系統級封裝(System in Package)及模塊器件的制造過程中的共同點是融入了高密度、薄型化、多層化等多種最尖端的貼裝技術。圖2是FUJI為系統級封裝及模塊器件制造提供的解決方案要點。除下圖之外，為了在電路板本身變薄的趨勢下穩定貼裝質量，需要校正薄電路板的翹曲并使元件貼裝面保持在恒定高度。真空支撐對于保持薄電路板形狀是一種有效方法。通過真空支撐，薄電路板被吸引固定在真空板上面，元件貼裝面可以保持在恒定的高度，并可最大限度地減少由元件貼裝負載引起的電路板振動和對電路板翹曲的影響。

為了實現使用數字孿生技術的智能工廠，FUJI正在進一步推進SMT生產線的自動化和數字化。數字孿生是在虛擬世界中構建一個現實世界的環境，在虛擬空間中進行模擬，預測現實世界中可能發生的事情并對其進行控制。我們正在提出一個以電子元件貼片機NXTR為中心輔以AGV等外圍設備(圖3)的利用數字孿生技術的方案。本章向您介紹本公司在推進虛擬和現實世界方面所做的努力和進展。

3.2.2　創建排產計劃

將在3.2.1的虛擬世界中進行的模擬轉移到現實世界的生產中，需要準確的生產計劃以及經驗和技能。由于這是一項專業度很高的工作，因此，我們為上位系統的排產計劃工具提供了創建整個SMT車間的生產計劃所需的各種數據，如各工序的實績數據以及包括貼片機在內的各機器的周期時間和生產時間等，來支持生產計劃的具體化。此外，還可以通過反映各種條件，例如料盡時間、元件余數、元件拆封壽命、每個單元的維護時間等，以便對整個SMT車間制定正確的生產計劃。

3.2.3 操作員作業的改善

迄今為止，雖然我們一直在積極推動離線準備區(為下一次生產準備物料的區域)和貼片機周圍裝置的自動化，并致力于不依賴技能的高效生產。但尚未達到整條SMT生產線的完全自動化和將操作員數量減少到零的程度。如果我們將目光轉向生產線，便會發現還存在著因突發故障以及作業開始時間與作業順序不恰當而導致的停線。這意味著在我們所討論的虛擬世界的模擬和現實世界的生產之間還存在差距，很難單憑數字孿生技術就實現智能工廠的進化。為此，我們本著“零”停線的大目標，正在研發即使在操作員作業期間也能讓停線時間無限接近“零”的作業向導軟件，好保證操作員有足夠的作業時間，且按照最合理的順序有條不紊的實施操作。從備料(準備生產時必要的物料)、換線、上料、補料到維修保養等，生產線上的必要作業完全按照排產計劃的進度向操作員發出向導，由此避免人為的判斷錯誤，從而最大程度的減少停線時間。綜上所述，為了將虛擬世界與現實世界的差距縮小到“零”，我們將繼續研究能夠實時監控生產狀況，以及與高質量和高生產率兼備的生產技術，并通過數字孿生技術支援智能工廠的不斷進化。

SMT工序中負擔最重的作業與元件相關，補料引起的吸取出錯即可導致機器的短暫停止。為了解決這些問題，FUJI研發了各種自動化單元，例如自動加載型供料器。上述的NXTR進一步發展了這一理念，實現了在貼片機上安裝供料器的完全自動化。第一臺可以配送、更換、安裝供料器的智能加載車已被搭載在貼片機上，實現了元件更換作業的自動化。NXTR時，只需將供料器放入機器前部的緩存站中，智能加載車就會根據排產計劃，在料盡或換線時自動將其與生產料站上的供料器進行更換。(圖5)

以下簡要介紹當NXTR實際導入SMT生產線，與元件相關的作業被自動化時，操作員的工作將如何改變。我們的設想是從傳統的單一技能操作員向最終的多技能操作員的轉變。(圖6)在多技能型操作中，有關元件的準備和回收作業被集中在一處，用于生產的人數變為最少。當然如果使用最少人數對應生產將增加操作員的負擔或導致停機，那人數減少就失去意義了。這些操作也可以事先在虛擬世界中進行模擬，以確保通過正確排產計劃和操作員導航工具，減少浪費和不必要的操作。

Step1：單一技能操作

之前在元件料盡和更換時，需要配置很多單一技能型操作員專門進行供料器的更換。(多人對應1條生產線)

Step2：多臺機器操作

通過使用智能加載車，一個緩存站只需一人進行元件更換作業，一人可以操作多臺機器。(一人對應1條生產線)

Step3：多技能操作

通過AGV自動更換緩存站中的供料器箱(安裝供料器的箱子)，使操作員在機器前的作業量為“零”。

迄今為止，除了SMT工序本身，SMT后工序的人工插入作業也正在通過模組型通用自動組裝機sFAB-D來逐步實現自動化。2021年，作為手動插入工序的新解決方案，FUJI研發了sFAB-SH(圖7)以及SW-BA(圖8)兩款新機器。sFAB-SH在沿襲了sFAB-D優異的通用性、可擴展性及高生產力的同時，特化了貼裝一般電路板的必要功能。這款新機型通過sH08-SH和sH02-SH兩種工作頭，能靈活應對高度為55mm元件的高速插入以及重量高達200g大型元件的插入。它還支持引腳夾以及切割和彎腳功能，以保障插入質量。除此之外，還采用高清影像處理系統，配合保證可靠插入的最佳插入順序與插入驗證操作機制，防患因極性錯誤引起的錯誤插入與元件上浮問題，避免回焊后的返工事故。SW-BA是小型多關節機械臂SmartWing的高級機械臂整機系列的一款，SW-BA擅長通過水平多關節機械臂在一定數量內實現如接插件、線圈、繼電器、變壓器和大型電解電容器等的插入自動化。雖然通過水平多關節機械臂進行元件插入不算一項新的技術，但我們的SW-BA無需通過SIer進行系統升級，只需通過功能包提供必要功能就可實現低成本和短交貨期，不給用戶增添麻煩，可以立即投入生產。

圖9是使用sFAB自動插入的一塊從小型元件到有相當高度和重量的大型元件的電路板。通過這種方式，可以自動插入各種元件。當然，客戶對插入的自動化有各種各樣的要求，例如希望以低成本自動插入少量元件以及希望高速自動地插入所有零件。FUJI將準確把握客戶對未來工序和工廠要求的反饋，向客戶提供最佳解決方案，通過自動化徹底改變手工作業，為實現高性能、高利潤的智能工廠，將不斷與貼片機同步地提出最佳解決方案。

在本文中，我們向您介紹了FUJI從虛擬世界的模擬到現實世界的SMT和插入工序所做的努力和進展。我們將繼續從客戶的角度出發，通過SMT生產線的數字化，通過數字孿生技術支援智能工廠的進化。我們相信，自動化雖然是將虛擬世界和現實世界之間的差距減少到 "零 "的方法之一，但它絕不是唯一的答案。FUJI將不斷捕捉客戶真正想要的東西，提供超越客戶期望并能感動客戶的產品和售后服務。