一种smt闭环集成优化系统及其优化方法
【专利摘要】本发明公开一种SMT闭环集成优化系统及其优化方法，包括：数据采集模块、贴片机性能评价模块、集成优化模块和数据库管理模块。在SMT生产线启动时，先通过集成优化模块获取贴片机的性能指数并且结合PCB信息得到平衡优化方案，通过该平衡优化方案分配生产计划。同时在SMT生产线贴片机运行生产过程中，采集贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数，获取贴片机的性能指数，并且反馈到集成优化模块，作为下一次SMT生产线启动时获取平衡优化方案时选取贴片机的参考依据。另外本发明在出现突发事件的情况下执行重优化。本发明将贴片机的性能以及PCB信息考虑在优化过程中，提高了整个SMT生产线的生产效率和稳定性。
【专利说明】一种SMT闭环集成优化系统及其优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面贴装技术(Surface Mount Technology, SMT)与计算机辅助管理相结合的【技术领域】，特别涉及一种SMT闭环集成优化系统及其优化方法。
【背景技术】
[0002]SMT是直接将电子元器件自动贴装在印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)上，然后用焊料使元器件与PCB形成良好机械和电气连接的电子组装技术，是电子制造中的广泛应用的技术。SMT生产线主要由检测设备、印刷设备、贴片机、焊接设备、清洗设备等构成。
[0003]近年来，电子组装产业飞速发展，为满足市场需求，很多电子制造产业越来越注重SMT生产线的生产效率。在整个生产过程中，元器件贴装属于关键工序，贴片机性能的发挥将影响整条生产线的生产效率，贴片机的贴装速度决定了整条生产线的工作速度，成品质量的好坏很大程度上与贴片机贴装质量有关。因此，如何提高贴片机的工作性能是业内关注的热点。
[0004]在SMT生产线中，为了提高贴装速度与质量，一般情况下会设置多台贴片机。由于多台贴片机的存在，如何更优的分配每台贴片机的贴片生产计划，即多机平衡优化问题，这是提高SMT生产线工作效率的主要问题。
[0005]贴片机在运行时，受到环境、机械磨损等因素的影响，或由于贴片压力不稳定、吸嘴破损等因素，会导致歪片、元件漏贴等突发事件产生，为了保证贴片质量，应及时调整歪片、补贴漏掉的元件，就需要对现运行的生产计划进行临时调整，即存在重优化问题。
【发明内容】
[0006]本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种SMT闭环集成优化系统，该系统能监测和分析贴片机的工作性能，结合贴片机性能合理安排贴片生产计划，解决了多台贴片机的平衡优化问题，提高了整个SMT生产线的生产效率和稳定性。
[0007]本发明的第二目的在于提供一种上述SMT闭环集成优化系统的优化方法。
[0008]本发明的第一目的通过下述技术方案实现:一种SMT闭环集成优化系统，包括:
[0009]数据采集模块，用于采集贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数；
[0010]贴片机性能评价模块，用于对数据采集模块采集到的贴片机运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数进行综合分析，获取到贴片机的性能指数，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价；
[0011]集成优化模块，用于根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机的性能指数获取SMT生产线中各贴片机的性能指数，并且结合PCB信息和各贴片机配置参数获取到平衡优化方案，根据该平衡优化方案分配生产计划；
[0012]数据库管理模块，用于存储和管理数据采集模块采集的贴片机贴装运行过程中的物理参数、贴片机生产过后的贴片质量参数、贴片机性能评价模块获取的贴片机的性能指数以及集成优化模块所得到的生产计划。
[0013]优选的，所述数据采集模块采集的贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；所述贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差；PCB信息包括贴片机总任务量和贴片类型。
[0014]更进一步的，所述贴片机性能评价模块包括:
[0015]SPC统计分析模块，用于通过SPC统计分析方法对数据采集模块采集到的贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程控制图，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk ；
[0016]综合效益计算模块，用于根据数据采集模块采集到的贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE ；
[0017]综合性能评价模块，用于根据数据采集模块采集到的贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数Cpk、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价。
[0018]优选的，所述集成优化模块包括平衡优化模块:用于根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机的性能指数，结合PCB信息和各贴片机配置参数来选择投入运行的贴片机，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划。
[0019]更进一步的，所述集成优化模块还包括重优化模块，用于在贴片机运行过程中发生突发事件影响原优化方案时重置优化方案，执行重优化，得到临时优化生产计划。
[0020]本发明的第二目的通过下述技术方案实现，一种SMT闭环集成优化系统的优化方法，包括以下步骤:
[0021]S1、在SMT生产线启动时，集成优化模块获取SMT生产线中各贴片机的性能指数，并且结合PCB信息和各贴片机配置参数选取STM生产线投入运行的贴片机，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划，贴片机依据生产计划执行贴片任务；
[0022]S2、SMT生产线中各贴片机按照生产计划运行，数据采集模块采集贴片机贴装运行过程中的物理参数以及生产过后的贴片质量参数；
[0023]S3、贴片机性能评价模块对数据采集模块采集到的贴片机贴装运行的物理参数和生产过后的贴片质量参数进行综合分析，获取SMT生产线各贴片机的性能指数，对贴片机性能进行评价，并且将获取到的各贴片机的性能指数反馈给集成优化模块，作为下一次SMT生产线启动时获取平衡优化方案的参考依据。
[0024]优选的，所述步骤S2中同时执行以下步骤:在SMT生产线贴片机运行生产过程中，检测贴片机的运行状态，根据贴片机的运行状态判断是否发生突发事件，若发生突发事件需要调整原平衡优化方案，则执行重置优化，得到临时生产计划，所述平衡优化方案和重优化方案均采用协同进化算法进行获取。
[0025]优选的，所述步骤S2中贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；贴片机生产过后的贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差；PCB信息包括贴片机总任务量和贴片类型。
[0026]所述步骤S3中贴片机的性能指数获取过程如下:
[0027]S3-1、通过SPC统计分析方法对贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程控制图，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk ；
[0028]S3-2、根据贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE ；
[0029]S3-3、根据贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数(^、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数P对贴片机工作性能进行评价，得到贴片机工作性能评价结果。
[0030]优选的，所述步骤S3-1中贴片机贴片的过程能力指数Cpk为:
[0031]Cpk= (l-k)Cp,
[0032]Cp = (USL-LSL) /6 σ ；
[0033]其中k为中心偏移系数，USL、LSL为控制上限与控制下限，σ为样本标准差；
[0034]所述步骤S3-2中综合效益指标OEE由使用效率ΕΑ、性能效率Ep和合格品率Eq三个基本元素构成；
[0035]OEE = Ea.Ep.Eq,
[0036]Ea = Ta/Tt，
[0037]Ep = E0.Ee,
[0038]E0 = N.Ct/Ta，
[0039]Ee = Ct/Ca,
[0040]Eq = Nq/Nt ；
[0041]其中Ta为贴片机实际工作时间，等于贴片机贴片时间，Tt为贴片机可工作时间；Ε0为生产效率，Ct为每件产品的理论加工周期，N为贴片机加工板数；ΕΚ为速度效率，Ca为实际加工周期，即贴片机实际完成一个贴装任务量所需的时间；Nq为合格PCB板品数量；
[0042]所述步骤S3-3中飞片率P、实际产能AC以及贴片机的性能指数P分别为:
[0043]P = N1/NX100%,
^ Λ, Y 3600
[0044]AL =----，
丄a
[0045]P = 25% P +25% AQ+25% Cpkl+25% OEE ；
[0046]其中N为贴片机贴装元件总数，N1是贴片机丢弃元件总数，Ta为贴片机贴片时间，AC1, Cpkl是对AC和Cpk分别进行归一化处理后的值。
[0047]更进一步的，贴片机的性能指数P介于0-1之间，其中当贴片机的性能指数P ^ 0.9，贴片机综合性能判断为优良；当0.8 < P〈0.9，贴片机综合性能判断为良好；当0.7 ( P〈0.8，贴片机综合性能判断为一般；当P〈0.7，贴片机综合性能判断为差；
[0048]所述步骤SI中当SMT生产线为首次启动运行时，集成优化模块获取的各贴片机的性能指数均为0.8，即在SMT生产线为首次启动运行时，默认为每台贴片机性能良好，此时贴片机的选择时根据PCB信息顺次选取投入使用的贴片机。
[0049]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0050](I)本发明根据PCB信息，结合贴片机的性能指数选取STM生产线投入运行的贴片机，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划，贴片机依据生产计划执行贴片任务，即将元器件分配到各个贴片机，在每台贴片机上合理分配喂料器、吸嘴、优化元器件拾取和贴装顺序，使生产计划达到最优、理论贴装所需时间最短。其中本发明在SMT生产线贴片机每次按照计划运行时，获取贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数，根据贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数统计分析结果获取贴片机的性能指数，并且反馈到集成优化模块，作为下一次SMT生产线启动时获取平衡优化方案时选取贴片机的参考依据。本发明将贴片机的性能以及PCB信息同时考虑在优化过程中，提高了整个SMT生产线的生产效率和稳定性，并且提高了 SMT生产线生产的产品质量，全面提升了 SMT生产线的综合效益。
[0051](2)本发明在SMT生产线贴片机运行生产过程中，检测贴片机的运行状态，根据贴片机的运行状态判断是否发生突发事件，若发生突发事件需要调整原平衡优化方案，则通过重优化方案得到临时优化方案，执行重置优化，迅速调整当前正在执行的优化方案，使贴片调整时间尽可能短，不影响整条SMT生产线的快速正常运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1是典型的SMT生产流程和设备配置结构框图。
[0053]图2是本发明SMT闭环集成优化系统的结构组成框图。
[0054]图3是本发明SMT闭环集成优化系统的优化方法流程图。
[0055]图4是本发明SMT闭环集成优化系统的实施活动图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0057]实施例
[0058]如图1所示为典型的SMT生产流程和设备配置，主要包括PCB板的来料检测、印刷、贴装、焊接、清洗和下料检测6道工序，由检测设备、印刷设备、贴片机、焊接设备、清洗设备等共同完成PCB板的印刷、贴装、焊接、清洗、成品检测过程。
[0059]如图2所示，本实施例公开了一种SMT闭环集成优化系统，包括数据采集模块、贴片机性能评价模块、集成优化模块和数据库管理模块。
[0060]本实施例的数据采集模块通过贴片机系统监测直接采集贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数；其中贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；贴片机生产过后的贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差。
[0061]本实施例的贴片机性能评价模块用于对数据采集模块采集到的贴片机贴装运行的物理参数和生产过后的贴片质量参数进行统计分析，获取到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价；其中本实施例的贴片机性能评价模块包括SPC统计分析模块、综合效益计算模块和综合性能评价模块。其中:
[0062]SPC统计分析模块通过SPC统计分析方法对数据采集模块采集到的贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程中的控制图P图、nP图等，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk。
[0063]综合效益计算模块根据数据采集模块采集到的贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE。
[0064]综合性能评价模块根据数据采集模块采集到的贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数Cpk、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价，其中指数P介于0-1之间。当贴片机的性能指数P > 0.9，贴片机综合性能判断为优良，能很好的完成贴片任务，贴片速度快、精度高，次品率低；当0.8 < P〈0.9，贴片机综合性能判断为良好，能较好完成贴片任务，贴片速度较快、精度较高，合格率较高；当0.7 < P〈0.8，贴片机综合性能判断一般，可以完成贴片任务，合格率能达到一般要求，但速度较慢、贴片精度不高；当P〈0.7，贴片机综合性能判断为差，次品率高，不能完成贴片任务。
[0065]本实施例的集成优化模块根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机的性能指数P,并且结合贴片机总任务量、贴片类型以及各贴片机配置参数等信息获取到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划；本实施例的集成优化模块包括平衡优化模块和重优化模块。其中:
[0066]平衡优化模块根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机性能指数，结合贴片机总任务量、贴片类型以及各贴片机配置参数等信息来选择投入运行的贴片机，其中优先选择贴片机的性能指数高且稳定的贴片机投入运行，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划，贴片机依据生产计划执行贴片任务。即将元器件分配到各个贴片机，在每台贴片机上合理分配喂料器、吸嘴，优化元器件拾取和贴装顺序，使生产计划达到最优、理论贴装所需时间最短。
[0067]重优化模块在贴片机运行过程中发生元器件漏贴等突发事件影响原优化方案时重置优化方案，执行重优化，得到临时优化方案。当贴片机发生元器件漏贴时，系统迅速执行重优化，通过协同进化算法迅速计算漏贴元器件的插放位置，将漏贴元件安排在正在执行的贴装顺序的合适位置，使贴片调整时间最短，使之不影响整条生产线的快速正常运行。
[0068]其中本实施例中平衡优化模块和重优化模块均采用协同进化算法获取平衡优化方案和重优化方案。根据贴片机工作原理，建立吸嘴配置优化模型以及兼顾喂料器分配和元器件拾贴顺序的集成优化数学模型，利用线性规划求解吸嘴配置优化模型，基于协同进化原理，采用交叉、变异等进化策略对喂料器分配和元器件拾贴顺序进行协同优化，产生优化方案，使得贴装头在贴装过程中的移动路径最小。
[0069]本实施例数据库管理模块用于存储和管理数据采集模块采集的贴片机贴装运行过程中的物理参数、生产过后的贴片质量参数、贴片机性能评价模块获取的贴片机的性能指数以及集成优化模块所得到的平衡优化方案。存储本实施例优化系统上述模块对数据分析时产生中间的数据和分析结果，并且能够对数据进行查询、筛选以及对数据进行预处理，以便进行数据分析。
[0070]如图3所示，本实施例还公开了一种SMT闭环集成优化系统的优化方法，包括以下步骤:
[0071]S1、在SMT生产线启动时，集成优化模块的平衡优化模块获取SMT生产线中各贴片机的性能指数P，并且结合PCB信息和各贴片机配置参数选取STM生产线投入运行的贴片机，其中平衡优化模块首先选择性能良好且稳定的贴片机投入运行，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划，贴片机依据生产计划执行贴片任务。其中本步骤中的PCB信息主要包括贴片机总任务量和贴片类型。
[0072]S2、SMT生产线中各贴片机按照生产计划运行，在SMT生产线贴片机运行生产过程中，检测贴片机的运行状态，根据贴片机的运行状态判断是否发生元器件漏贴灯突发事件，若发生突发事件需要调整原平衡优化方案，则根据具体发生的突发事件执行重置优化得到临时生产计划。同时数据采集模块采集贴片机贴装运行过程中的物理参数以及生产过后的贴片质量参数；贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；贴片机生产过后的贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差。
[0073]S3、贴片机性能评价模块对数据采集模块采集到的贴片机贴装运行的物理参数和贴片质量参数进行综合分析，获取SMT生产线各贴片机的性能指数P，根据各贴片机的性能指数P绘制出曲线图，对贴片机性能进行评价，并且将获取到的各贴片机的性能指数P反馈给集成优化模块，作为下一次SMT生产线启动时获取平衡优化方案时选取贴片机的参考依据，并对根据贴片机的性指数对贴片机自身性能进行评估。
[0074]本实施例步骤SI中当SMT生产线为首次启动运行时，各个贴片机的性能指数P并未获取，系统默认集成优化模块获取的各贴片机的性能指数P均为0.8，即认为每台贴片机性能优良，均可投入运行，此时贴片机的选择仅根据PCB信息顺次选取生产线中的贴片机。当SMT生产线为非首次启动运行时，本实施例通过步骤S3能够获取到各贴片机在SMT生产线每次运行后的性能指数P，并且绘制成曲线图，在SMT生产线进行新的PCB板生产时，根据PCB信息和各贴片机的性能指数曲线图选择性能良好且稳定的贴片机投入运行。在本实施例中对于获取的贴片机性能指数p〈0.7的贴片机，综合性能差，次品率高，系统发出警报，并提示操作人员对该贴片机进行检修与调试；另外对于贴片机的性能指数曲线下滑的贴片机，说明长期运行中由于机械磨损等原因造成贴片机性能下滑，系统发出警报，提示操作人员对该贴片机进行及时维护和保养。
[0075]本实施例步骤S3中贴片机的性能指数P获取过程如下:
[0076]S3-1、通过SPC统计分析方法对贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程控制图P图和NP图，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk，其中贴片机贴片的过程能力指数Cpk为:
[0077]Cpk= (l-k)Cp,
[0078]Cp = (USL-LSL) /6 σ ；
[0079]其中k为中心偏移系数，USL、LSL为控制上限与控制下限，σ为样本标准差。
[0080]S3-2、根据贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE ;本实施例综合效益指标OEE由使用效率Ea、性能效率Ep和合格品率Eq三个基本元素构成；
[0081]OEE = Ea.Ep.Eq,
[0082]Ea = Ta/Tt，
[0083]Ep = E0.Ee,
[0084]E0 = N.Ct/Ta，
[0085]Ee = Ct/Ca,
[0086]Eq = Nq/Nt ；
[0087]其中Ta为贴片机实际工作时间，等于贴片机贴片时间，Tt为贴片机可工作时间；Ε0为生产效率，Ct为每件产品的理论加工周期，N为贴片机加工板数；ΕΚ为速度效率，Ca为实际加工周期，即贴片机实际完成一个贴装任务量所需的时间；Nq为合格PCB板品数量。
[0088]S3-3、根据贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数(^、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数P对贴片机工作性能进行评价，得到贴片机工作性能评价结果。其中本步骤中获取的飞片率P、实际产能AC以及贴片机的性能指数P分别为:
[0089]P = N/NX 100%,
,V X 3600
[0090]扎=--------，
[0091]P = 25% P +25% AQ+25% Cpkl+25% OEE ；
[0092]其中N为贴片机贴装元件总数，N1是贴片机丢弃元件总数，Ta为贴片机贴片时间，AC1, Cpkl是对AC和Cpk分别进行归一化处理后的值。
[0093]其中在本实施例执行上述步骤时，本实施例系统存储和管理贴片机贴装运行过程中的物理参数、贴片质量参数、贴片机性能评价模块获取的贴片机的性能指数以及集成优化模块所得到的生产计划。
[0094]如图4所示，本实施例的SMT闭环集成优化系统的实施活动图，描述了实现系统功能所进行的活动与交互，以及这些活动的执行顺序。
[0095]其中，操作人员、SMT闭环集成优化系统和贴片机系统三个方框代表了三个泳道，泳道中的活动表示了各自的职能和进行的操作。系统完成业务的活动顺序如下所述:首先由操作人员触发业务的开始，输入密码和账号进行身份验证，验证正确后进入系统操作，由操作人员检查各设备状态，导入PCB板设计文件，将PCB板信息输入系统数据库；通过平衡优化模块产生集成优化方案，由此选择投入运行的贴片机，给选择的贴片机分配生产计划，执行贴片生产计划开始贴片；运行时，采集贴片机过程数据(包括贴片机关键物理参数和贴片质量参数)，通过监控贴片过程数据、统计缺陷数据(贴片机丢弃元件数、贴片机贴装误差)；一方面，通过对采集的数据进行统计分析，对贴片机的性能进行评价和产生预警，将所得到的设备性能参数反馈回闭环优化模型和算法，给出新的优化方案，根据预警的危害程度产生警报，通知操作人员处理警报。另一方面根据系统是否出现漏贴等突发事件，判断是否需要对优化方案进行调整，执行重优化，产生临时优化方案，缩短贴片调整时间。在生产结束时统计生成报表，操作结束。
[0096]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种SMT闭环集成优化系统，其特征在于，包括: 数据采集模块，用于采集贴片机贴装运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数； 贴片机性能评价模块，用于对数据采集模块采集到的贴片机运行过程中的物理参数和生产过后的贴片质量参数进行综合分析，获取到贴片机的性能指数，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价； 集成优化模块，用于根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机的性能指数获取SMT生产线中各贴片机的性能指数，并且结合PCB信息和各贴片机配置参数获取到平衡优化方案，根据该平衡优化方案分配生产计划； 数据库管理模块，用于存储和管理数据采集模块采集的贴片机贴装运行过程中的物理参数、贴片机生产过后的贴片质量参数、贴片机性能评价模块获取的贴片机的性能指数以及集成优化模块所得到的生产计划。
2.根据权利要求1所述的SMT闭环集成优化系统，其特征在于，所述数据采集模块采集的贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；所述贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差；PCB信息包括贴片机总任务量和贴片类型。
3.根据权利要求2所述的SMT闭环集成优化系统，其特征在于，所述贴片机性能评价模块包括: SPC统计分析模块，用于通过SPC统计分析方法对数据采集模块采集到的贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程控制图，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk ； 综合效益计算模块，用于根据数据采集模块采集到的贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE ； 综合性能评价模块，用于根据数据采集模块采集到的贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数Cpk、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数对贴片机工作性能进行评价。
4.根据权利要求1所述的SMT闭环集成优化系统，其特征在于，所述集成优化模块包括平衡优化模块:用于根据贴片机性能评价模块反馈的贴片机的性能指数，结合PCB信息和各贴片机配置参数来选择投入运行的贴片机，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划。
5.根据权利要求4所述的SMT闭环集成优化系统，其特征在于，所述集成优化模块还包括重优化模块，用于在贴片机运行过程中发生突发事件影响原优化方案时重置优化方案，执行重优化，得到临时优化生产计划。
6.一种基于权利要求1所述的SMT闭环集成优化系统的优化方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、在SMT生产线启动时，集成优化模块获取SMT生产线中各贴片机的性能指数，并且结合PCB信息和各贴片机配置参数选取STM生产线投入运行的贴片机，然后对生产计划进行优化，得到平衡优化方案，根据该平衡优化方案针对投入运行的各贴片机分配生产计划，贴片机依据生产计划执行贴片任务； 52、SMT生产线中各贴片机按照生产计划运行，数据采集模块采集贴片机贴装运行过程中的物理参数以及生产过后的贴片质量参数； 53、贴片机性能评价模块对数据采集模块采集到的贴片机贴装运行的物理参数和生产过后的贴片质量参数进行综合分析，获取SMT生产线各贴片机的性能指数，对贴片机性能进行评价，并且将获取到的各贴片机的性能指数反馈给集成优化模块，作为下一次SMT生产线启动时获取平衡优化方案的参考依据。
7.根据权利要求6所述的SMT闭环集成优化方法，其特征在于，所述步骤S2中同时执行以下步骤:在SMT生产线贴片机运行生产过程中，检测贴片机的运行状态，根据贴片机的运行状态判断是否发生突发事件，若发生突发事件需要调整原平衡优化方案，则执行重置优化，得到临时生产计划，所述平衡优化方案和重优化方案均采用协同进化算法进行获取。
8.根据权利要求6所述的SMT闭环集成优化方法，其特征在于，所述步骤S2中贴片机贴装运行过程中的物理参数包括贴片压力、实际完成一个贴装任务量所需的时间、贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间和贴片机贴片时间；贴片机生产过后的贴片质量参数包括贴片机丢弃元件数、检测贴装合格板数和贴片机贴装误差；PCB信息包括贴片机总任务量和贴片类型； 所述步骤S3中贴片机的性能指数获取过程如下: S3-1、通过SPC统计分析方法对贴片压力、贴片误差、实际完成一个贴片任务量所需的时间进行统计分析，绘制贴片生产过程控制图，计算贴片机贴片的过程能力指数Cpk ； S3-2、根据贴片机故障等待时间、贴片机可工作时间、贴片机贴片时间、检测贴装合格板数和实际完成一个贴装任务量所需的时间，结合贴片机加工板数、贴片机理论贴装速度和贴片机贴装元件数，获取贴片机工作运行的综合效益指标OEE ； S3-3、根据贴片机丢弃元件数、贴片机贴片时间，结合贴片机贴装元件数和理论贴装速度，获取表征贴片机的飞片率P以及实际产能AC;然后针对贴片机过程能力指数Cpk、综合效益指标0ΕΕ、飞片率P和实际产能AC分配权重，综合得到贴片机的性能指数P，通过贴片机的性能指数P对贴片机工作性能进行评价，得到贴片机工作性能评价结果。
9.根据权利要求8所述的SMT闭环集成优化方法，其特征在于，所述步骤S3-1中贴片机贴片的过程能力指数Cpk为:
Cpk= (l-k)Cp,
Cp = (USL-LSL) /6 O ； 其中k为中心偏移系数，USL、LSL为控制上限与控制下限，σ为样本标准差； 所述步骤S3-2中综合效益指标OEE由使用效率Ea、性能效率Ep和合格品率Eq三个基本元素构成；
OEE = Ea.Ep.Eq，
Ea = Ta/Tt，
Ep = E0.Ee,
E0 = N.Ct/Ta，
Er = Ct/ca，
Eq = Nq/Nt ; 其中Ta为贴片机实际工作时间，等于贴片机贴片时间，Tt为贴片机可工作时间为生产效率，Ct为每件产品的理论加工周期，N为贴片机加工板数；EK为速度效率，Ca为实际加工周期，即贴片机实际完成一个贴装任务量所需的时间；Nq为合格PCB板品数量； 所述步骤S3-3中飞片率P、实际产能AC以及贴片机的性能指数P分别为: P = N1/NX100%,
….-V X 3600 AC =-，
Ta
P = 25% P +25% AQ+25% Cpkl+25% OEE ； 其中N为贴片机贴装元件总数，N1是贴片机丢弃元件总数，Ta为贴片机贴片时间，AC1,Cpkl是对AC和Cpk分别进行归一化处理后的值。
10.根据权利要求9所述的SMT闭环集成优化方法，其特征在于，贴片机的性能指数P介于0-1之间，其中当贴片机的性能指数P > 0.9，贴片机综合性能判断为优良；当.0.8 ≤ P〈0.9，贴片机综合性能判断为良好；当0.7 < P〈0.8，贴片机综合性能判断为一般；当P〈0.7，贴片机综合性能判断为差； 所述步骤SI中当SMT生产线为首次启动运行时，集成优化模块获取的各贴片机的性能指数均为0.8。
【文档编号】H05K3/30GK104200316SQ201410425096
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】位永恒, 罗家祥, 胡跃明 申请人:华南理工大学