【CEO特辑】Opcenter助力中国PCB行业实现生产运营智能化转型

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引言 

印制电路板（Printed Circuit Board，简称 PCB）是承载电子元器件并连接电路的桥梁，小到家电、手机，大到探测海洋、宇宙之类的产品，只要存在电子元器件，它们之间的支撑、互联就要使用PCB，因此也被称之为“电子产品之母”。如果把电子产品比作一个生命体， 那么印制电路板就是连接电路流通的脉络骨架。

近年来，由于5G通信技术的演进正在促使通信设施换代和重建，5G建设显著的拉动了PCB产业链的景气度。然而，新兴技术为PCB行业带来巨大商机的同时，也对运营成本和产品质量提出了严峻考验，PCB制造商必须增加产量并满足日益严苛的质量要求和环保督察要求，同时还要考虑直线上升的人工成本和原材料成本。

如今，比起汽车行业和半导体前道工厂来说，PCB制造商的自动化和数字化才刚刚起步。对PCB制造商而言，现在比以往任何时候都更需要考虑如何最好的利用智能化生产运营解决方案，帮助自身提质增效，降低成本。

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Siemens Opcenter 提供PCB行业生产运营智能化解决方案

有哪些因素制约了PCB制造商实现提质增效和降低成本的目标呢？举例来说，在工艺执行方面，InPlan系统的工艺参数无法直接与现场系统无缝对接，纸质的MI流程卡，无法支持设备参数范围的全自动校核。在计划编制方面，生产计划与设备保养计划常常因协调不利而缺乏联动性，传统Excel表格制订计划的方式，对计划临时调整的响应及时性不高，对设备产能信息的掌握做不到科学定量的精准评估等等原因，导致执行效率的低下，运营成本的增加。在质量方面，检验过程中发现的质量问题没有集中的系统进行收集和管理，也没有结构化的分析手段，导致质量问题的响应速度偏慢，重复问题识别的几率也不高，徒增分析成本；传统人工驱动检验作业的方式，不能有效的防范错检漏检状况的发生；另外，现场的质量控制常常是不良品既成事实之后再实施补救，缺少事前预测和事中控制的手段，使得质量成本增加。

针对上述问题，Opcenter提供了全方位智能化的生产运营管理解决方案。

Siemens Opcenter通过高度集成化的可互操作的制造运营管理套件，帮助PCB制造商：

缩短PCB生产周期，提高运营效率

实现在线切换产品，自动下载设备参数，提高生产柔性

自动集成InPlan/InCam的MI数据，转换成MES的产品MI工艺数据，并通过EAP实现参数自动下载

构建全过程数字化质量PDCA管控闭环，持续改善质量

贯彻精益管理思想，实现无纸化、透明化、精细化成本管理，降低成本

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Siemens Opcenter APS助力PCB生产实时柔性化排产

西门子Opcenter APS，是基于有限能力约束及所见即所得的高级计划排程系统。针对极耗人力、时间的人工排定计划，原始而又效率低下的生产计划传递方式等计划与排产体系现状，构建基于约束理论的APS高级计划排程系统。实现精确一键排产，进行多重运算，从成千上万可行性方案中选择最优，并自动分解到人、机，避免因插单、过程异常导致计划无法实现，进而致使计划难以协调的现象。

对于需求不稳订和面对多品种小批量的PCB制造商而言，面向订单的运营模式使得他们需要一个系统来协助平衡能力与负荷或计划量和库存。Opcenter APS提供对车间工序级别的详细排产，实现各工单在不同产线、工段的自动化排产，并优化排产结果。同时APS提供各种算法及自定义算法，使得详细排产能依据不同企业的特定需求建立定制化的排产逻辑。

在西门子成功案中，有PCB企业利用Opcenter APS解决内层线路，外层线路，层压，钻孔等PCB的瓶颈工序的计划算法以及整体的工序的产能平衡，比如后工序设备宕机，需要动态平衡前后工序的产量，以免造成无用的制造和WIP仓库存。

Siemens Opcenter APS通过智能自动计划排产，帮助PCB制造商：

提高计划和排产效率

实时、准确的排产优化了制造资源的利用率

缩短生产准备周期

降低在制品库存，增强对物料采购时间节点的控制能力

定义和管理计划优先级，实现快速插单和撤单处理

可以对各种假设条件进行what-if分析

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Siemens Opcenter MES推进PCB生产运营管理精益化

PCB企业实现生产运营管理精益化的两个核心在于：

第一、制造柔性，通过InPlan/MES/设备的一体化集成，使PCB生产线的工单能够自动切换配方，结合MES的实时派工AGV，真正实现生产现场无人化。

第二、良率，通过MES和设备异常管理机制，减少人为因素对于PCB制作的良率影响，提升工厂的产值。

Siemens Opcenter MES专门为PCB企业量身定制了基于半导体行业标准和规范的解决方案套件，在智能化精益管理思想的指导下，整合多维度的管理信息，以规范的管理流程，对订单计划、物料、在制品、质量等进行精细化管理和控制。Opcenter MES是PCB智能化企业的制造管理平台，对外集成企业ERP的订单和产品数据及工程系统的MI资料，对内整合了Opcenter APS的计划排产和Opcenter QMS质量管理功能，实现了PCB企业数字化制造的IT&OT的集成和业务流，提供及时准确的在制品信息，构建工艺闭环、计划闭环、质量闭环等闭环数字化生产孪生体系。

Siemens Opcenter MES以其自身技术特点，帮助PCB制造商：

快速实施制造执行系统平台，以最大程度提高投资回报率

快速适应不断变化的流程和产品设计

快速而准确地部署制造流程变更

在降低成本的同时提高产量和质量

帮助企业实心多工厂多制造基地的协同制造和高效部署

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Siemens Opcenter Quality提升PCB生产全面质量管理和合规水平

许多PCB制造商为了满足汽车电子制造的质量要求，纷纷导入IATF 16949质量管理体系，按照PDCA戴明环展开质量活动，持续改进质量，加强对可能发生的缺陷进行预防，减少全流程环节上出现的质量波动，降低质量成本。

Opcenter Quality是西门子的质量管理系统QMS，完全符合IATF 16949质量管理体系要求，帮助PCB制造商在通讯、汽车电子、数据中心、高端消费型电子等领域打造全面质量管理，优化内部质量管理流程，实现零缺陷制造。

在质量策划方面，将FMEA和控制计划引入到QMS系统中，能够在系统内显示系统网、功能网和失效网，实现FMEA分析的可视化管理，并能够辅助工程师判断FMEA的完整性和准确性。对FMEA中用到的功能、失效和措施进行知识库管理，将工程师对产品和过程的know-how保留在数据库中，形成宝贵的知识财富。

在质量执行方面，进行电子化的检验计划管理，将检验项目结构化、检验内容标准化，有利于后期的质量数据分析，能够与自动检测设备对接，实现检验结果的自动获取，并能够对异常数据预警并生成内部质量问题，进入到问题解决管理流程中；同时在Opcenter Quality中开发质量检验触发机制，避免了人员由于惰性而漏检或者忘检，实现数据的按时保质录入。另外，通过与Opcenter MES相结合实现在线SPC事前预防质量问题，将良率控制在较高水平。

在质量纠正方面，实现了标准问题解决作业流程的结构化管理，摒弃了以往表单的传递和填写报告的单一问题处理方式，便于快速的数据查询。重复缺陷的快速识别，可有效地提高同类质量问题处理的时效性，并能够进行经验的累积和类似项目的质量水平展开。与FMEA数据关联，可将发生的质量问题作为新的失效模式更新到FMEA中，实现PDCA循环和持续改进。

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Siemens Opcenter PAC无缝集成设备与信息系统

在PCB制造商中，有不少传统企业仍然存在这样的问题：InPlan/InCAM系统的工艺参数还无法自动传递至现场设备；纸质的MI流转卡，无法让设备自动核对参数是否正确；现场老设备较多，设备缺少统一接口，采集数据困难。

Siemens Opcenter PAC为解决上述问题提供设备无缝集成的自动化解决方案，它是一套与Opcenter MES无缝整合的基于半导体制造标准设计的EAP设备自动化平台，可实现与自动化生产线的系统整合，采集设备状态数据、生产过程参数、质量数据、下传数控程序、设备控制参数等，它作为智能工厂中设备与系统的连接纽带，为设备自动化提供运作指令和控制参数。

Siemens Opcenter PAC采用国际半导体设备暨材料协会制定的标准通信协议SECS（Semiconductor Equipment Communications Standard, 半导体设备通信标准）实现半导体设备之间以及半导体设备与信息系统间的集成，这为PCB制造商的高标准和规范化数据通讯提供了模板和参考。

PCB制造商通过实施Siemens Opcenter PAC，可以实现：

自动读取MES的资料设定，将配方下载至设备

远程控制设备开始生产、停止生产、恢复生产，并监视设备运行状态和当前执行的配方

自动定时收集设备点检数据

自动按单件产品收集制程量测数据

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 结语

西门子Opcenter生产运营智能化解决方案已经在不少世界领先的PCB制造企业成功实施，并帮助企业开创生产运营“智能化”的新局面，在摆脱传统的生产运营管理模式，向全面数字化生产运营管理模式迈进的过程中，企业树立起了数字化思维，在企业和供应链范围内建立起一个集成化和协同化的数字化工作环境，改善了生产现场工作的透明度。

在企业需求变化和信息技术进步等因素的作用下，PCB制造企业信息化战略定位发生明显变化。工业数据价值大量释放，激发了企业数字化转型新活力。通过西门子Opcenter端到端的信息共享，构建起“感知——洞察——评估——响应”的数字化闭环机制，引发企业从过去的“功能驱动”向“数据驱动”转变。

在未来，随着数字化生产运营管理解决方案的深化应用，数据资源掌握的多寡及数据管理能力的优劣将成为衡量PCB制造企业软实力和竞争力水平的重要指标。在此也祝愿更多的PCB企业使用西门子Opcenter一体化解决方案打造智能制造标杆工厂。

作者简介

梁乃明

西门子数字化工业软件全球高级副总裁兼大中华区董事总经理

梁乃明（Leo Liang）先生于2012年3月加入西门子数字化工业软件，担任西门子数字化工业软件全球高级副总裁兼大中华区董事总经理职位。西门子数字化工业集团旗下机构西门子数字化工业软件是全球领先的产品生命周期管理（PLM）软件和生产运营管理（MOM）软件、系统与服务提供商，拥有1500万套已发售软件，全球客户数量达170,000余家，公司总部位于美国德克萨斯州普莱诺市。西门子数字化工业软件与企业客户充分合作，提供行业解决方案，帮助他们实现更多的重要创意，保持可持续的竞争优势。