一文看懂手機制程及自動化改造空間

【文/潘敏瑤】隨著智慧型手機的使用越來越廣、越來越方便，其結構也更為複雜，包括連接器，觸摸屏，金屬殼和玻璃蓋板,FPC柔性印刷線路板、PCB主板、錄影頭、電池、上蓋板、天線、底蓋，還有充電器、耳機等。

在純手工生產線中，手機主板生產車間的質量把控人員會拿起放大鏡核查工人為高速貼片機所裝載物料的準確性，並對主板進行標記。主板生產是除物料採購外，生產手機環節的第一個步驟。

接著，待組裝的手機螢幕、手機的錄影頭被安裝到位。隨後工人開始測試手機的通話功能、拍照功能等，為手機充電並測試電池性能。

各功能正常運行後，掃描IMEI串號（國際移動設備標識），這是整個手機成品組裝的最後一個環節。手機在組裝測試區檢測合格後，進入到包裝環節，工人把手機的附配件、產品說明書等都包裝好，最後打包待檢。

■智慧型手機生產鏈的自動化現狀

按照工藝來劃分，手機產業鏈可分成組裝段、核心部件段、檢測段。

組裝段包括點膠、精密貼裝、預裝，還有精密壓合，鎖螺絲，這些自動化設備已基本做到量產。

核心部件段包括SMT、PSA、雷射切割、打標、焊接，還有自動上下料、拋光、打磨、精雕、熱彎等設備，還有一段比較微小的模組如錄影頭需要組裝。

檢測段，包括尺寸量測，如平面度、段差、間隙，還有瑕疵檢測；也包括性能檢測，如射頻、音頻、MMI等，這些性能可通過專門的儀表來檢測。

當手機各零組件被組合起來，把手機背蓋裝扣上之後，手機的組裝就趨於完成了。手機完成組裝之後，還要進行音頻、拍照、GPS、天線、功能測試等特定項目檢測。

目前，機器人可協助組裝好的產品進行自動化檢測，檢測內容包括音頻、拍照、GPS、天線、功能測試等項目，據手機廠商表示，機器人檢測的準確度可達到98%。此外，檢測過程中移動手機、定位檢測等固定動作也可由機器人取代，每個生產區域至少可減少20個人力。

在整機測試環節，採用機械臂、大型自動化檢測儀、AOI自動光學檢測儀等，通過人機界面可對手機的SIM卡檢測、電池測試、SD卡檢測、LED按鍵、LCD測試、LED背光等手機所有部件進行測試。

總體來看，SMT是自動化程度最高的流程，也是目前最流行的電子組裝技術。首先是列印電路板（PCB），然後錫膏將處理器等晶片黏貼到PCB上，回溫固定。透過電腦監控可以觀察印刷電路板是否有瑕疵並標記，等主機板全部打制完成後，就會送到手機前期組裝生產線進行產制。目前整個流程可以做到全自動化。

而人力密集區主要集中在整機組裝環節，包括組裝、測試、包裝等，因為涉及焊接、擺線、合殼、清潔螢幕、貼鏡片、測試檢測等，以及輔料的上料和貼合等工藝，自動化改造難度較大，加上小批量多批次的生產特點，對於自動化的柔性提出了更高的要求。

相對而言，後段的包裝環節難度較小，且已經有相對成熟的案例，生產線上可配置自動封裝機，替代原本的手工封裝，可以做到整線的包裝自動化。

除了生產環節外，工廠在運輸環節內開始配備AGV，斯坦德機器人合夥人王茂林分析，AGV的價值就在於，從原料倉到生產線，再到成品倉中的物料運輸，對搬運的柔性化程度高，需要不改變原有產線的前提下做到快速部署，形成柔性生產線，從而做到AGV替代「人」和「磁條車」。

■手機產線自動化已成趨勢

數據顯示，全球70%的電子產品在中國製造，但在整個生產制程中，仍有90%的工序以人工作業為主，這意味著未來智能改造空間巨大。

首先，在前工序，即殼料、塑膠料、金屬料等處理方面，如中框的CNC加工，可採用拋光打磨工藝做到。此外，在卡槽、HOME鍵的尺寸檢測，噴塗，PCB板的組裝和測試等工序，可通過深入手機產業鏈的自動化集成商設計出自動化改造方案。

其次，在手機廠家或代工廠中，組裝和測試環節大概占據整個產業鏈80%勞力力流向，「機器換人」既存在難點也蘊含著機會。

庫柏特機器人系統部總經理廖聖華介紹，通過智能力控柔性裝配解決方案和人機協作AI智能產線解決方案，採用AI視覺檢測平台，可運用於機器人無序上下料、智能力控柔性裝配、機器人力控打磨、智能缺陷檢測。

最後是後道包裝環節，成品通過MMI測試、二維碼寫入之後，就會進入包裝，裝箱碼垛等環節，這也是國產工業機器人廠家應用較成熟的領域。

據業內人士可能，前工序、組裝、測試和後道包裝四大環節中，前工序可能占從業人員10%，裝配占60%，測試占20%，包裝占了10%。按這個勞力力的分配，從減員增效的角度看，裝配和測試的自動化升級改造空間較大。

■手機自動化產線的新要求

目前來看，手機廠商日益迫切的自動化需求與自動化廠商能力之間依然存在很大的矛盾。

首先，手機產品小批量、多品種，工藝複雜度高，並要求節拍速度快，因而需要高柔性產線以兼容其所有系列的產品。

此外，單型號產品生命周期越來越短，OLED全面螢幕、雙曲面玻璃、無線充電、臉部識別、3D相機、5G等新功能的更新換代則伴隨著工藝的革新。

第二，需考慮到設備的折舊周期，目前設備使用期限大概在3到5年，而手機的生產周期相對較短，大概為8-12個月，因而對設備的可重復利用率要求高。

第三，對投資回報周期苛刻，終端客戶要求在一年半到兩年就要能收回成本。

從終端用戶角度來看，中大型企業引入生產線主要考慮是否適應工業4.0的發展，大廠商具有大額訂單的支撐，希望進行整線自動化的升級改造，提高其市場競爭力。

因此，中大型終端企業需要內部+外部的配合協作，硬件+軟件的落地，考驗企業本身的可塑性與決斷力，因為需要投入大量資金。

對中小微企業而言，成本是其首先考慮的因素，同時考慮投資回報期的問題。目前，中小企業以手工或半自動化為主，更傾向於單工位的自動化替代，由人工到半自動、自動化的升級迭代。

從系統集成商角度來看，規模較大的集成商應從產線、物流到系統進行整合，加強軟件的開發、數據解讀、界面處理等方面的投入，向數字化工廠方向發展。

規模較小的集成商應在某個領域做精做專，積極與機器人廠商做專業化、定制化合作，合作是較好的路徑。

從本體製造商角度來看，針對3C行業的特點，首先機器人需要能夠適應柔性化生產，快速完成產品生產的準備工作，滿足用戶的差異化需求；第二，機器人需要高精度、高速度，或在某些指標上擁有「一技之長」；第三，機器人趨於小型化和輕量化，節省空間的同時便於使用者在現有產品上進行改造。

高工產研機器人研究所所長盧彰緣表示，事實上，應用方案及項目實施是制勝關鍵，本體廠商與經銷商、集成商一道，致力開發具體工藝段的應用方案，打造標準工藝段應用的目標可以是可復制、可靠性高、導入迅速、投資回報期小於1年。

因此，機器人本體廠商、系統集成商需要與終端客戶、自動化企業客戶真誠合作，共同致力於開發手機智能產線，讓手機企業生產智能化。

值得一提的是，2018年12月17-18日，由高工機器人舉辦的「利元亨•2018高工機器人年會暨阿童木機器人•高工金球獎頒獎典禮」將在深圳維納斯皇家酒店舉行。大會將包括3C應用、手機應用、新能源應用、供應鏈等多個專場。

手機應用專場將圍繞「抓住手機應用自動化升級的最大機會」、「柔性檢測是手機產線自動化的必配」、「包裝測試，解決‘人多力量小’的大問題」、「手機柔性化要求機器人技術提升」、「AGV的小車大用途」等議題展開。

此外，大會還將邀請眾多有自動化改造需求的手機企業舉行「手機行業智能製造供需對接會」，與機器人本體企業及集成商面對面交流，促進多方合作。