压力总是存在的。为了保持竞争力，制造商必须作出正确的决定 - 在每个时候。虽然大部分制造成本是固定的物料，但是生产经理和设备工程师可以通过购买现有效率最高的设备来帮助控制装配的成本。通常，这个过分简单化的论点是好说不好做。
　　贴装系统的供应商和使用者经常以不同的方式去定义和测量装配设备效率的最基本的要素 - 速度、可靠性、过程能力和抓取效率。结果，制造商很难按照设备供应商的要求来作出正确的决定。
　　在 IPC (Association Connecting Electronic Industries) 的 SMEMA 委员会的领导下，广泛的贴装设备的供应商和使用者在1999年初开始着手这个问题。工作草案，IPC-9850 贴装设备规格的标准，现在正传阅征求意见。一旦定案，该标准将通过清楚地定义设备效率的参数而使使用者和供应商两者都受益。

　　侵蚀的利润驱动着效率
　　由于许多原因，PCB工业的竞争性与日俱增。随着贸易障碍的消除，把货物从一个国家运往另一个国家变得更容易。世界上高成本地区的供应商比低成本地区的供应商的竞争力更弱。随着工业变得越来越国际化，这些供应商的利润越来越受挤压。
　　另外，原设备制造商(OEM, original equipment manufacturer)正在分散其PCB装配(PCBA, PCB assembly)制造运作，来回收原来用于电子装配的固定资产，把注意力集中在产品设计和市场经营上面。这些OEM以比自己更低的成本把PCBA发给电子制造服务(EMS, electronic manufacturing services)公司。随着EMS方面努力满足这个要求，它必须学会怎样以不断削减的利润来挣钱。结果，EMS公司正努力提高利用率和减少日常开支来满足它们OEM顾客和风险承担者的要求。
　　在这个竞争的环境里，有效的运作对EMS公司是至关重要的。他们必须增加低成本的产品而维持自身的运作利润，这是让OEM作出外部采买 (outsourcing) 决定的必要条件。虽然80~85%的EMS方面的成本是与物料有关的，但有相当大的数量是花在工厂与设备上面。EMS公司对这15~20%的其它开支 - 特别是设备 - 必须作出尽可能最佳的决定。

　　挑战：评估设备性能因素
　　高效设备的四个概念是重要的：速度、可靠性、过程能力和抓取效率。现在，在这些方面评估设备性能是困难的和昂贵的，因为工业内是不同地定义和测量这些概念的。
　　速度(speed)
　　用户和供应商使用的速度常用测量标准是节拍速率(tact rate)，它表示贴放一个元件需要的时间。可是，节拍速率的真正比较是困难的。对某些机器类型的速度，如转塔式(turret)贴片机，当元件贴放很靠近时是最佳的。其它类型机器的速度，如拱架型(Gantry)，当元件适当分开一点可达到最好。
　　不同的供应商使用不同的方式来评估节拍速率 - 通常是采用那些对其设备型号有利的。这个方法可得出一个人为的高节拍速率。有些供应商甚至报出的周期时间是基于在用户的条件下不可能达到或毫无关联的装配程式。标准提倡在一个特定的贴装程式上测量机器的贴装时间，图一所示，该程式采用了不同的距离，以及包含一个标准尺寸的PCB。这个方法将更好地反映真实的装配情况和更真实地获得可重复性。
　　另外，供应商有时在优化贴装的可重复性和精度时使用一套参数，而其最高速度又采用另一套参数。为了保证在规定的贴装速度下达到所希望的合格率，速度和精度必须在同一块板上同时测出。PCB装配制造商在选择他们的设备之后，不会愿意将其设备更慢地运行，以达到其工艺所要求的精度。标准提倡使用相同的参数来测量精度与速度两个参数。这个对设备性能的完整看法将帮助PCBA制造商作出更好的决定。
　　可靠性(reliability)
　　可靠性对效率也是关键的。当机器停止，生产遭受损失。EMS公司可以成为比OEM顾客更低成本的生产者，一个原因就是EMS工厂可以达到较高的长期平均利用率。如果利用率达到理想的每天24小时、每周七天，可用于计划与非计划维护的时间消失了。
　　标准 IPC-9850 通过定义一套共同的标准，考虑了设备选择者用来预测设备利用率的需要。利用率的定义是机器能够在其所说的规格内运行总时间的百分比。非利用率来自计划性的(预防)维护和非计划性的维护(修理与协助)两个方面。需要用于预防性维护的时间可以从维护手册中计算出来，维护频率乘以一个工厂训练的技术员完成规定程序所需要的时间。所有消耗品都必须在维护手册中定义，以便能够更准确地估算维护费用。
　　所有其它的设备故障诊断、调整和维护程序都看作是修理。设备供应商正在收集并且将以失效之间的贴装平均数(MPBF, mean number of placements between failures)和修理失效平均时间(MTTRF, mean time to repair failures)来报告实际的修理频率。虽然这些报告不是一种保证，但这些可靠性标准将能够作出对表面贴装设备的可靠性、利用率和可维护性的更有意义的比较。过程的稳固性和使用的容易程度将通过报告援助之间的平均贴装数量(MPBA, mean number of placements between assists)和修理援助的平均时间(MTTRA, mean time to repair assists)来跟踪。这些标准将能够比较设备的保持自动运行的能力，不管零件和电路板发生什么样的变化。
　　过程能力指数(Cpk)
　　Cpk，或过程能力，是另一个检测设备效率的关键因素(图二)。Cpk抓住机器的可重复性和贴装的精度。为了达到效率，制造商正尝试将生产的报废数量减到最小。越高的Cpk率越好，因为更少的PCB修理或报废。通常，制造商追求1.33~2.00的Cpk。
　　现在，Cpk性能或者没有写出来，或者不同的设备供应商之间产生冲突，诸如 1 σ, 3 σ, 4 σ, 和 Cpk = 1.33。工业需要一个标准的方法来检测可完整、准确接受的Cpk。
　　由于收集需要完成统计意义上的数据需要时间，测量Cpk也是困难的。对合格率的可靠的估算需要相当大量的数据。
　　传统手工方法测量Cpk是难以再现的。贴片机将精密元件装配到精密的电路板上。工艺工程师使用显微镜对每一个这些精密元件贴装观察贴装错误的数量，使用精密的电路板作标尺。这个过程是慢的，有内在的量规再现性问题。一个人对刻度线的观察与测量会与其它人不同(图三)。
　　如果缩减工程人手，手工测量会进一步复杂。这种Cpk测量要求高级的专业人员。随着EMS公司削减其工程人员的人数来减少额外的日常开支，Cpk的测量变得更加困难。
　　IPC 标准提倡自动化的测量方法，使用坐标测量机器(CMM, coordinate measuring machine)、标准化物料、标准化玻璃PCB和密间距元件(fine-pitch)、和标准化粗间距元件(coarse-pitch)。该标准预想 IPC 批量采购这些东西，再买给贴片机的供应商和用户。这个做法将帮助那些对一个机型希望某项性能的用户，以供应商同样的方法来检验它。这个检测可以在设备发运时完成，作为一个提前的品质确保技术，在造成成品率损失之前可发现一些小的异常。
　　抓取效率(pick-up efficiency)
　　标准讨论的第四个因素是抓取效率，它是对机器成功抓取和装配到PCB的零件数量的测量。由于这样或那样的原因没有贴放到板上的元件，造成库存的亏损。虽然一定数量的库存亏损总是存在的，但目标是在将可发运产品数量最大化的同时将亏损最小化。
　　优化抓取效率必须使抓取误操作减到最少、元件对中成功率达到最大。该标准将要求供应商使用各种标准化的、有代表性的元件来测量这个比率，报告其抓取误操作。从足够的机器得到足够的数据，工业将能够可靠地推断一个特定机型的一般性能。为了得出对一种类型的机器工作有多好的合理评估，有必要观察超过100,000次抓取尝试的抓取成功率。

　　工业的双赢机会
　　一旦这些性能的测量标准化，用户将更好地作出设备决定，这对其运行是十分关键的。可是，受益不只是一方面的。该标准也将使PCB装配设备供应商受益。一旦每个人都以同样的方式定义这些概念，性能测量的标准化将帮助供应商销售，制造小组正确地制订和超越期望。
　　该标准也将有助于供应商更有效的销售，一旦定义了用户购买了什么和什么将要发运这类共同术语。供应商也能够通过使用销售的标准方式来节省资金，而不需要对不同的顾客作不同的销售。
　　标准化也将简化工艺问题的解决。用共同的测量精度和可重复性的方法，用户将能够自己分类出更多的工艺问题，而不需要咨询供应商。表面性问题将更好地得到定义和更容易地得到解决，因为它已经作为一种日常事件进行了描述。
　　标准 IPC-9850 虽然不会在任何特定的现实应用中保证设备的性能，但是这些正式定义、标准化的规格将改进贴装工业的所有部分之间的通信联系。人们已经发现标准化的性能参数是工厂设备效率的、很准确的预报器。因为该标准将被广泛的装配设备用户和供应商使用，所以标准的最终成功将决定于标准草案审议期间工业内的广泛参与。有每个人的合作，工业将改进对贴装设备性能、运行和维护的理解。最后，用户和供应商两者都将更好地作好准备，去面对维持竞争力的压力。 Suppliers and users can request a copy of the IPC-9850 standard draft by e-mailing techdoc@ipc.org, using the subject: REQUEST IPC-9850.

Craig Ramey, is senior vice president of marketing with Quad Systems Corp., Willow Grove, PA; (215) 657-6202.