成本; n:操作人数; x:占地平方数; m:生产班数.
各个批量理论上的贴片成本:
C1=LNA/pCph （单位：元/批量）
其中L为各个批组的平均批量（见表1）
以上只是贴片时的成本,实际生产中还会有: 准备/结束时间:Tzj；机上编程时间:Tbc；上料调整时间:Tsl . 所以，各个批量的实际贴装成本应为：
C= (LN/pCph+Tzj+Tbc+Tsl)A （单位：元/批量）
如某贴片机:n=1； x=10； m=1； Cw=20000元/年；p=1；一般Tzj=0.5小时；Tbc=2小时；Tsl=2小时.
可以得出:每小时的贴片成本: A=90元/小时.
各批组的单批次成本: C=90(0.02L+4.5) 元．
各批组的合计批次成本U=H C （元）
根据表1可算出 L＝10、50、200、400时的合计批次成本HC。
表2 各批组的批次成本比较
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批组
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实际批量
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平均批量（L）
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批次（H）
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单批次成本(C)
|
合计批次成本(H*C)
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１
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1~20
|
10
|
42
|
423
|
17766
|
|
２
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21~100
|
50
|
81
|
495
|
40095
|
|
３
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101~300
|
200
|
21
|
765
|
16065
|
|
４
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300以上
|
400
|
8
|
1125
|
9000
|
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总批次
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152
|
总成本
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82926
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怎样才能降低贴装成本呢？从上图可以看出：生产总成本主要是在组号1,2,3类板子上，再看公式：
C= (LN/pCph+Tzj+Tbc+Tsl)A
当L=10块(即表1中第1组号)时，贴片机的一般贴片生产时间为：
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贴片时间
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LN/Cph
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0.2
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准备\结束时间
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TZj
|
0.5
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机上编程时间
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Tbc
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2
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上料调整时间
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Tsl
|
2
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从上图可见，表1第一组号L=10的PCB贴片加工中，有85%的时间是化在机上编程和上料调整。所以要降低贴片成本，必须努力减少这二项时间。我们采取的措施是：
1．我公司选配了脱机编程系统（价格：100000元人民币），以减少机上编程时间。该系统能通过PCB文件及元器件数据库直接生成贴片机能识别的贴片生产程序，实现了离机编程。使机上的编程时间缩短到0.1小时，减少95％，贴片成本可相应降低40.4%
2．我公司采用了智能化程度比较高的瑞典贴片机。该机配备了全新的智能agilis料头送料器，TEX盘料送料器。换料时只需将带状料端的塑料膜剥开一公分插入agls料头，再将agls料头插入智能料仓即可，10秒钟既可完成。贴片机可以自动识别送料器，不需要排序，整个换料调整时间缩短为0.2小时，减少90％，又可降低成本：38.3%
3．进板由日本旧贴片机的插销定位，改为欧洲贴片机的两边夹持定位。电子自动修正等也可以节省一定时间。
未完,待续……
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2005-3-10 |
