共创模式/联网标准双头并行 PCB智慧制造脚步加速迈进

随着全球消费市场对电子产业的需求改变，PCB产业制造模式也逐渐转换，朝特色化生产发展。因应此一需求，并转型为高值化产业，PCB智能制造势在必行，而使设备联网为首要任务；此外，产官学界也透过「共创模式」组成联盟，大打团体战，以加速PCB智能制造发展。

根据台湾电路板协会(TPCA)统计指出，2017年台湾台商两岸印刷电路板(PCB)产值为6,192亿新台币，相较于2016年成长9.5%。2018年在美国及欧洲景气回升带动消费需求成长之下，预估全球之电子产品将有持续之成长动能，对于PCB之需求亦将呈现较为明朗的状态，保守估计2018年台商两岸PCB产值将成长4%左右，但以原始订单美元计价之产值，预估将成长5.5%以上。

不过，在全球消费市场对于电子产品的需求改变的趋势之下，PCB产业逐渐转化成少量多样、多量多样的特色化生产模式，而非过往标准规格大量生产。

因此，台湾要再拓展PCB市场版图，势必要在生产方式上进行创新及突破，包括新制程技术建立、建构智慧产业供应链及云端运算平台等，让产品生产过程更为快速、更具高附加价值，且人力运用更为弹性及产品质量更容易掌握等。换言之，如何以「高值化」及「智动化」促使产业体质再造，也成台湾PCB产业重要课题。

产业趋势变化迅速　智能制造需求孔急

研华科技市场开发高级工程师吴伟立表示，物联网世代的到来，产业变动的幅度可说是又快又大。不仅仅是PCB产业，像是电子零件组装、制造业等台湾产业，皆面临三大关键挑战，分别为产品的制造模式少量多样、利润不够稳定，以及生产设备的损耗对业主影响日渐增加。

研华科技市场开发高级工程师

吴伟立表示，产业变迁快速，工厂模式也受到影响，智能制造需求日渐增加。

吴伟立提到，目前产业的产品订单越来越小，但商品的制造难度却愈来愈高，交货时程也越来越急迫；产品的生命周期缩短，使得整个产业节奏变得十分快速。业主得随时配合客户需求，急单、插单或是补单成为常态，因此商品的生产制程得跟着调整，才能跟上快速的产业变迁。

另一方面，少量多样的生产模式兴起，或许业主可发展的商品十分多元。然而，多方发展产品并不保证能创造更多的利润。现今产品多样化，但相对生命周期也短，促使前端业务对于产品的营销掌握能力不若以往，有时会不知道销路好的产品是如何窜升起来。也因此，在产品营收的利润上，已不像以往能依靠固定客户的大型订单稳定生存。

同时，现今业主对于产品良率的重视度更胜以往，因为产品良率是影响公司是否赚钱的关键因素之一。因此，业主对于先进制程设备的损耗也越来越重视。

吴伟立说，结合上述所提，工厂的营运越来越受挑战。客户前端业务生意越来越难以掌握、生产设备的损耗影响更加明显，产品营收利润也不若以往稳定。在这种情况之下，对于智能制造的需求因而逐步攀升，甚至可用「孔急」形容。也因此，为满足市场需求，不论是像研华这类的工业计算机供货商。或半导体业者，皆纷纷致力推出相关解决方案。

迈向智能制造　联网为首要挑战

智能制造已是必然发展趋势，PCB产业欲朝此一方向发展，藉此进行产业升级，当务之急便是须先建立「联网设备」。台湾电路板协会市场信息部副总干事洪雅芸表示，虽然PCB厂商均有建置智能自动化生产模式的意愿，但如何使设备「联网」，是目前PCB产业迈向智慧化的主要挑战。

洪雅芸进一步解释，现今PCB产业实现智能制造的主要障碍，在于厂商的生产设备还没有「联网」，因而欠缺数据收集、分析，以及应用能力，使得产业仍处于工业2.5~3.0阶段。因此，要实现智能制造，如何使生产设备具备联网功能，是第一要务。

根据TPCA和工研院IEK调查指出，截至2017年8月，约有60%的PCB业者，其产线已实现单站自动化，剩下40%未实现单站自动化的原因，包括设备老旧更新困难、空间有限无法增设机械手臂，或觉得无增设必要等。

不过，到2017年8月为止，只有20%的业者实现站与站自动化联机，换言之，现今仍有高达80%的业者，其机台设备是没有联网的；若生产设备没有联网，便无法收集生产、营运等数据，进行信息整合，进而缺乏对生产数据数据的分析。

洪雅芸说明，目前PCB产业没有共通的生产信息通讯协议格式，因此各家设备厂商并无可依据之标准；且PCB厂商各站设备均来自各种不同设备厂，使得站与站之间的联机难度高，仅有少部分厂商可做到。因此，PCB的生产设备急需一个标准化通讯接口。

为此，台湾电路板协会与工研院从2015年起，便着手研究「台湾PCB设备通讯协议(PCBEI)」，此一通讯协议遵循国际半导体产业协会(SEMI)的SECS/GEM规范。洪雅芸透露，该通讯协议已正式送交至国际半导体协会(SEMI)立案，不过可惜的是，经过投票后未达到实施门坎，TPCA将会持续推动，期透过此协议协助建立电路板产线的数据储存与分析平台，以及建构PCB厂生产信息系统。

洪雅芸指出，联网是目前亟须克服的挑战。未来若是PCB产业的设备皆具联网功能后，下一阶段便须进行「系统整合」。换言之，让设备联网，是希望其能顺利收集所需信息、参数；而收集完成后，便需透过如制造执行系统(MES)等工具，协助业主进行数据分析，这也是台湾PCB业者迈向智能制造的重要步骤之一。

布局PCB智能制造　研华共享平台方案齐出

如上所述，实现智能制造的首要任务是为现场设备添增联网功能。为此，TPCA积极推动SECS/GEM规范；另一方面，研华科技也推出相关解决方案，例如WISE-PaaS/EnSaaS和WebAccess(图2)，以支持包含SECS/GEM在内的多种通讯协议，使PCB设备可顺利联网撷取数据。

因应智能制制造，研华科技推出不同平台解决方案。

吴伟立表示，为协助PCB业者迈进智能制造，研华首要任务便是开发相关的共享平台，像是基于WebAccess开发的SECS/GEM通讯协议平台，或是原有的WISE-PaaS/EnSaaS，使现场机台可顺利联网收集资料。

据悉，WISE-PaaS/EnSaaS平台，可收集设备端所取得之数据，透过此平台整合数据分析及仪表板做到可视化，并开发或使用产业相关云服务，包含多租户应用(Multi-Tenancy)、自动调整需求资源(Elastic Scaling)、数据整合(Data Infra)、计价模式(Billing)、应用安全性(Security)及全时运行(Always On)的环境。

该产品还能透过数据分析与机器学习将运算模型依产业应用导入边缘(Edge)端，达成设备联网、数据分析、机器学习与不同产业的应用平台需要的服务。

同样做为研华物联网解决方案的核心的WebAccess，其特色在于它是全浏览器架构的图控软件，并具备高效的网络通讯能力；可与研华智能自动化产品达到无缝整合，协助业者在最短时间内，建置其适用的物联网架构与巨量数据分析应用。

推动PCB智能制造　共创模式应运而生

PCB欲进行产业升级，朝高值化的方向发展，智能制造可说势在必行。不过，现今多数PCB业主虽然有这意愿，但也面临了「不知从何做起」的困境；也就是无法规画未来发展蓝图、设定未来愿景等，又或是无法用完善的计划，跟智能制造解决方案供货商表述自身需求。

吴伟立指出，为解决此一产业困境，研华便提出所谓的「共创模式」，结合PCB业者与供货商、学界和政府，组建成共同团队，结合各自的技术优势，进而加速PCB智能制造发展。

像是不久前研华科技便偕同工研院、资策会、鼎新计算机、欣兴电子、敬鹏工业、耀华电子，以及迅得机械等，宣布共创智能制造联盟，成立共创团队A-Team(图3)，藉此与多家业者携手致力PCB产业应用开发与系统整合。

研华科技与工研院、PCB业者组成国家队A-Team

研华科技董事长刘克振于记者会上指出，此次计划透过多方团队的磨合与集结后，期望于2019年育成具规模、有远景的工业4.0系统整合与服务公司，有效引导台湾以智能制造加速产业升级。

台湾电路板协会则表示，智能制造为PCB产业世代转型的必经之路，此次政府科专计划以一个标准(PCB设备通讯协议)、二个平台(智能制造技术平台、产业联盟合作平台)为核心，并由研华偕同产业伙伴开发、导入，确实能快速实现PCB产业高值化、朝向永续发展之路，这同时也是台湾电路板协会一直以来的目标。

在共创团队A-Team成立之后，将有望透过跨领域结盟、软硬整合，进而提供PCB产业可复制、高价值之解决方案，进一步加速整个产业自动化及数据化的推动，以期达到PCB板厂智慧化愿景。

与此同时，为提升台湾软板产业竞争力，台湾电路板协会也结合工研院、资策会，以及嘉联益科技、联测科技与柏弥兰金属化等公司，成立「卷轴式微细线宽双层软板智能制造技术」研发联盟(图4)，期达到产业优化，并引领产业转型与升级，加速台湾电路板产业朝智能化、高值化发展。

TPCA协助成立软板智能制造技术联盟，提升软板竞争力

台湾电路板协会理事长吴永辉指出，为促进产业升级，该协会结合各界力量，以团体战策略提升竞争力，强化资源效益；此一联盟的成立是产业链升级及转型的重要契机，透过智能制造技术串联产业供应链设备，分享彼此资源，让生产端可更快速、弹性地因应终端产品需求。

据悉，卷轴式微细线宽双层软板智能制造技术研发联盟，系针对软板制造新技术及其智能化模块进行整合开发，打造具有跨公司零组件生产质量实时回馈、动态参数智能调整、人工智能化良率分析模块，以及生产履历暨信息图表可视化之高附加价值软板生产线，增强台湾软板产业竞争力。

洪雅芸透露，除了上述两个联盟之外，台湾电路板协会也预计在2018年成立新联盟，协助设备商产品具备SECS/GEM联网，扩大板厂应用设备通讯协议标准的效益。

根据台湾电路板协会「PCB设备智能化应用导入计划」指出，PCB厂导入智能制造首要关键是能让机器联网，取得数据才能透过系统分析大数据，让管理者发现与诊断问题，迅速做出营运改善计划。

为此，2018年台湾电路板协会与资策会延续PCB智能制造升级计划，规画促成PCB设备联盟成立，联合向经济部工业局做产业创新计划的联合提案，预计整体计划辅助至少20家PCB板厂具备设备联网、数据可视化的能力，培植PCB设备与SI厂商具智能制造升级的能量。

此一计划目标是PCB机器设备业者建构SECS/GEM联网、数据上报、接收Recipe的能力，SI业者建构具SECS/GEM监控与数据可视化呈现的系统整合能力，将100台以上的新、旧设备具备SECS双向联网、操控能力，且新设备台数比例不得超过40％。

洪雅芸说，成立各式联盟的意义在于串联各研究单位、政府资源，使联盟成为搭建产业需求的桥梁，并结合欲发展智能制造的厂商，形成团体战的策略，进而促进整体产业智慧化的导入时程与效率。

成本已非唯一考虑　PCB业者观念须转变

为促进台湾PCB产业智慧化，产官学各界可说是动作频频，不仅已相继成立了A-team和软板联盟，也预计在2018年在成立PCB设备联盟。不过，洪雅芸指出，要实现PCB智能制造，除了上述所说，须先解决联网挑战，或是采用共创模式，大打团体战外，业主的观念也须跟着改变，不能再以「成本」为唯一考虑。

洪雅芸说，PCB是毛利比较高的产业，因此过往业主在考虑导入智能制造，或是自动化相关技术时，会较为谨慎，多是以成本、投资回报率(Return On Investment, ROI)为主；若是超过两年还无法回收，便兴趣缺缺。

洪雅芸进一步指出，然而，现在全球都在谈论物联网，PCB工厂够不够「信息化」，也成了客户评量PCB业主能力值的一个标准。更何况随着人工智能(AI)快速兴起，如今等于是个「数据竞争」的时代，大数据分析已成显学，甚至是未来必备的要素。

也因此，PCB产业要透过智慧化进行产业升级，业主的思维也须跟着转变，当客户都已在要求实时生产履历、信息化、数据分析时，业主不能再以成本为主要考虑；若PCB业主不跟随这些趋势，生意一定会受到影响。洪雅芸表示，为此，台湾电路板协会也扮演着辅导和教育的角色，透过产业的多方合作，提高PCB业者导入智慧化的时程和效率。

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