嘉立创：打造PCB智能拼板服务系统

一、企业简介

       嘉立创集团旗下涵盖嘉立创、中信华、立创三大运营板块，打造了基于工业互联网和工业数据驱动的“一站式产业互联智造平台”，为海内外行业企业、电子工程师等提供“EDA软件/CAM软件-PCB 智造-元器件商城-激光钢网/治具-SMT 贴片”为一体的电子全产业链服务，助力全球硬件创新。 

       公司率先在业内投入数字化建设，积累了强大的系统能力，实现了电子行业“全产业链服务一体化、交易全流程线上化、生产自动化”。

       2021 年，嘉立创集团开始布局机械产业，开拓包括 FA 机械零部件商城、3D打印、手板复模、CNC加工、钣金加工 5 大业务为一体的“机械全产业链服务”，满足全球消费者更加多样化的需求。

       目前公司员工总数6000+，其中核心技术团队400余人，服务于ERP系统开发和业务技术需求实现；拥有六大数字化自有生产基地，占地面积超1800亩，建筑面积50万平米，产品自营制造；拥有两大智能元器件仓储；在广东、江苏、江西、香港、德国多地设有子公司共20余家，具备全球化的服务能力，产品销往亚洲、欧洲及北美等地。
 
二、企业在智能制造方面的现状

       嘉立创自2006成立以来，始终坚持以信息与数字化驱动业务发展，是业内较早实现数字化转型的高新技术企业之一，信息与数字化能力已经完成对整个企业价值链的覆盖，从客户服务、生产制造、物流供应链、经营管理等业务场景中，每一个环节都在利用互联网技术改善，也有很多的互联网新技术为我司所用,实现了快速响应、快速生产、快速配送和快速交付能力，使公司在行内占据优势地位。

       公司信息化建设始终坚持以客户为中心，以客户体验提升、公司运营效率提升、支撑公司模式创新为目标，为适应电子及机械订单小批量、高频次、短交期的特点，以PCB业务为导向搭建了安全可信、高效、稳定的信息化一体化平台ERP系统，包括在线交易管理系统、SCRM客户关系管理系统、工程辅助管理系统、SCM供应链管理系统、MES生产执行系统、数字化智慧工厂管理系统、BI 数据分析系统，为支撑多业务线发展，快速敏捷应对业务变化，搭建了CBP共享业务中台。

       智能制造方面，公司着力打造6大自有数字化智能生产基地，不仅实现了单体设备智能化，而且还实现了将工厂内的设施、设备与资源实现互联互通。为实现生产自动化，公司将生产设备、智能传感器、轻型机器人、数据建模分析技术和人工智能相结合，助力公司提升工厂生产运营效率，规避潜在的运营风险，使生产保持在最优级别运行；通过对设备绩效、能耗监测、工艺质量检测等数据的采集，实时显示在看板上，既可以实时把控工厂设备运营状态，针对故障情况作出及时有效的处理与预警，又可以实现能源精细化管理，最终达到节能减碳的效果，为实现“碳中和2035”目标增砖添瓦。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       未来的服装工厂，接一万件衣服的订单这不是能力，能接一件衣服的订单才是真正的能力。”马云的这句话，揭露了制造业数字化发展的方向。就数字化给PCB企业带来的机遇而言，能够承接百万级用户池的“一片样板订单”，实现“定制化需求的批量化生产”，成为企业做大做强PCB打样、小批量市场的关键。

       回顾中国PCB产业的发展历程，前期电路板制造商承接的订单以大批量为主，小单无人问津。“原因很简单，看似常见的PCB板，其实生产流程非常多，订单量小对于工厂而言不划算，连开机费都不够。”然而近10年来，中国正由“中国制造”加速迈向“中国创造”，硬件开发的活跃度大幅提升，也促使了PCB打样、小批量释放出旺盛的需求。同时对于中小企业、科研机构、电子工程师来说，硬件研发也需要通过打样不断迭代，实现从打样到小批量试产再到大批量生产的全过程。

       如果“厂商不接小单”这种情况不改变，会在很大程度上扼制电子行业的创新性与创造性，并不利于行业的发展；且打样、小批量虽然单个订单量小，但用户规模在这个垂直领域中却可达到数百万之多。

       为解决打样难、打样贵、交期长的行业痛点，公司可依托强大的软件实力，独立打造“印刷电路板多款资料合并软件”，增加公司市场竞争力及抗风险能力。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       1） 项目关键技术

       智能化“数字工厂”通常由现实工厂和虚拟工厂构成，任何生产计划的改变都通过虚拟工厂下达任务，再传递到现实生产中实施，而这种计划的调整可能发生在转瞬之间。

       该项目独创的“虚拟拼板”技术，正是为了在给工厂下达实际生产任务前，能够迅速将大量用户的个性化订单聚合到一张大板上，得到“降本增效”的最优解，也是公司实现“个性化需求批量化生产”的关键。
 
       通过算法的改进，让拼板的效能与成本都跃居行业之先，即使未来订单量持续增加，也能够通过机器与算法的灵活调整，不断拓宽上限。

       拼板软件从半自动到全自动，从单机版到分布式，从只支持矩形拼板到支持异形拼板，不断创新，不断迭代更新，使我们的拼板软件能始终保持技术领先，不断满足公司开始发展的，有力支撑了公司的快速发展。

       2）目前版本分布式拼板系统优势

       （1）资源的在线扩展

       拼板算法属于优化算法，是当今的世界难题。其拼板效果没有最好，只有更好，追求拼板利用率最大化，同时要兼顾生产效率，这种多目标的优化算法，所以运算量大在所难免。随着公司发展，订单数量的增加、公司业务扩展带来的拼板新要求，都要求拼板软件与时俱进，要不断优化改进算法，来跟上公司业务的快速发展，这些调整同时伴随着运算量的进步加大。机器资源随时面临瓶颈，单机版根本不能满足这个需求，只有采用的高性能的分布式运算才能够随时扩展物理资源，始终能够充足资源来支撑运算。

       （2）负载均衡

       由调度中心完成负载均衡。调度中心获取各个计算终端的运行和健康状况，可利用配置文件进行自动监守，也可人员手动对终端进行管理。

       （3）通用性

       接收应用端和终端的无差别Task，然后分派任务给终端进行计算，获得终端的计算结果数据返回给Task来源端。调度中心对于Task只起到中转，派发和控制作用，不对任务进行任何处理逻辑。除了虚拟拼版之外，还适用于其它运算量大的任务，如PCB钻孔及SMT上料最优路径选择，可替代云计算服务。

       （4）安全性

       调度中心自身的健壮性，采用“看门狗”式的崩溃重启机制以及主辅机制，主调度崩溃之后，应用和终端自动连接辅调度，同时辅调度能从Redis或数据库获得主调度崩溃之前的各个任务及状态。

       调度中心的网络安全，避免诸如Denial of Service攻击等等，调度中心和计算终端会处于内网比较好控制，关键是应用端和调度中心的通信，所有任务包均为加密的二进制文件，解析任务包之前先要进行反序列化，可避免非法报文进入调度中心。

       （5）稳定性

       由于终端和调度中心都在内网控制之中，各端都有用户记录，所以主机崩溃、断电等等问题都可以实现数据恢复。

       调度中心定时备份任务信息和结果信息到数据库，具体存储的日期天数可配置，就算调度中心和终端同时断电，也可以重启后从数据库获取任务数据和结果信息。

       实现主辅切换，终端连上的调度为主调度，当主调度崩溃之后，终端自动连接辅调度，终端缓存结果数据，连接辅助调度之后返回结果数据。

       在电子制造行业，技术始终是第一生产力。快人一步的“虚拟拼板”，为嘉立创的行业发展奠定了坚实的基础，使嘉立创成为了PCB打样、小批量市场的一枝独秀。

       3. 效益分析

       1）每天可将数万款不同形状的产品，通过智能算法，并设置不同的拼版规则，实现相同类型的PCB进行最优组合，降低生产成本；

       2）采用分布式算法，实现快速计算，提高拼版速度；

       3）采用最优的图形算法，实现综合利用率大幅提升。