汽車電子時代的自動化技術(shù)

汽車制造商認(rèn)識到，增加車載電子系統(tǒng)的使用是應(yīng)對現(xiàn)今法規(guī)和市場壓力的最佳方法。據(jù)預(yù)測，到2005年汽車電子系統(tǒng)的價值將高達(dá)汽車總值的30%。這對于完全能夠滿足汽車行業(yè)需求的電子制造商來說，蘊藏著巨大的商機；市場需要高品質(zhì)及可靠的產(chǎn)品、成本低廉和交貨及時。這些制造商本身也對制造自動化技術(shù)有苛刻的要求，因而需要與伙伴合作，協(xié)助他們解決所面對的技術(shù)和物流挑戰(zhàn)。

　　全能型技術(shù)

　　大體上，汽車電子子系統(tǒng)開發(fā)商被確定為第一級（TierOne）的元件和子系統(tǒng)裝配供應(yīng)商，他們現(xiàn)在經(jīng)常從那些利用先進(jìn)技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新工藝的專家伙伴那里獲取協(xié)助與支持。這些子系統(tǒng)開發(fā)商面對著巨大的壓力，必須以更低的成本生產(chǎn)更高智能的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)還必須體型輕巧、緊湊和功能可靠。此外，他們還常常需要使用尖端的半導(dǎo)體和裝配技術(shù)。在現(xiàn)實應(yīng)用中，這些系統(tǒng)必須在整個延長的保證期內(nèi)無缺陷地運作，而不論處于怎樣不可想象的惡劣環(huán)境：在發(fā)動機罩蓋下、驅(qū)動牽引車內(nèi)或固定于可在由北極到熱帶的任何地方行駛的車體上。即使在駕駛室內(nèi)，系統(tǒng)也需要能夠抵受沖擊或振動、熱或碳酸飲料的濺出、溫度的變化以及粗心用戶的疏于保養(yǎng)，這些因素對所裝設(shè)系統(tǒng)的質(zhì)量和完整性也帶來了極高的要求。

　　雖然自動裝配技術(shù)可以協(xié)助所有電子市場的制造商提升質(zhì)量和可重復(fù)性，并同時降低成本，尤其是勞動力方面，但汽車供應(yīng)商的情況卻有所不同，他們需要的是特別的解決方案，以應(yīng)對其所面臨的獨特挑戰(zhàn)。本文將討論汽車行業(yè)特有的某些考慮事項。

　　特殊基底

　　通常，用于發(fā)動罩蓋下或其他預(yù)計工作溫度變化很大的場合，如發(fā)動機控制模組的系統(tǒng)等會采用陶瓷基底，因為它具有良好的熱穩(wěn)定性。制造商如考慮以直線自動化的方式裝配這類模組，便須找到能夠滿足陶瓷基底之特殊性能要求的解決方案；在貼裝元件前的基底對位期間，機器視像系統(tǒng)較難識別基準(zhǔn)標(biāo)記。因而可以預(yù)料，使用配置“電筒”型照明裝置裝配機器與配置普通FR4型電路板裝配機器的結(jié)果比較，前者的可重復(fù)性和產(chǎn)量都會降低。極化照明裝置可以獲得較好的結(jié)果，但環(huán)球儀器平臺如HSP（HighSpeedPlacement）或GSM系列所裝配經(jīng)優(yōu)化的多方向照明矩陣與這些陶瓷基底協(xié)作時，將顯著提高其貼裝性能。與FR4電路板相比，陶瓷基底對于電路板傳輸裝置的磨損性較大。環(huán)球儀器已開發(fā)出防止機器過度磨損的不銹鋼套件。

　　多種混合元件及異形元件裝配

　　任何配置于裝配汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)線必須能夠處理多種混合元件，將其送入生產(chǎn)線，并維持高效率的機器正常運行時間。例如，針對即將推出的42V配電系統(tǒng)的熔絲盒電路板或母線的制造生產(chǎn)線將能夠進(jìn)行以下的操作：在電路板的兩側(cè)壓裝端子刀片；貼裝少量的SOIC、通用半導(dǎo)體器件及表面貼裝20A繼電器。新的生產(chǎn)線配置可能會將終端插入機器與其他機器結(jié)合，如環(huán)球儀器的GSM平臺，但規(guī)劃人員還須考慮可能出現(xiàn)的產(chǎn)品構(gòu)成，以及每種產(chǎn)品的產(chǎn)量和復(fù)雜性問題。

　　其他子系統(tǒng)可能需要貼裝大型或異形元件，如電機激勵器、繼電器或汽車專用連接器。其貼裝要求受汽車電子連接器的影響而種類繁多；雖然實施標(biāo)準(zhǔn)化可在未來減少的零件數(shù)目，但是，今天的第一級裝配商可能需要處理數(shù)以千計的零件編號，以涵蓋其客戶要求的所有連接器和終端類型。

　　實現(xiàn)異形元件貼裝的最佳解決方案依賴于元件的數(shù)量，并決取于是否能應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)的貼裝平臺如環(huán)球儀器的GSM靈活貼裝平臺，以及可否在目標(biāo)周期時間內(nèi)完成貼裝。元件尺寸和送料器類型，或?qū)Ω咚偕a(chǎn)線要求等因素，可以決定是否有需要添加貼裝機器或使用專門的異形元件裝配功能。解決方案供應(yīng)商具備配置最佳解決方案的能力將是最理想的方式。

　　另一項選擇是環(huán)球儀器的新型GSMGenesis機器，可在某些情況下實現(xiàn)全平臺解決方案，尤其是需要較多異形元件和大型部件的時候，或要求小或中等批量生產(chǎn)的場合。目前，GSMGenesis機器適用于20000～40000cph的制造周期速率，未來的改進(jìn)將使GSMGenesis的速度更快，但環(huán)球儀器的HSP系列高速貼裝機器則是需要更高周期速率應(yīng)用的最佳解決方案。

　　另外，駕駛者和乘客信息系統(tǒng)如收音機/CD播放機、GPS導(dǎo)航或集成通信/多媒體系統(tǒng)等可能帶來同樣的挑戰(zhàn)，若與42V配電模塊或發(fā)動機控制器等其他系統(tǒng)相比，將需要更多數(shù)量的元件。這里的挑戰(zhàn)是結(jié)合高速貼裝和靈活精密貼裝能力，優(yōu)化生產(chǎn)能力和降低設(shè)備的資產(chǎn)成本。

　　機殼的最終裝配

　　大多數(shù)汽車電子子系統(tǒng)，特別是發(fā)動機控制、ABS、動力方向盤、牽引控制和其他功能的控制單元，均被裝入耐熱、防水、防冷凝或防振動的機殼內(nèi)。為了便于控制和保證質(zhì)量，即使勞動力的成本較低，這些機殼的裝配也采用完全自動化方式?？芍匦屡渲玫难b配解決方案，如環(huán)球儀器的Polaris多工藝裝配單元，提供具成本效益和靈活的制造方法以滿足許多最終裝配的要求。

這是Polaris伺服夾裝單元的改進(jìn)型款，專為進(jìn)行異形元件貼裝而設(shè)計，具有符合標(biāo)準(zhǔn)的工具接口，容許多種工具附件進(jìn)行互換以實現(xiàn)各種最終裝配功能，包括裝配機殼、涂敷密封劑或貼裝膠、視像檢查、擰螺釘，以及許多其他功能。對于外包業(yè)務(wù)供應(yīng)商或任何需要生產(chǎn)高度混合的產(chǎn)品裝配商而言，其產(chǎn)量相對較低，或需要重新分配生產(chǎn)線以履行特殊合同，這將是一項功能強大的選擇。

　　可用性

　　任何期望在汽車工業(yè)領(lǐng)域爭取定單的制造商，必須具備有效的元件和電路板級可用能力。這主要適用于安全關(guān)鍵性系統(tǒng)，如防抱死剎車和牽引控制，以及氣囊等二級安全設(shè)備。這些系統(tǒng)可以非常復(fù)雜和多功能；例如，全面的氣囊控制器將包括氣囊開啟、氣流控制、預(yù)碰撞探測、乘客探測、翻滾探測和加速度探測。這些系統(tǒng)在當(dāng)今的新型轎車上幾乎已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，加上新的安全措施將不斷出現(xiàn)，包括在汽車意外中行人保護的機械裝置。

　　但可用性不只局限于車載電子系統(tǒng)的安全性能方面。車載無線電、導(dǎo)航、遠(yuǎn)程信息處理，以及蜂窩電話系統(tǒng)等，雖然未被視為關(guān)鍵的安全性因素，但并不能保證產(chǎn)品不會被退回而產(chǎn)生巨額的支出；有缺陷的部件或可能有缺陷的部件都不能夠通過驗收檢查并裝配到系統(tǒng)內(nèi)。這也同樣適用于進(jìn)入高端商務(wù)汽車的高速互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

　　環(huán)球儀器的Dimensions制造自動化軟件套裝包括專為簡化可用性而設(shè)計的功能。Dimensions制造監(jiān)控模塊（DDM）可支持元件和電路板級條形碼跟蹤，通過查詢基于缺陷元件日期代碼的SQL數(shù)據(jù)庫，即可找出裝有缺陷元件的電路板。擁有快速檢測和識別有關(guān)缺陷元件的能力，便可阻止具有潛在缺陷的產(chǎn)品出廠。這項低成本的選項可帶來龐大的回報，因為使用退回產(chǎn)品機制的成本，可能比整條裝配線的價格高出許多。

　　物流

　　對于汽車工業(yè)的各級制造商而言，成本和效率是生存的關(guān)鍵。為了與客戶和供應(yīng)商的運作相配合，電子制造商必須采用精簡的制造策略。

　　根據(jù)密歇根大學(xué)的研究，汽車制造商可以通過實現(xiàn)供應(yīng)鏈內(nèi)補給過程的自動化，將公司的庫存降低高達(dá)60%，交易成本降低多達(dá)75%。為此，整個汽車行業(yè)的廠商包括電子制造商，都在應(yīng)用第三方供應(yīng)鏈軟件，集成各種標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模塊，包括應(yīng)收貨物、應(yīng)付帳目、總分類帳和采購。環(huán)球的Dimensions軟件可以方便地與這些解決方案配合使用。例如，Dimensions物流模塊（DLM）使得企業(yè)管理層可讀取工廠車間的信息，如收集生產(chǎn)線已用元件和現(xiàn)用元件的庫存信息，以及車間內(nèi)送料器和存貨的位置。這是反映真實耗材信息的實時數(shù)據(jù)，可供企業(yè)管理系統(tǒng)使用，以便更有效地提升采購操作和管理庫存。

　　未來的融合

　　自從車輛開始配置車載無線電、電動窗和中央門鎖系統(tǒng)以來，汽車電氣和電子子系統(tǒng)的市場便不斷增長。今天，汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)和建立存在著龐大的發(fā)展空間，目標(biāo)是能使汽車更易于操控、適于銷售、更安全和更便于路政管理部門的監(jiān)控。新興技術(shù)的一些例子包括有線駕駛和有線煞車(x-by-wire)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息處理、先進(jìn)的自動傳輸、車道偏離警告、碰撞探測和避免，以及智能化車輛號碼牌；當(dāng)然還有混合和全電子載客車輛系統(tǒng)。
因此，汽車制造商要求子系統(tǒng)供應(yīng)商提供如消費電子類產(chǎn)品的價格和物流服務(wù)，并結(jié)合與航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域類似的先進(jìn)技術(shù)——高可靠性和元件級的可用性。

　　達(dá)到這個融合要求，生產(chǎn)線需具備高度自動化、能裝貼各種類型和規(guī)格的元件，而且靈活性高，能滿足更大規(guī)模的生產(chǎn)量和產(chǎn)品混合的要求。第一級供應(yīng)商和新的汽車技術(shù)專家已發(fā)現(xiàn)，與汽車制造專家合作，能夠從各式平臺中配置出最佳的解決方案來實現(xiàn)高速、靈活和精密的電子制造能力，使廠商受益良多。

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