芯耀
与非AI
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前言
要充分发挥贴片机的设备效益，完善的维护是必不可少的。由于贴片机的技术复杂性和结构精密度，其维护的理念、故障诊断的方法、维修所使用的工具、维修的手段与传统的维修有很大的区别。
一、贴片机维护技术与故障诊断
1、贴片机维护的特点
（1）贴片机维护技术的复杂性
贴片机综合了计算机技术、光学技术、快速检测技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新技术成果，是技术密集和知识密集型产品，涉及学科知识和技术领域极其广泛，是典型的现代化先进制造技术装备，目前仍处于不断完善和持续发展中。因此贴片机的维护技术完全不同于传统机器维修，其技术复杂性不低于任何一种现代大型制造装备。
（2）贴片机维护的离散性
目前中国大陆自动贴片机几乎全部是从国外厂商进口的，除了日本、德国、韩国、美国和荷兰等市场份额较大的国家，还有来自瑞典、法国以及中国台湾等国家和地区的众多公司，仅日本就有松下、SONY、JUKI、YAMAHA、FUJI和SANYO等多家公司，每个公司又有不同年代的多种机型，而不仅不同国家和地区的设备有很大差异，即使同一个国家不同公司品牌产品也各不相同，给贴片机维护带来很大的难度。
（3）贴片机维护模式的多样性
目前中国大陆贴片机维护模式主要有以下3种。
① 公司设备部维护模式：主要是实力雄厚的大企业公司，拥有几十甚至百条以上SMT生产线的企业，建有设备工程部门，专门有维护各种贴片机的工程技术人员。这些公司机器类型相对集中，例如，日资企业一般只使用日本公司品牌的机器。这些公司的设备工程部一般相对封闭，不对外提供贴片机维护服务。
② 供应商/经销商维护模式：主要是中小型企业，几条或十几条生产线，设备维护技术实力相对较差，自己只做日常维护或简单故障处理，较大的故障和大修依靠贴片机供应商/经销商。这种模式的优点是供应商/经销商对自己产品比较熟悉，能保证维护质量；缺点是通常成本高并且维护响应时间长；同时可能出现面对复杂故障，不同供应商/经销商相互推诿或系统性不足的技术问题。
③ 专业设备维护服务：这是近年兴起的一种新的设备维护模式，即由专门技术服务公司与制造企业签约，负责该公司设备的维护，或在制造企业设备出现故障需要维护时提供委托服务。这种模式适合拥有自己的设备工程部以外的各种企业或机构，相当于多家企业共同支撑一个设备工程部，理论上具有成本低、服务质量有保证的优点。
此外，部分中小型企业中也采用预订或临时聘用有经验的设备工程师为本企业贴片机提供维护。优点是费用比专业设备维护公司低；缺点是时间、质量等不确定性较大。
2、贴片机维护技术的发展
由于中国大陆是世界上拥有贴片机最多的国家，学习和掌握各种品牌贴片机的故障诊断技术和维修技术，已经引起科技领域越来越高的关注。人们对贴片机维护的理念、故障诊断的方法、维修所使用的工具及维修的手段都在不断更新。（
1）现代设备维护理念
现代设备维护可以分为以下三个阶段。
① 初级阶段——故障维修
故障维修，又称事后维修，设备什么时候坏了，什么时候修。这种机制类似于一个人倒下了才看医生。维护工作处于被动、盲目、无计划，设备出了故障生产线停产，维修工程师压力大。目前很多小企业甚至中型企业还在采用。
② 中级阶段——计划维修
计划维修也称预防性维修，它是根据生产计划和经验，定在设备运行一确定时间后停下，进行一定范围的检修（可分为小、中、大修）。这种机制犹如人们定期体检，有利于设备维护和完好，但有可能造成“过剩维修”及人工和物料的浪费；机器过多拆卸，既容易降低原有精度又容易发生人为故障。这种机制目前在许多大中型企业，特别是国企仍然在使用。
③ 高级阶段——状态维修
状态维修，也称预知性维修，是以状态监测与故障诊断技术为基础、以设备实际状况为依据、根据生产需要制定出预知性维修计划的维修机制。这种机制如同现代人提倡的保健养生，医病于未病。这是符合现代理念的高层次设备维护，可以达到最好的设备利用率和经济效益。由于这种机制要求企业信息化程度高，维护人员素质高，目前仅有部分先进企业采用。
（2）现代贴片机维护人员要求
现代贴片机维护，早已不是传统维修工所能胜任的工作。一个出色的贴片机设备工程师要求具有：
• 机电一体化，自动控制，光电检测和气动等知识；• 计算机软硬件分析能力；• 电子组装制造工艺知识；• 系统综合分析与处理能力；• 机电设备检修动手能力；• 不断学习，接受新知识，新技术能力。
（3）贴片机信息化维护技术
如前所述，由于贴片机维护技术的复杂性和品种的离散性，目前我国贴片机维护和应用水平不高，大量贴片机不是在最佳状态运行。随着电子产业发展，在世界贴片机保有量最大的中国，需要大批贴片机维护工程师。但是，如同目前医术较高的医生一样，技术全面的优秀贴片机设备工程师也是稀缺资源，而且这种状况不可能在短期内缓解。解决这种大量贴片机维护要求与合格设备工程师短缺矛盾的最有效方法，就是发展信息化维护技术，即基于计算机的贴片机维护技术。
3、贴片机维护常用故障分析方法简介
由于现代科技的发展，各种复杂的自动化、智能化系统运行中故障诊断技术有了很大发展，许多新的科学理论和技术方法，如遗传算法、神经网络、小波分析、模糊理论、自适应理论和数据融合等都不断完善并均在实际系统中得到的应用。
当前，在贴片机维护领域，比较实用的故障分析方法有以下两种。
（1）故障树诊断法
许多系统的故障诊断常常可以归纳为几大顶级故障事件，针对每个顶级故障事件，逐级去查找故障位置，经逐一排除后最终确定故障原因。目前，许多系统的故障诊断系统都是这种诊断方法，由于故障树的诊断方法类似于人类的思维方式，易于被接受和理解。
（2）专家系统诊断法
通过知识获取系统把具有丰富经验的专家或从资料获得的故障诊断知识存入知识库，当系统工作时，推理机根据系统信息从知识库中选择适合的诊断规则，再通过输入/输出系统为用户提供解答。由于专家系统可以保存领域专家的知识和经验并且可以不断扩充和完善，因而成为自动测试系统故障诊断的应用最广泛的方法。
二、 CMFD技术
设备状态监测与故障诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术，是现代设备维护高级阶段的关键技术。
一台贴片机设备从设计、制造到安装、运行、维护、检修有许多环节，任何环节的偏差都会造成设备性能劣化或故障。同时，运行过程中设备处于各种各样的条件下，其内部必然会受到力、热、摩擦等多种物理、化学作用，使其性能发生变化，最终导致设备故障。
随着科学技术的进步与发展，设备越来越大型化，功能越来越多，结构越来越复杂，自动化程度越来越高，随之而来的问题是，一旦关键设备发生故障，不仅设备受损，生产线停工，造成巨大的经济损失，而且可能危及人身安全，造成环境污染，带来严重的社会问题。
1、状态测试与故障诊断技术简介
状态监测和故障诊断（Condition Monitoring and Fault Diagnosis，CMFD）技术是一种基于传感器和计算机控制的现代自动化设备维护技术，涉及电子信息科学技术、计算机、机械、光学、热工学、测试技术、信号处理和模式识别及决策诊断等技术领域的跨学科综合性技术，目前广泛应用于航空、航天、交通和船舶等大型机电装备维修保障领域。
设备状态监测与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价和预测设备的可靠性，早期发现故障，并对其原因、部位和危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具体情况作出决策。由此可见，设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态监测和预测发展趋势两方面的内容。具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防3个基本环节，如下图所示。
（1）状态监测
状态监测是在贴片机设备运行中，对特征信号（例如，振动、转速、温度、压力和流量等，通过传感器把这些信息转换为电信号或其他物理量信号）进行检测、变换、记录和分析处理并显示和记录，是对设备进行故障诊断的基础工作，可以得到能反映设备运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断工作。
（2）分析诊断
分析诊断实际上包括两方面的内容：信号分析处理与故障诊断。信号分析处理是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，通过计算机分析，从不同的角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。分析处理方法的选择、处理过程的准确性以及表达的直观性都会对诊断结果产生较大影响。这是设备诊断的第二阶段。
（3）治理预防治
理预防措施是在分析诊断出设备存在异常状态，即存在故障时，就其原因、部位和危险程度进行研究并采取治理措施和预防的办法。通常包括调整、更换、检修和改善等方面的工作。如果经过分析认为设备在短时间内尚可继续维持运行时，那就要对故障的发展加强监测，以保证设备运行的可靠性。根据设备故障情况，治理预防措施有巡回监测、监护运行和立即停机检修3种。
2、贴片机维护与CMFD技术
（1）贴片机及SMT组装系统最适合采用CMFD技术
贴片机及SMT组装系统是在自动化时代发展起来的技术装备，本身就具有较完善的传感器监测体系、信息传输和计算机控制系统，具有实施CMFD技术良好的软硬件基础，可以用较少的投入获得最大的效益。
（2）贴片机及SMT组装系统能实现CMFD技术的优势
贴片机及SMT组装系统是典型的知识密集和技术密集系统，集机、光、电、液、气于一体，系统维护中出现的故障，大部分表现为综合系统故障。系统投资量较大并且发展势头良好，采用CMFD技术可以保证系统良性循环，提高投资回报率。
（3）CMFD技术有利于电子制造信息化、网络化发展
制造业信息化和网络化是未来发展必然趋势，而CMFD技术的采用和实施，将推动和加快这种发展进程，提升企业竞争力。
3、关键是观念，核心在人才
电子制造产业转型升级不是主管部门的要求，也不是口号，而是产业生死存亡和发展的要求，是需要实实在在的行动。决策层没有远见，没有前瞻性，靠救火队模式维护SMT设备，自然不会意识到CMFD技术的价值，更不要说采用了。
经过国内外科技界不断的努力和多年的发展，CMFD技术已经相对成熟，并且在许多领域得到应用，而且获得可观的效益。但是由于这种技术在我国应用还刚开始，相关专业技术人员缺少，成为推行这种先进技术重要障碍。
三、贴片机故障诊断专家系统简介
1、背景
① 贴片机系统结构复杂，设备故障的原因繁多。在现场分析、判断和处理故障时，往往依赖于维修人员对设备机理的把握程度和经验，有很大随机性和不确定性。
② 由于贴片机属于高价值在线设备，企业生产中给维修人员提供的仔细钻研的实践机会不多，只有在机器出现故障后才停机维护，因生产急需，维修人员没有足够的时间和精力仔细钻研。
③ 现代企业人员流动性很大，设备工程师也不例外。如何保护企业无形资产，保持设备资料连续性是每一个企业必须考虑的问题。
实施设备维护信息化，采用故障树分析法建立故障诊断专家系统，就可以做到：
• 充分收集和利用业界已经积累的知识；• 一点一滴汇集每一个设备工程师的经验，让每一次设备故障排除的经验教训经过总结归纳，上升为知识库的一部分；• 使企业设备维护部门知识产权成为“铁打的营盘”，不再担心“流水的兵”造成无形资产流失；• 设备工程师可以利用历史样本进行自学习，提高培养效率，提升现场工程师综合处理能力。
2、系统组成
系统由知识管理模块、专家知识获取模块、推理机制和解释机制等模块以及用户人—机界面组成，如下图所示。
3、系统设计
有关系统各种模块，例如，知识库和推理机等的设计以及各种算法等具体内容，超出本书范围，请参考有关专业资料。
4、专家系统应用
启动故障诊断系统之后，可以选择离线诊断方式或在线诊断方式，离线诊断方式是通过人—机交互界面输入故障现象，调动推理机制，根据已知信息和知识库中的规则进行匹配和触发，给出结论和可信度，提出故障处理对策，并可对推理过程做出解释。在线诊断是与包括贴片机在内的SMT计算机信息平台进行实时通信，获取实时检测信息，再进行诊断，给出诊断结论，并进行实时显示与报警，如下图所示。
显然，专家系统需要及时维护，并不断补充和更新，使之成为既有众多专家技术集成和历史积累，又有本企业特点的贴片机维护实用工具，为企业转型升级发挥更大作用。
The end!
