CN113158401B - 一种多粒度smt产线能耗建模方法 - Google Patents
一种多粒度smt产线能耗建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113158401B CN113158401B CN202011586951.3A CN202011586951A CN113158401B CN 113158401 B CN113158401 B CN 113158401B CN 202011586951 A CN202011586951 A CN 202011586951A CN 113158401 B CN113158401 B CN 113158401B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy consumption
- matrix
- equipment
- production line
- smt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/18—Chip packaging
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2115/00—Details relating to the type of the circuit
- G06F2115/06—Structured ASICs
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/18—Manufacturability analysis or optimisation for manufacturability
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Algebra (AREA)
- Geometry (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提出一种多粒度SMT产线能耗建模方法,其特征在于,构建三元矩阵组(属性attribution矩阵,表示为[a];功率power矩阵,表示为[p];计时timer矩阵,表示为[t])利用实时属性、功率和累计计时,实现SMT设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗的建模与计算。其中,[a]矩阵为设备状态矩阵,可通过读取设备PLC相应地址获取;[p]矩阵为设备启动、休眠、运行功率矩阵,为静态数据矩阵;[t]矩阵累计计时矩阵,在设备端可通过单位时间t与[a]矩阵乘积累加操作实现。本发明的计算过程可在数据库中轻量化处理,无需更换智能电表等硬件设备,便可实现能耗建模与计算,为SMT产线精准在线能效优化技术、高保真物理空间‑孪生空间映射技术等核心技术领域研究提供基础,最终助力SMT产线能耗度量、预测、控制和孪生演化的实现。
Description
技术领域
本发明是一种多粒度SMT产线能耗建模方法,隶属于能耗检测与能效控制领域。
背景技术
目前全球集成电路产业正进入重大调整变革期,美、日、韩以及部分欧洲国家都在不断追加对集成电路产业的研发与制造投入。加快推进新一代集成电路的技术研发与制造能力建设,发展高新技术,抢占新一代信息技术市场制高点已成为实现经济结构转型的重要举措之一。
集成电路封装基板又可称为IC封装基板(integrated circuit PackageSubstrate),提供了芯片和组装电路板之间的电气互连,同时为芯片提供保护、机械支撑和散热通道,并正在承担更多的系统集成功能。表面贴装技术(Surface MountedTechnology,SMT)是在裸装基板上贴片,构建集成电路芯片的载体。
尽管地方政府对集成电路封装基板制造业大力支持,推进SMT产业,但项目组对市内及周边地区企业调研发现,SMT技术业已成熟,但国内外竞争激烈,如何实现节能降耗,进一步压缩工艺成本,提高单位产品能效是该行工业积极探索的问题,为集成电路及相关产品的研发、生产提供了新的契机,抢抓新一轮发展机遇,增强产品竞争力,推动产业实现跨越式发展,是当前SMT行业面临的“卡脖子”问题。
据不完全统计,我国拥有离散制造系统和机械设备,世界保有量第一,能耗总量大,其能量利用率平均低于30%,欧美等国甚至认为实际制造所需能量仅需总耗能的15%。SMT封装系统作为典型的离散系统,主要工艺包含数控钻孔、电路互联孔化、贴感光膜、曝光、显影、蚀刻、剥膜、AOI光学检查、印刷油墨、表面处理、通断测试、补强/贴胶、冲切、封装/组装、功能性测试、外观检测等。通用半导体双面柔性SMT封装过程至少需要40道工序,生产流程长、加工设备种类多,能耗总量巨大,能效精细化管控研究意义非凡。
发明内容:
本发明提出一种多粒度SMT产线能耗建模方法,构建三元矩阵组,利用实时属性、功率和累计计时,实现SMT设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗的建模与计算。
首先构建属性attribution矩阵(表示为[a]矩阵),矩阵为[total×3]阶矩阵,矩阵为total维横向量,表示参与能量流建模的total台设备;矩阵的3维列向量表征设备的三种状态,分别表征启动=starting,休眠=dormant,工作状态=working。[a]矩阵如下所示:
表示SMT产线n设备i在启动阶段的布尔属性,“0”表征未处于工作状态,“1”表征处于工作状态;表示SMT产线n设备i在休眠阶段的布尔属性,“0”表征未处于休眠状态,“1”表征处于休眠状态;表示示SMT产线n设备i在工作阶段的布尔属性,“0”表征未处于工作状态,“1”表征处于工作状态。互斥且可同时为“0”,此时表征停机状态。
其次,构建功率power矩阵(表示为[p]矩阵)和计时timer矩阵(表示为[t]矩阵)
同理,[p]矩阵的意义类似,但[p]矩阵是静态矩阵,记录每条产线每台设备各个状态下的功率。[t]矩阵表征维持该种状态的时间,是累积结果。
然后,设定标准采集时间t,t表征在单位t时间内,工作状态的布尔属性未改变,从精确角度考虑,t趋近于极限小才可表征t时间段内布尔属性未改变状态。但工程应用需同时兼顾理论与实际,计算能力浪费和通信带宽占用等也需考虑在内,因此设定合理t十分有必要。本发明将t设定为生产节拍。因此t矩阵的累加计算公式为:
三矩阵的能耗矩阵计算公式为:
“·”表示点乘,[E]表示能耗。
之后,构建多粒度SMT产线能耗计算范式,具体包括设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗等。如表1所示。
最终,依托表1中计算公式,得到多粒度SMT产线能耗数据与能量流向。
与现有技术相比,本发明提供了种多粒度SMT产线能耗建模方法,具备以下有益效果:对建立拥有自主知识产权、可持续发展、推动集成电路封装产业以及智能制造产业核心技术的发展,提高企业的核心竞争力等方面有积极的意义。主要表现为如下几个方面:
①加强集成电路封装技术能效精准控制、节能降耗共性技术攻关,促进设备级、产线级、系统级等多层多粒度多来源能耗建模技术,为SMT产线精准在线能效优化技术、高保真物理空间-孪生空间映射技术等核心技术领域研究提供基础,最终助力SMT产线能耗度量、预测、控制和孪生演化的实现。
②深入推进集成电路封装技术、智能制造技术同信息网络融合创新,赋值制造服务,推动SMT封装产线的智能能耗管理落地,实现制造过程同信息网络融合,完成高位价值链转型,将产生巨大经济效益。
附图说明
图1基于三矩阵的多粒度能耗建模流图;
图2某SMT车间及产线工艺;
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示,SMT主要工艺包含数控钻孔、电路互联孔化、贴感光膜、曝光、显影、蚀刻、剥膜、AOI光学检查、印刷油墨、表面处理、通断测试、补强/贴胶、冲切、封装/组装、功能性测试、外观检测等。通用半导体双面柔性SMT封装过程至少需要40道工序,其中单轴自动切台、三工位贴合机、0.5M/0.6M/1M接驳台、3.6M平行移栽机、1M升降机、各类测试机、暂存机、开式固定台压力机、自动对位非平行光曝光机等能耗相对较低(功率低于1KW),未进行本案例分析;本案例主要的能耗监测设备包括:冲床、UV固化炉、自动光学检测机、高精密双台式网印记、全自动锡膏印刷机、全自动视觉异形贴装机、模组型高速多功能贴片机、全自动离线喷码机、自动贴片机、10温区N2双轨回流焊、点胶机以及印刷机等12台设备。
经调研发现,某SMT产线1、2、5采购时间、基本配置大体相同,其功率[p]矩阵如表2所示,计时[t]矩阵如表3所示,属性[a]矩阵如表4所示。
表2某SMT产线1、2、5的[p]矩阵
No. | 设备 | Starting(KW) | Dormant(KW) | Working(KW) |
1 | 冲床 | 35 | 0.8 | 8.5 |
2 | UV固化炉 | 26 | 0.8 | 6.5 |
3 | 自动光学检测机 | 16 | 0.8 | 3 |
4 | 高精密双台式网印记 | 24 | 0.8 | 4.7 |
5 | 全自动锡膏印刷机 | 7 | 0.5 | 1.5 |
6 | 全自动视觉异形贴装机 | 13 | 0.8 | 2.5 |
7 | 模组型高速多功能贴片机 | 48 | 0.8 | 10 |
8 | 全自动离线喷码机 | 31 | 0.8 | 4.8 |
9 | 自动贴片机 | 28 | 0.8 | 5 |
10 | 10温区N2双轨回流焊 | 83 | 1 | 16.5 |
11 | 点胶机 | 12 | 0.5 | 2.3 |
12 | 印刷机 | 8 | 0.5 | 1.5 |
其中,Starting(KW)为网络资源整理,Dormant(KW)为工程师经验(未实地测量),Working(KW)为铭牌工作电压。
表3某SMT产线1、2、5的计时[t]矩阵
No. | 设备 | Starting(h) | Dormant(h) | Working(h) |
1 | SMT1冲床 | 0.28 | 1.16 | 6.57 |
2 | SMT1-UV固化炉 | 0.23 | 1.17 | 6.60 |
3 | SMT1自动光学检测机 | 0.07 | 1.19 | 6.74 |
4 | SMT1高精密双台式网印记 | 0.17 | 1.18 | 6.66 |
5 | SMT1全自动锡膏印刷机 | 0.03 | 1.20 | 6.78 |
6 | SMT1全自动视觉异形贴装机 | 0.03 | 1.20 | 6.77 |
7 | SMT1模组型高速多功能贴片机 | 0.25 | 1.16 | 6.59 |
8 | SMT1全自动离线喷码机 | 0.11 | 1.18 | 6.71 |
9 | SMT1自动贴片机 | 0.03 | 1.20 | 6.77 |
10 | SMT1-10温区N2双轨回流焊 | 0.38 | 1.14 | 6.47 |
11 | SMT1点胶机 | 0.03 | 1.20 | 6.78 |
12 | SMT1印刷机 | 0.01 | 1.20 | 6.79 |
13 | SMT2冲床 | 0.28 | 1.78 | 5.95 |
14 | SMT2-UV固化炉 | 0.23 | 1.79 | 5.98 |
15 | SMT2自动光学检测机 | 0.21 | 1.79 | 6.00 |
16 | SMT2高精密双台式网印记 | 0.17 | 1.80 | 6.03 |
17 | SMT2全自动锡膏印刷机 | 0.03 | 1.83 | 6.14 |
18 | SMT2全自动视觉异形贴装机 | 0.03 | 1.83 | 6.13 |
19 | SMT2模组型高速多功能贴片机 | 0.25 | 1.78 | 5.97 |
20 | SMT2全自动离线喷码机 | 0.11 | 1.82 | 6.08 |
21 | SMT2自动贴片机 | 0.03 | 1.83 | 6.13 |
22 | SMT2-10温区N2双轨回流焊 | 0.77 | 1.66 | 5.57 |
23 | SMT2点胶机 | 0.03 | 1.83 | 6.14 |
24 | SMT2印刷机 | 0.04 | 1.83 | 6.13 |
25 | SMT5冲床 | 0.28 | 5.33 | 2.39 |
26 | SMT5-UV固化炉 | 0.23 | 5.36 | 2.41 |
27 | SMT5自动光学检测机 | 0.07 | 5.47 | 2.46 |
28 | SMT5高精密双台式网印记 | 0.17 | 5.41 | 2.43 |
29 | SMT5全自动锡膏印刷机 | 0.03 | 5.50 | 2.47 |
30 | SMT5全自动视觉异形贴装机 | 0.06 | 5.48 | 2.46 |
31 | SMT5模组型高速多功能贴片机 | 0.25 | 5.35 | 2.40 |
32 | SMT5全自动离线喷码机 | 0.11 | 5.45 | 2.45 |
33 | SMT5自动贴片机 | 0.03 | 5.50 | 2.47 |
34 | SMT5-10温区N2双轨回流焊 | 0.38 | 5.26 | 2.36 |
35 | SMT5点胶机 | 0.03 | 5.50 | 2.47 |
36 | SMT5印刷机 | 0.02 | 5.51 | 2.47 |
表4某SMT产线1、2、5的属性[a]矩阵
利用公式(1)-(15)分别计算设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗等,具体如表5-8所示:
表5某SMT产线1单台设备各状态能耗
表6某SMT产线1贴片机组和回流焊工艺能耗
表7某SMT产线1产线能耗
某订单涵盖SMT产线1、2和5。其订单能耗如表8所示。
表8某订单在某SMT产线1、2和5共3条产线上的总能耗
Claims (1)
1.一种多粒度SMT产线能耗建模方法,其特征在于,构建三元矩阵组,利用实时属性、功率和累计计时,实现SMT设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗的建模与计算;
首先,构建属性attribution矩阵,表示为[a]矩阵,其中,[a]矩阵为设备状态矩阵,通过读取设备PLC相应地址获取,矩阵为[total×3]阶矩阵,包括total维横向量,表示参与能量流建模的total台设备;矩阵的3维列向量表征设备的三种状态,所述状态分别为启动=starting,休眠=dormant,工作状态=working;
其次,构建功率power矩阵与计时timer矩阵,分别表示为[p]矩阵与[t]矩阵,其中,[p]矩阵是静态矩阵,记录每条产线每台设备各个状态下的功率,具体为设备启动、休眠、运行功率矩阵,[t]矩阵是累计计时矩阵,表征维持状态的时间,在设备端通过单位时间t与[a]矩阵乘积累加操作实现;
然后,设定标准采集时间t,构建多粒度SMT产线能耗计算范式,具体包括设备能耗、工艺能耗、产线能耗、订单能耗、车间或企业能耗的实时能耗、状态能耗与运行总能耗,得到多粒度SMT产线能耗数据与能量流向;
其中,所述建模与计算的过程在数据库中轻量化处理,无需更换智能电表硬件设备,实现SMT产线能耗度量、预测、控制和孪生演化。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011586951.3A CN113158401B (zh) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | 一种多粒度smt产线能耗建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011586951.3A CN113158401B (zh) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | 一种多粒度smt产线能耗建模方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113158401A CN113158401A (zh) | 2021-07-23 |
CN113158401B true CN113158401B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=76878118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011586951.3A Active CN113158401B (zh) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | 一种多粒度smt产线能耗建模方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113158401B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117119783B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-01-30 | 广东迅扬科技股份有限公司 | 一种模块待机功耗的控制方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110533278A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-12-03 | 西安电子科技大学 | 基于粒子群优化算法的smt产线检测阈值设定方法 |
CN111476466A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-31 | 重庆邮电大学 | 基于情景感知的数字化车间电能管理研究方法 |
-
2020
- 2020-12-20 CN CN202011586951.3A patent/CN113158401B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110533278A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-12-03 | 西安电子科技大学 | 基于粒子群优化算法的smt产线检测阈值设定方法 |
CN111476466A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-31 | 重庆邮电大学 | 基于情景感知的数字化车间电能管理研究方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113158401A (zh) | 2021-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107992917B (zh) | 一种多层pcb的品质追溯方法 | |
CN1867228B (zh) | 一种电路板元件的焊接方法 | |
CN101951728A (zh) | 一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法 | |
CN113158401B (zh) | 一种多粒度smt产线能耗建模方法 | |
CN104797084A (zh) | 印制电路板布局的方法及装置 | |
CN100589256C (zh) | 以印刷电路贴片工艺制备太阳能电池组件的方法 | |
CN101600299A (zh) | 减成法电路板快速生产工艺 | |
CN113313431B (zh) | 一种多源异构数据的三维数字化车间系统 | |
CN103679359A (zh) | 一种smt中央智能优化管理与监控系统 | |
CN105224739A (zh) | 一种应用于pcb规范梳理的方法及系统 | |
CN104202907A (zh) | 一种uv印刷法制作沉铜电镀导通孔双面线路板的工艺 | |
CN100442181C (zh) | 数控smt印刷模板激光切割控制方法 | |
CN100527029C (zh) | 数控smt印刷模板激光切割控制装置 | |
CN102521431A (zh) | Pcb设计资料中的导线的处理方法 | |
CN113316383A (zh) | Led贴片机送板自动控制系统 | |
CN101940076A (zh) | 用于印刷电路板制作的面板化方法 | |
CN112701169A (zh) | 一种增强切割后焊接强度的太阳能电池片及其切割方法 | |
CN110629207A (zh) | 全自动化学镍钯金生产设备控制系统 | |
CN203368905U (zh) | 一种印刷电路板 | |
CN115471048A (zh) | 基于数字孪生的产线设备综合效率的监控与协同优化方法 | |
CN106604547B (zh) | 一种无污染电子线路板制造工艺 | |
CN109348642A (zh) | 一种线路板整板电金方法 | |
CN203327396U (zh) | 一种smt生产线 | |
CN210856336U (zh) | 全自动化学镍钯金生产设备控制系统 | |
CN213581835U (zh) | 全厂智能追溯调整系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |