工業(yè)工程設(shè)計： 基于PDM的PCB生產(chǎn)過程控制研究

1、畢業(yè)論文(設(shè)計)論文（設(shè)計）題目Title Of Thesis（Design） 基于PDM的PCB生產(chǎn)過程控制研究 基于PDM的PCB生產(chǎn)過程控制研究The Study of Product Process Control of PCB Based on PDM 基于PDM的PCB生產(chǎn)過程控制研究摘要：本設(shè)計以文成線路板有限公司為背景，首先詳細闡述了PDM與過程控制的可行性和必要性。運用PDM與工業(yè)工程的相關(guān)理論對該公司的PCB生產(chǎn)過程控制作了深入研究，對公司當前存在的板面擦花、開/短路、線幼等質(zhì)量問題運用5M1E方法以及質(zhì)量工具作了細致分析，找出了關(guān)鍵問題并確定了關(guān)鍵工序，通過PDM系統(tǒng)對生

2、產(chǎn)全過程進行有效地閉環(huán)質(zhì)量控制，使PCB的不合格率從原來的14.8%下降到了5.8%，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞：PDM 過程控制 過程能力 The Study of Product Process Control of PCB Based on PDMAbstract This design bases on the background of Wencheng PCB CO.LTD. First, the design illustrates the practicality and necessity of PDM controlling process; then, it has mad

3、e an in-deep study of PCB producing process using PDM and industrial engineering theory, also, made an analysis of the existing problems, such as open/short-circuit and so on, using 5M1E method and quality tools, identified the crucial problems and the critical processes; last, the failure rate of P

4、CB has fallen from 14.8% to 5.8%, through the useful close-loop quality control of all-process by means of PDM system, gaining a perfect result.Keywords PDM Process Control Process Capability目錄1 緒論11.1 設(shè)計背景11.2 設(shè)計研究的意義11.2.1 PDM技術(shù)給企業(yè)帶來的優(yōu)勢11.2.2 選題的意義21.3 設(shè)計的主要內(nèi)容22 PDM技術(shù)32.1 PDM的內(nèi)涵32.2 PDM的體系結(jié)構(gòu)32.3 P

5、DM的功能特點42.3.1 電子倉庫和文檔管理42.3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理52.3.3 工作流和項目管理62.3.4 分類及檢索管理63 基于PDM的過程質(zhì)量控制的實現(xiàn)73.1 產(chǎn)品生產(chǎn)過程及其質(zhì)量控制問題73.2 基于PDM的質(zhì)量管理系統(tǒng)框架模型73.3 基于PDM的質(zhì)量管理功能模型83.4 PDM系統(tǒng)集成技術(shù)支持下產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的實現(xiàn)93.4.1 閉環(huán)質(zhì)量控制結(jié)構(gòu)93.4.2 產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的實現(xiàn)途徑93.5 產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的方法選擇分析103.5.1 工序質(zhì)量控制方法103.5.2 過程質(zhì)量控制方法114 中山文成電路板有限公司質(zhì)量管理現(xiàn)狀134.1 中山文成電路板

6、有限公司簡介134.1.1 公司背景134.1.2 公司組織結(jié)構(gòu)144.2 產(chǎn)品生產(chǎn)加工流程及各工序控制要點介紹144.3 公司質(zhì)量控制現(xiàn)狀154.3.1 公司現(xiàn)行控制體系154.3.2 不合格品的來源154.4 公司現(xiàn)行質(zhì)量控制中存在的問題175 PCB板過程質(zhì)量控制因素分析185.1 影響因素的定性分析185.2 關(guān)鍵過程分析236 基于PDM的過程控制實施及效果分析266.1 產(chǎn)品設(shè)計階段的質(zhì)量控制266.1.1 新產(chǎn)品方案設(shè)計階段276.1.2 新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計階段276.2 原材料采購的質(zhì)量控制286.3 產(chǎn)品生產(chǎn)加工階段296.3.1 過程能力的控制296.4 改善后效果分析34總

7、結(jié)35致謝語36參考文獻37附件1 開題報告附件2 英語翻譯 1 緒論1.1 設(shè)計背景隨著科學與技術(shù)的進步，電子技術(shù)、信息與通訊技術(shù)和自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)得到了飛速的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，競爭推動著整個社會飛速前進，同時給企業(yè)造成了嚴酷的生存環(huán)境。企業(yè)要力爭設(shè)計生產(chǎn)市場需求的產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品的上市時間，保證良好的產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品的綜合成本，提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。質(zhì)量永遠是衡量企業(yè)競爭力的重要指標。誰能提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，誰能在產(chǎn)品整個生命周期之內(nèi)提供高質(zhì)量的服務(wù)，誰就能夠保住市場。這就要求企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計水平、制造設(shè)備和制造工藝水平、以及服務(wù)水平要高。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)成為企業(yè)

8、中最重要的資源，計算機技術(shù)是信息技術(shù)的重要支撐。自從20世紀70年代美國的Joseph Harrington博士提出計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS， Computer Integrated Manufacturing System)思想以來，CIMS逐步成為制造業(yè)現(xiàn)代化的熱點，并得到了廣泛的研究和應(yīng)用。CIMS的集成技術(shù)包括信息流、物質(zhì)流與組織流的集成，生產(chǎn)自動化、管理現(xiàn)代化與決策科學化的集成，設(shè)計制造、監(jiān)測控制和經(jīng)營管理的集成。在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)的變化是必然的、經(jīng)常性的。人們總是希望任何設(shè)計/工程任務(wù)的變更能夠即時地反映到數(shù)據(jù)變更上來，而且人們需要及時得到最新的數(shù)據(jù)，希望就數(shù)據(jù)變化進

9、行實時的溝通，希望知道數(shù)據(jù)是否為當前可用數(shù)據(jù)。因此，協(xié)同設(shè)計環(huán)境是必不可少的。為達到產(chǎn)品生產(chǎn)時間、質(zhì)量、成本和售后服務(wù)的整體優(yōu)化，并以最強市場競爭力為目標，企業(yè)紛紛開始運行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM (Product Data Management)來對生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理、制造技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等多個方面進行強有力的變革，改組自己的產(chǎn)品開發(fā)過程、處理和利用好產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，以達到提高企業(yè)競爭力的目標。其中，產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量是企業(yè)生存和發(fā)展的根本，對產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程進行質(zhì)量控制可以有效地實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量控制，PDM是一個面向產(chǎn)品過程的一體化集成軟件系統(tǒng)，在PDM系統(tǒng)集成技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)

10、產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，進而實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。本設(shè)計對PDM系統(tǒng)集成技術(shù)及其層次進行深入地分析，在此基礎(chǔ)上對PDM系統(tǒng)集成技術(shù)支持下的產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制問題進行深入地研究和探討，提出了產(chǎn)品生產(chǎn)過程的閉環(huán)質(zhì)量控制結(jié)構(gòu)模式，在PDM系統(tǒng)集成技術(shù)的支持下，可以有效實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的閉環(huán)質(zhì)量控制。1.2 設(shè)計研究的意義1.2.1 PDM技術(shù)給企業(yè)帶來的優(yōu)勢PDM系統(tǒng)是指企業(yè)內(nèi)部分布于各種系統(tǒng)和介質(zhì)中關(guān)于產(chǎn)品及產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用的集成和管理，實施PDM給企業(yè)帶來不僅僅是經(jīng)濟上的效益，還有表現(xiàn)在管理的全面提升上，PDM產(chǎn)品因其有效地實現(xiàn)了企業(yè)的信息集成、功能集成和過程集成管理，為企業(yè)有效管理產(chǎn)品

11、數(shù)據(jù)和改進業(yè)務(wù)過程提供了良好的解決方案。成功實施PDM的企業(yè)可能獲得許多技術(shù)優(yōu)勢，提高企業(yè)的生產(chǎn)率與競爭力。總結(jié)如下：（1）促進企業(yè)內(nèi)部協(xié)同工作：在PDM環(huán)境下，可以方便地跟蹤與某一產(chǎn)品變化有關(guān)的所有文件和設(shè)計結(jié)果。提供協(xié)同工作環(huán)境，保證設(shè)計人員互相交流設(shè)計思路，通過協(xié)作方式解決問題，大大降低了失敗的風險。（2）有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期：由于企業(yè)各部門之間及企業(yè)與供應(yīng)鏈之間加強合作，產(chǎn)品信息的獲取變得容易，產(chǎn)品開發(fā)的時間大大縮短。這使得企業(yè)能夠以更強的競爭力快速響應(yīng)市場，能夠不斷地向提供新的創(chuàng)新的產(chǎn)品。（3）提高制造的準確性：參加同一項目設(shè)計的人員都依據(jù)相同的數(shù)據(jù)開展工作，并且一直跟蹤并保持最新的

12、數(shù)據(jù)，從而大大提高了設(shè)計與制造的準確性。（4）更好地控制項目：PDM系統(tǒng)可以對項目的進展進行有效的控制，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、變更管理、配置管理是PDM的主要功能。可以共享式的數(shù)據(jù)管理代替分散式的管理，實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)共享，保證基于客戶/服務(wù)器體系的分布式計算信息的統(tǒng)一管理和快速傳輸。（5）更好地方便管理：PDM可以統(tǒng)籌規(guī)劃企業(yè)的資源，提高資源的利用率，理順企業(yè)的業(yè)務(wù)及信息流程，強化各級決策環(huán)節(jié)，對企業(yè)管理方式進行重組，提高企業(yè)的綜合效益。（6）供應(yīng)鏈協(xié)作：PDM系統(tǒng)被認為對供應(yīng)鏈關(guān)系有著巨大的影響，它連接子承包商、供應(yīng)商、顧問、合伙人和客戶，并給予他們獲取相同信息的途徑。PDM系統(tǒng)也可以作為一個數(shù)據(jù)

13、倉庫存儲本企業(yè)開發(fā)的部件及來自于供應(yīng)商的外協(xié)件。通過使用PDM系統(tǒng)的零部件庫，設(shè)計者可以減少許多重復(fù)性工作，進而開發(fā)時間和成本。1.2.2 選題的意義通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國的制造業(yè)在信息技術(shù)的推動下得到了飛速的發(fā)展，大規(guī)模的生產(chǎn)要求信息集成。PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)有助于企業(yè)的一體化管理。但是PDM目前的功能主要著眼于設(shè)計方面，如文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、工作流程管理、項目管理和產(chǎn)品的分類檢索等。與產(chǎn)品有關(guān)的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)還沒有集成到PDM中。因此加強PDM在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理功能是非常必要的。在生產(chǎn)前進行質(zhì)量規(guī)劃，然后采集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行匯總分析、評價診斷，最后提出改進方

14、案，反饋質(zhì)量規(guī)劃中，形成一個封閉的持續(xù)的閉環(huán)質(zhì)量控制。1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計是針對中山文成電路板有限公司的PCB生產(chǎn)過程而作的，通過實習發(fā)現(xiàn)在該公司在質(zhì)量管理方面存在很多不足，針對存在的一些問題，作出了如下幾個方面的研究：（1）介紹了PCB的生產(chǎn)工藝流程。（2）分析了PDM技術(shù)和各項功能。（3）闡述了PDM與質(zhì)量控制結(jié)合的必要性和可行性。（4）分析了公司質(zhì)量管理上存在的問題。（5）實施基于PDM的過程控制的方法和過程。（6）實施后效果分析。圖4-3 PCB生產(chǎn)工藝流程圖6.3.1 過程能力的控制（內(nèi)容略）圖6-6 不合格PCB板的P、NP控制圖通過上面的控制圖可以看到，所有點都在控制界限

15、以內(nèi)，表明過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是過程能力是否足夠高，還有待于進一步驗證，下面我們就抽樣數(shù)據(jù)進行二項過程能力分析。如圖6-7。圖6-7 不合格品的二項過程能力分析圖相關(guān)名詞解釋：過程Z：描述二進制過程（將產(chǎn)品判斷為有缺陷或無缺陷的過程）的能力；過程 Z 也可稱為過程的西格瑪能力。過程 Z 是標準正態(tài)分布中其右側(cè)面積等于平均比率（過程中有缺陷單位的比率）的點。過程 Z 越高，過程性能越好；左圖表示平均比率為 0.2264 的過程的過程 Z 為 0.7507。 標準正態(tài)密度曲線P 控制圖：證實過程處于受控狀態(tài)。累積百分比缺陷圖：證實已從足夠的樣本收集了數(shù)據(jù)以獲得缺陷百分比的穩(wěn)定估計。缺陷百分比直方圖

16、：顯示來自收集的樣本中的缺陷百分比的整體分布。缺陷率圖：證實百分比缺陷率不受抽樣項目數(shù)的影響。從圖6-6的摘要統(tǒng)計中可以看到過程Z為1.045，這表明過程能力很低，有待于進一步改善，提高過程能力，控制不良品的產(chǎn)生。通過表5-4可以看到，引起線幼，開路等現(xiàn)象的主要原因過蝕，控制過蝕主要是控制蝕刻速度，藥水溫度和濃度，操作者可以從PDM系統(tǒng)中調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)和相應(yīng)指導文件，調(diào)整蝕刻機速度，溫度及藥水濃度。具體過程如圖6-8。 圖6-8 蝕刻過程控制上述過程就實現(xiàn)了一個小的閉環(huán)質(zhì)量控制，蝕刻后的產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集終端輸入到PDM系統(tǒng)中，操作者從PDM中調(diào)出相應(yīng)數(shù)據(jù)后，通過質(zhì)量工具（控制圖等）分析此時工序

17、是否受控，并將結(jié)果反饋給PDM系統(tǒng)，以便于其它工序了解產(chǎn)品加工狀態(tài)，同時，如果加工處于失控狀態(tài)，要立即調(diào)整，并再次調(diào)用PDM中的相應(yīng)指導文件，作出調(diào)整方案，進行改進。此過程不斷循環(huán)，直到工序達到穩(wěn)定狀態(tài)。對蝕刻的改善方案如表6-2。表6-2 蝕刻改善方案表調(diào)整項目改善前改善后藥水溫度4540傳輸速度18r/min20r/min雙氧水濃度2.05mol/L1.95mol/L鹽酸濃度2.0mol/L1.95mol/L對蝕刻機和藥水作出調(diào)整后，再次隨機調(diào)出1000個檢驗數(shù)據(jù)，隨機組成20組，如表6-3。表6-3 WD1402-H 終檢情況抽樣統(tǒng)計子組號抽取的PCB數(shù)不合格品數(shù)不良百分比15040.08025030.06035030.06045050.10055020.04065030.06075040.08085010.02095030.060105010.020115020.040125040.080135030.060145020.04015