科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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本系列制造指南主要針對的是中批量生產(chǎn)的情況，在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，不管要生產(chǎn)多少產(chǎn)品，基本的生產(chǎn)任務(wù)都一樣。但是根據(jù)年產(chǎn)量或總產(chǎn)量，完成這些任務(wù)的方式可能存在很大差異。通常情況下，針對一般電子產(chǎn)品，產(chǎn)量劃分標準如下：超大批量：年產(chǎn)量多于100
本系列制造指南主要針對的是中批量生產(chǎn)的情況，在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，不管要生產(chǎn)多少產(chǎn)品，基本的生產(chǎn)任務(wù)都一樣。
但是根據(jù)年產(chǎn)量或總產(chǎn)量，完成這些任務(wù)的方式可能存在很大差異。
通常情況下，針對一般電子產(chǎn)品，產(chǎn)量劃分標準如下：
但對于一家生產(chǎn)手機的大型合約制造商來說，“小批量”是指每年的產(chǎn)量少于 100 000 部；
而對于一家小型合約制造商來說，“小批量”是指每年產(chǎn)量少于100 件。
在與其他人談?wù)摦a(chǎn)品產(chǎn)量時，一定要約定一個共同的標準，確保談?wù)摃r遵循同樣的標準。
最近幾天，衛(wèi) Sir 剛主導完成幾百套產(chǎn)品的小批試產(chǎn)，雖然總體順利，但也不可避免遇到了很多細節(jié)問題。
安排生產(chǎn)之前，你需要首先確認要生產(chǎn)多少產(chǎn)品？
小批量生產(chǎn)建議在 200 以內(nèi)，隨著產(chǎn)量的增加，你需要考慮使用自動化生產(chǎn)技術(shù)，以便提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)的人工成本。
PCBA 的復雜度也會對自動化生產(chǎn)產(chǎn)生影響，比如：
要生產(chǎn)小批量的 PCBA 板，每一個 PCBA 含大量的元件，或者含有需要特殊處理的元件，這種情況下使用自動化生產(chǎn)技術(shù)會大有裨益。
# 1 - 大批量生產(chǎn)
大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與前述生產(chǎn)過程大致相同，只是更重視自動化生產(chǎn)和庫存控制。
供應(yīng)鏈將花費更多精力來管理庫存，庫存成為一筆巨大的投資。
產(chǎn)品銷售公司和合約制造商的供應(yīng)鏈工作人員可能需要進一步擴充，他們之間以及與元件供應(yīng)商之間的聯(lián)系會變得更加緊密，以實現(xiàn)最小庫存。
同時保證元件供應(yīng)，確保產(chǎn)品生產(chǎn)不會中斷。
在生產(chǎn)流程逐漸步入正軌之后，為降低成本、提高質(zhì)量或因元件短缺而調(diào)整設(shè)計，影響將非常嚴重。
供應(yīng)鏈負責人會和設(shè)計師、開發(fā)者或者產(chǎn)品改進工程師團隊保持密切溝通。
小批量生產(chǎn)中用手工完成的部分可能會被自動化，比如，那些不能通過回流焊來修正問題的元件可能需要使用一些特定的自動化焊接技術(shù)。
在產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)過程中，對于減少手工作業(yè)的需求更加重視。
為減少組裝失敗，要努力收集和分析質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。分析結(jié)果將用來改善設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)流程。
# 2 - 小批量生產(chǎn)
在小批量生產(chǎn)中，關(guān)注的內(nèi)容恰好與大批量生產(chǎn)相反，它重點關(guān)注減少固定成本，這在小批量生產(chǎn)中很難解決。
小批量生產(chǎn)通常意味著需要更多手工作業(yè)，以下策略技巧適用于小批量生產(chǎn)。
1）輕松的庫存控制
小批量生產(chǎn)往往導致產(chǎn)品價格高昂，相比于大批量生產(chǎn)，元件成本占產(chǎn)品總成本的比例會更低。
而且，請專業(yè)人士來打理庫存，這種工作量（成本）按單位看相當費錢。
所以，最好的辦法是不要讓庫存淪落到需要專業(yè)人士來認真打理的地步。
保持相對較多的元件庫存（比如確保至少 6 個月的存量）可以降低出現(xiàn)庫存不足的風險，進而避免發(fā)生交貨延期。
與零件斷供相關(guān)的潛在返工和重組成本，其實完全可以通過購買足夠的零件并制作剩余預期產(chǎn)量的產(chǎn)品部件來避免。
這稱為“停產(chǎn)前購買”，至少，你可以要求元件制造商和經(jīng)銷商在某個元件要淘汰時及時通知你（稱為停產(chǎn)通知）。
這樣產(chǎn)品制造商就會有機會和時間制定計劃，以確保庫存充足。
2）用飛針在線測試代替針床測試
有幾個自動控制的探針在電路板周圍移動，對暴露在外的金屬特征做電氣測量，比如元件引腳、過孔、測試點等。
飛針測試：
相比于針床測試，使用飛針測試的好處是它不需要定制昂貴的測試夾具（帶有成百上千個精確定位的探針）。
飛針要接觸的位置被編寫到計算機中，PCB 數(shù)據(jù)庫被放入測試系統(tǒng)中，測試工程師指出待測位點，然后執(zhí)行測試就可以了。
而且，由于每個電路板的定制細節(jié)只反映在軟件上，因此當電路板的設(shè)計發(fā)生改變時，只需花很少的精力就能完成對飛針測試的更新工作。
而在使用針床測試時，就需要重新調(diào)整針床夾具，甚至需要換新設(shè)備。
相比于針床測試，使用飛針測試也存在一些不利的情況。
與針床相比，飛針相對簡單，可以同時檢測的位點更少，但是能做各種測試，包括檢測開路、短路，檢查電阻、電容值以及其他一些更高級的測試。
做飛針測試時，飛針不是同時接觸所有測試點，而是在各個測試點之間移動，所以比較耗時。隨著產(chǎn)量的增加，這可能會成為明顯的制約因素。
3）僅僅依靠功能測試
最近的發(fā)展趨勢是不做在線測試和飛針測試，而只做功能測試。
這樣做有兩點好處：
缺點也有如下兩點：
a、對系統(tǒng)的測試很難做到全覆蓋
功能測試通?？梢暂p松覆蓋系統(tǒng)的大部分，但很難做到全部。
例如，對于帶有嵌入式處理器的產(chǎn)品，只要打開產(chǎn)品，查看系統(tǒng)是否正常啟動并且測能耗就能判斷出電源、處理器、內(nèi)存、總線、周邊部件是否正常工作，但是要測試所有功能還需要編寫大量的測試程序。
b、一些小功能可能會被忽略
假設(shè)一個板載電源被設(shè)計成可以產(chǎn)生 2.7 V（容差5%），但是實際在組裝好的電路板上只能產(chǎn)生 2.5 V（相差7%）。
有些本該在 2.7 V 下工作的元件在實際 2.5 V 下工作，從功能測試看這沒什么問題，但是超出容差范圍很可能是由制造誤差或損壞的元件造成的。
隨后也許會出現(xiàn)更多不良后果，比如電路故障、電池壽命變短等。
相比之下，使用在線測試或飛針測試測量電壓就很容易查出這些問題。
4）手工組裝電路板
如果你喜歡自己動手，可以嘗試手工組裝電路板，無須使用昂貴的工廠級生產(chǎn)設(shè)備。
手工組裝電路板包含三步：
這些技術(shù)只適合生產(chǎn)少量小型電路板，由于手工組裝電路板時涉及的手工步驟很多，并且使用的工具都不是最專業(yè)的設(shè)備。
因此手工組裝電路板顯然并不容易，還很耗時，而且有些工作不能完全靠手工來做。
但是，對于小批量生產(chǎn)或簡單電路板，手工組裝是一個好辦法。
下面具體介紹組裝、測試及包裝細節(jié)。
組裝
最后組裝也叫成品組裝，是指把 PCBA 和機械部件組裝到一起，一般通過手工完成。
這個過程需要耗費的時間因產(chǎn)品不同而差異巨大，組裝簡單的設(shè)備可能只需幾分鐘，而組裝科學儀器等復雜的系統(tǒng)可能需要幾天甚至更長時間。
在最后組裝的每一步中，工人都要認真遵循組裝說明、示意圖和演示視頻，確保每個元件都被正確安裝。
這種文檔最好由產(chǎn)品設(shè)計師、開發(fā)者和工廠人員共同編寫，要在項目計劃中預先為這個活動安排好時間。
在這個過程中，要做大量檢查，以確保每個元件都組裝正確。
比如添加一根內(nèi)部連線之后，要立即檢查電壓，保證連接正常。
你不能在產(chǎn)品完全組裝好之后才做類似檢查，因為那時檢查需要把產(chǎn)品再拆開，會付出更多的時間和精力。
在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中，設(shè)計師要考慮如何讓產(chǎn)品組裝起來更輕松、更高效。
首先，在產(chǎn)品生產(chǎn)中，最后組裝往往是勞動最密集的一步，任何有助于縮短這項任務(wù)時間的做法都能幫助你節(jié)約大量成本。
其次，組裝越復雜，組裝說明就越長，你需要花更多時間為工廠編寫組裝說明。
編寫時很關(guān)鍵的一點是技術(shù)人員要明確說明如何進行組裝，如果組裝簡單、明確，組裝說明編寫起來也會更容易。
最后，如果組裝很復雜，產(chǎn)品的可靠性可能很差。
比如，在把線材接入連接頭時，如果技術(shù)人員不能直接用手碰到連接頭，那他可能需要使用小鉗夾著線材穿過電路板的間隔放置并固定到位，這可能會導致電纜連接不牢靠。
如果預先想到這個步驟，在設(shè)計產(chǎn)品時考慮了組裝的便捷性，情況就會好得多。
最后功能測試
最后功能測試，常稱為行尾測試，一般在成品組裝完成之后進行。
從技術(shù)角度看，這是功能測試的一部分，之所以把它單獨拆分出來，是因為它常常比其他功能測試需要更多人工干預，也更為主觀。
在這個階段，技術(shù)人員先檢查設(shè)備的整體狀況（比如所有元件是否都安裝正確，是否有劃痕等），然后打開設(shè)備，做一些簡單操作，檢查是否一切正常。
一般來說，測試員會有一份檢查表，但大部分測試是非常主觀的，難以量化。
比如，一個測試員可能發(fā)現(xiàn)了一道很小的劃痕，而另一個測試員可能看不到。
最后功能測試的挑戰(zhàn)在于，要長期保持多名測試員對同一產(chǎn)品合格率判定的一致性。
最后功能測試完成后，接下來就要對產(chǎn)品進行包裝了，這樣做是為了保證產(chǎn)品在到達用戶手里時外觀漂亮并且功能完整。
包裝
產(chǎn)品進入銷售環(huán)節(jié)前的最后一道工序是包裝，即把產(chǎn)品、相關(guān)配件、使用手冊、防護泡沫、包裝袋等裝入產(chǎn)品包裝盒中。
包裝產(chǎn)品通常很簡單，包括裝盒、粘膠帶、折疊等步驟。
一般產(chǎn)品包裝完全由人工來做，因此花點心思簡化這項工作是很值得的，有利于減少失誤和降低生產(chǎn)成本。
包裝完成后，產(chǎn)品就可以進入銷售渠道，為你創(chuàng)造利潤了。
總結(jié)
設(shè)計、開發(fā)文化全都與無休止的創(chuàng)造力有關(guān)，制造文化則與流程、精準管理、重復性密切相關(guān)。
一個產(chǎn)品從工廠到用戶手中要經(jīng)過大量工作，經(jīng)歷許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)，涉及大量焊接工作、各種測試等。
工序偏差會毀掉產(chǎn)品，造成重大損失，比如產(chǎn)量低下、不良率高等。在工廠里，意料之外的變化和未經(jīng)深思熟慮的改變都很糟糕。
于是，一方面設(shè)計師和開發(fā)者會不斷尋求改變，另一方面工廠則竭力保持一切不變。
要求工廠做出快速響應(yīng)，就與要求設(shè)計師和開發(fā)者按清單辦事一樣難，還可能會導致意見分歧和不愉快的事件發(fā)生。
設(shè)計師/開發(fā)者：
工廠：
對設(shè)計師和開發(fā)者來說，改一個電容只是一件小事，但對工廠來說，這個小小的改動意味著：
此外，設(shè)計師和開發(fā)者一般不了解工廠的運作方式，對于生產(chǎn)中的困難，往往也不會考慮太多。
設(shè)計的產(chǎn)品幾乎不會在自己的辦公室或?qū)嶒炇疫M行組裝，而當產(chǎn)量飛漲時，你會希望生產(chǎn)負責人能想到辦法快速可靠地完成生產(chǎn)工作。
作者：衛(wèi)Sir，公眾號：簡一商業(yè)
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陳原