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新的IPC可追溯性标准 使生产更合规,获取报告更容易

2017/8/12    来源:互联网    作者:Michael Ford      
关键字:IPC  可追溯性标准  合规性  
IPC为了让电子制造的各个层面都实现可追溯性,编写了新的标准和规范,特别是电子组装领域所用的标准。

    IPC为了让电子制造的各个层面都实现可追溯性,编写了新的标准和规范,特别是电子组装领域所用的标准。IPC-1782标准界定了材料和制程可追溯性的四个级别。有了这一新标准,目前已实现了基本可追溯的公司能发展到更高等级(表1)。实施此标准意味着公司能够清楚地界定客户对合规性以及一致性的预期。

表1 IPC-1782可追溯性等级总览

IPC-1782可追溯性等级总览

    可追溯性通常是电子工业质量标准中的关键组成部分。但是可追溯性可以有很多切入点,它是可以被定义为材料可追溯性、产品跟踪和制程记录的任意组合。而且光是材料的可追溯性,都可以有不同的切入点,如应记录什么,多么详细,以及多么准确。材料可追溯性意味着跟踪工单的特定材料,工单中特定的PCB,甚至该PCB上的特定元件放置位置,可以包括所有类型的材料,或者只包括高价值、与安全密切相关的部件或有序列号的部件。其能够包括或排除在修理站更换的部件,或者使用的替代部件,总而言之,能够包括所选择的各种深度和广度的各种数据。

    准确性是另一个有争论的领域。制程操作效率可能会与可追溯性数据收集的准确度相冲突,例如在没有正确的防呆验证确认的情况下重新填充托盘。这些只是材料可追溯性等级和程度的一些典型变化。对于产品跟踪和制程数据记录,还必须做出大量其他类似的决定。

    各个公司通常都已经为可追溯性数据创建了自己的一套高级规则,其应该被作为合规要求的一部分收集起来。所有不同的标准所造成的问题,通常是由于没有对所涉及的制程有深入的理解,什么数据应该记录,从哪里记录,以及该数据与产品和制程有什么关系都没有进行定义。这将导致收集到不可靠、不完整和/或不相关的可追溯性数据。

    产品所有者和制造者之间就可追溯性要求的谈判已经变得越来越困难,因为两者既没有共同的语言,也不存在共同的观点。结果造就了我们看到的那些惊人的产品召回案例。电子系统日益成为我们日常生活的关键部分,造假或重大疏漏会对产品质量和品牌信任产生重大影响。

    符合内部或外部标准有助于确保制造商只将生产工作交给具有合适的合规证书或认证的制造中心。如今,合规要求已经延展到了电子产品中所有对质量敏感市场,如军事、医疗、汽车、航空航天、电信和工业控制。即使是价格较低的消费品,如手机、玩具和游戏,也要求安全和环保合规。不合规的制造商将无法在这些市场上获得业务。这些趋势促使制造商为更广泛的行业部门实施更高等级的可追溯性。IPC-1782关键元件可追溯性委员会就是为了解决这些问题而创建的。该委员会已经完成了第一个涵盖电子产品的可追溯性标准,制定的初衷是使其适用于每个公司的每个产品,可追溯性被许多人视为制造过程中的负担,并且没有人愿意在办公室或工厂中遵守另一套制程或标准。IPC-1782委员会成员对创建可追溯性标准做出了巨大贡献,他们认为可追溯性应该能对制造运营带来的价值,而不应该通过一些强制合规来实施。

    电子组件的性质是分层的。由装配完成总成所代表的成品通常由原材料和子组件组成。每个子组件又是由原材料和其它子组件由另一个组装过程所完成的成品。因此,IPC-1782任务组认为可追溯性数据是结构应与这种物理现实一致。图1是这种结构的简单说明。

IPC-1782标准采用的分层数据结构方法

图1 IPC-1782标准采用的分层数据结构方法

    装配完成的总成,其序列号为“724435”,其中包含工单和制程顺序、材料清单数据、包含装配期间发生的事件和事务记录的制程可追溯性数据,以及包含关于特定原材料信息的材料可追溯性数据,以及每个子组件的源信息。

    原材料定义为没有可追溯性记录的任何元件,由于采用模块化的方法,子组件的可追溯性细节可以在之后非常容易地组合,比如使用子组件时,或者更久以后,只要记录了子组件唯一的ID就能实现。随后可以将其存储进互联系统中时导入或简单地引用子组件数据。

    然后,为每个材料和制程定义包含不同属性信息的特定单元。IPC-1782标准列出了与所选择的特定可追溯性级别相关的每个单元的数据录入要求:M1至M4和P1至P4。

    在制程可追溯性中,可追溯性数据的公共元素适用于所有制程,而附加要求取决于具体的制程类型。例如,公共元素是制程名称或ID,每个PCB的进出时间等。特定机器类型中的数据包括在SMT加工制程中消耗的材料列表,以及操作期间机器错误的细节,而测试制程包括合格和不合格结果,以及制程测量数据。

    对于在每个制程中识别到使用的所有材料,都会参考相关联的材料可追溯性数据单元,这些单元中的信息包括唯一的材料ID(以及唯一的载体ID)、供应商、日期代码等。通过使用唯一的ID和数据的蜂窝结构来连接材料可追溯性数据的方法,意味着在更高可追溯性等级的情况下,数据不需要在数据的结构内重复。由具有相关联的可追溯性数据的识别ID的任何特定材料仅需要一次,并且可以从许多不同组件上的许多参考标志位置获取,甚至可以跨越许多不同的产品,这样就能够通过消除不必要的重复数据来显著减少对数据的存储需求。

    除了特定产品的记录外,可追溯性结构还包括与总成树结构相分离的,与设备维护相关的数据,因为其不与任何特定产品相关,而是基于时间的数据,例如发生在某一个产品在制造的时候,或两个产品之间。

如何实施IPC-1782

    IPC-1782标准设计为能够尽可能简单实现。它不仅仅是一个简单的线性要求列表,还利用了数据的层次化性质,同时在必要时,能够为不同单元内的数据指定不同的细节等级。

    开始实施时,应首先使用风险评估方法和IPC分类来确定可追溯性的目标等级。工艺和材料的1级可追溯性是任何具有良好的信誉的制造商的最低水平。4级仅适用于行业的最高要求,特别是在制程数据方面。EMS公司可能会发现不同产品线或不同客户会要求不同等级的可追溯性。

    实施的下一步是将计算得出的需求与目前情况进行比较,现有的质量或管理控制系统可以完成,或与客户和产品所有者进行协商。可追溯性所需的大部分数据都存在于运营中,所以需要建立通信方式,使得能够以IPC-1782标准规定的形式将数据汇集在一起。避免使用手动收集数据能够降低实施可追溯性的成本,并提高收集数据的准确性和及时性。

    市场上大多数已经存在多年的自动化机器都有某种数据能力,只是可能需要机器供应商提供软件支持。数据还可以从诸如规划。材料控制以及验证操作等事务系统中收集。所有这些数据源可以通过采用单一格式——如已经支持IPC-1782要求的开放制造语言(OML),更容易进行组合,使用单一的通用语言确保了经数据集成至数据库的方便性,例如与工业4.0和智能工厂相关的云系统和智能计算机化。

    接下来,制造商和产品所有者之间的合同和协议的谈判就能够用更简单定义好的标准来进行了。在最早阶段可能需要一些关于标准实施的培训,其中包括可以从较低级别开始,直到实际操作中制程间通信架构可靠完善地建立。随着时间的推移,级别可能会不断提高,因为能够采集到的可追溯性数据更多,并且相关的数据采集成本相应减少。

    可追溯性系统对整个PCB组装操作的保障,合规性和质量性能方面不断发挥着积极作用,而新的IPC-1782标准使得处理这些问题轻松了许多。

如何实现全面可追溯性?

        实现全面可追溯性需要实施一个制造执行系统。Mentor Graphics 提供了领先的解决方案——Valor Material & Process Traceability物料 & 流程追溯系统。

  •     可自动从设备与物料验证流程中获取所需相关数据,建立完整的信息记录(事件,测试数据,检查数据,故障现象,原因以及措施,等等)
  •     系统可对所有的相关物料进行追溯,包括 PCB,散料,插件,锡膏,自带序列号的组装部件等等;也可对相关流程进行追溯,如SMT,手贴,插件等等
  •     可扩展流程管控功能

Valor Material & Process Traceability物料&流程追溯系统

Mentor Valor打造端到端的电子制造流程

图1 Valor生产制造系统完全解决方案

图3 Valor生产制造系统完全解决方案

    在每个工艺流程的起始点都可进行数据采集与物料验证的作业

    自动工站(SMT,AOI,AXI,ICT,FCT)

  •     各种设备不同格式的数据都会被系统标准化后录入信息记录数据库中(包括那些没有追溯接口的设备数据)
  •     系统会在测试前检查每个产品的ID(包括在制品)
  •     系统直接获取测试结果,进行全流程追溯,包括测试,返修。
  •     系统根据测试通过与否,设置有条件的制程流向
  •     系统可保存返修记录
  •     完全无纸化的测试翻修作业
  •     支持“No Fault Found”数据收集

    手动工位(目检,组装,返修)

  •     组装与检测可合并作业
  •     所有异常均可体现
  •     所有故障现象确认后录入系统
  •     条码扫描作业可完全代替键盘与鼠标作业,使得制程最优化

图4 不同级别的物料追溯系统

图4 不同级别的物料追溯系统

    整线链式追溯体系

  •     可通过整线设备之间的信息互联进行最高层级的精确追溯
  •     线体中无需加装扫描仪
  •     PCB的ID自动从前设备传递到下一台设备

图5 整线链式追溯体系

图5 整线链式追溯体系

    强制流向

  •     每块PCB拥有自身唯一的ID码,系统可以此对每块PCB制定强制流向
  •     系统会保存每块PCB的生产记录(工单流程,工艺流程,异常状态)
  •     在每个相关流程的起始点进行在制品的检查,可防止错误流向与减少重工和报废
  •     系统可确保所有工艺流程按顺序完成,没有任何的遗漏。
  •     系统可确定测试/返修的闭环管控的配置原则(流向哪里,如何返回等等)
  •     基于故障类型,可动态调整配置原则
  •     系统可管控并行工单与多流向流程

图6 强制流向

图6 强制流向

    在制品监控

  •     系统会对每个产品在每个在制品监控点进行检查确认
  •     系统可增加单独的WIP监控点进行增加的作业流程起始点的确认
  •     系统可提供并行与重合流向的管控功能

    系统报告

  •     所有的追溯数据可即时进入查询
  •     Valor的BI系统可提供相关的数据分析与诊断工具

图7 数据的收集

图7 数据的收集

图8 关联扩展系统

图8 关联扩展系统

    增值服务

  •     各测试设备,生产设备接口客制化;
  •     报告客制化;
  •     远程访问报告客制化;
  •     包装与发货。

    想要了解更多关于IPC-1782标准和全面可追溯性解决方案,可以去这个展位交流。

    会议名称:NEPCON South China 2017

    会议时间:8月29日-31日

    会议地点:深圳会展中心

    Mentor Graphics展位号:1M45,欢迎前去交流!

责任编辑:程玥
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