提升PCB制造“軟實力”，工業軟件是“用”出來的
嘉立創科技
2023-02-22
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嘉立創CAM軟件問世基本覆蓋了PCB生產制造的全流程
沒有自主可控的工業軟件，邁向工業強國的征程始終隔著一道藩籬。在PCB制造領域，海外軟件占據了大半壁江山。令我們感到欣喜的是，國產工業軟件潮頭涌動，一些企業正在快速成長起來。
“國產工業軟件存在的最大問題，不在于能否開發出來，而是開發出來以后，有沒有人使用。”一位從業者一針見血地指出了工業軟件的關鍵所在。工業軟件是工業流程和技術的程序化封裝，折射出工業化和信息化融合的能力和水平。“沒有工業化進程的完成，就沒有工業技術的深厚積淀；沒有工業技術的深厚積淀，就不可能把工業技術轉化為軟件。”PCB是電子工業的重要部件，其生產離不開軟件的應用。我國作為PCB制造大國，大陸地區PCB產值規模占全球的比重超過了50%。然而，環顧PCB軟件市場份額，海外軟件占據了大半壁江山，成熟可用的國產PCB CAM軟件幾近空白。當用戶習慣了長期使用某一種工具，后來者向先行者發起挑戰的難度不言而喻，更換工具所要付出的代價是巨大的。在經歷了2018年的"卡脖子"風波后，工業軟件的自主可控，以一種肩負時代使命的姿態被廣泛關注。2022年9月，嘉立創CAM軟件問世，補齊了以往國產軟件只具備DFM功能而不能編輯Gerber文件的短板。從接單報價到工程資料處理，軟件基本覆蓋了PCB生產制造的全流程。工業軟件是用出來的。與國內“重硬輕軟”的情況不同，海外主流工業軟件企業普遍都有30年以上技術工藝積累沉淀，部分頭部企業甚至超過了50年。有的公司脫胎于科研機構，擁有強勁的研發能力；有的則是制造業企業，如美國科磊，其本身就是知名的半導體(芯片)設備供貨商，由此可見，工業軟件的開發天然就具有很高的壁壘。作為一家智造企業，嘉立創既是軟件的開發者，也是使用者。百萬級的訂單量，給軟件的成長鋪就了豐厚的扎根土壤，也讓開發人員對數據的應用保持著敏銳度。“十年磨一件”，從2006年開創PCB打樣/小批量業務伊始，嘉立創就注意到，互聯網模式能為傳統制造模式帶來極大的便利，彼時的軟件研發，如種子般被埋下。應用→更新迭代→應用→繼續迭代... ..正循環驅動下，嘉立創CAM軟件的更新與生產齊頭并進。無數次的打磨攻堅，十余年長期深厚的積淀，讓嘉立創CAM軟件逐漸成長為一款成熟可用的工具，呈現在大家面前。
“軟件應服務于用戶，而非用戶為軟件做出妥協。”不少商業軟件除了需要耗費巨大的精力適應學習，迭代的周期也十分漫長，一個新功能上線，可能要等待數月甚至數年的時間。
讓軟件變得更好用這件事上，嘉立創CAM軟件馬不停蹄，截止2022年12月底，共計發布了3個大版本，新增、優化了多項功能。最新版本上線了4項功能，更智能、更實用：軟件內置智能開料功能，支持旋轉拼板、異向開料、混開1-3種料，開料方案多、計算速度快，能極大地提高板材利用率。軟件可根據單元板尺寸與板料尺寸，自動測算交貨所需的拼板尺寸，提前規劃出合理的拼板方案。
腳本自動制作，可高效處理單面板、雙面板及多層板標準資料，以雙面板資料處理為例，效率是熟練人工處理的5倍以上，準確性、可靠性極高。軟件可根據PCB上所有物件間的距離，有彈性地進行補償，讓各個物件保持合適間距。在現有設備條件不變的情況下，優化圖形設計，能減少蝕刻不均勻性問題，提高生產良率。軟件可計算線路層線路與線路，線路與其他物件之間的間距，并自動調整，使線路保持最佳間距，提升了資料處理效率，減少了因線距過小發生蝕刻短路等問題。開發人員表示，嘉立創CAM軟件還有許多其他功能，如自動拼版、網絡對比自動定位等，都是PCB生產過程中急需的。接下來軟件還持續迭代更新，更加貼合生產需求。
PCB制造涉及十幾道工序流程，每一家板廠的生產設備、流程先后順序、人員的操作習慣差異等因素，都會導致處理資料的參數發生變化，通用模式難以滿足所有使用者的需求。“一款軟件，千種實際應用場景。”嘉立創CAM軟件的二次腳本開發功能，能很好地解決軟件與設備的匹配問題。根據工廠設備及流程，通過調整接口，實現軟件與生產設備相互兼容，如LDI、AOI設備等，達到產線與軟件的高度適配。綜合來看，使用嘉立創CAM軟件所帶來的效益明顯：原材料成本：Primark 統計數據顯示，覆銅板約占PCB成本的30%左右，因此板材利用率與成本控制牢不可分。嘉立創CAM軟件內嵌智能開料、自動拼版等功能，幫助工廠實現板材的最大化利用，減少廢料。
學習成本：絕大多數的工業軟件均為英文界面，如果是基于Linux系統的架構，則需要重新適應。耗費幾個月的時間學習培訓，可能也只能達到初入門級別。全中文界面、接近于Windows操作系統的嘉立創CAM軟件學習門檻低，對使用者友好。
人工處理CAM資料的傳統方式，效率基本依賴工程師的操作熟練程度，且訂單量越大，耗時越長，需要的專業工程師越多。把人從繁瑣、重復、費時的檢查中解放出來出來，嘉立創CAM軟件支持多核并行計算，10層以上線路板DFM效率是傳統CAM軟件的3倍，極大地提高了工作進程。
此外，軟件的自動化CAM處理功能，包括資料解析自動化、前處理自動化、鉆孔/線路/防焊/文字優化、自動拼版等，能幫助工廠縮短整體生產周期，提高生產效率，實現產能的躍升。
做單資料的合格與否，直接關系到成品的品質，對工藝要求嚴苛的高多層PCB更是如此。工程師在操作的過程中，熟練程度不夠、粗心大意等不可控因素就像一枚隱形炸彈，隨時可能影響出品。
嘉立創CAM軟件動態補償、自動移線等功能，能有效減少人工出錯率，讓生產出來的PCB品質更加穩定可控，最終實現整體效益的提高。
比起芯片的“卡脖子”，工業軟件更像是“卡腦袋”，因為軟件開發不是靠技術攻關就能完成的，需要基礎研究、工程實踐、應用體驗三方面的經驗積累，沒有專業的知識與經驗鋪就，很難斬獲成果。如果把工業軟件的發展視為一場馬拉松比賽，20世紀八十年代，我國工業軟件行業起步時間與國外幾乎同步。到了90年代后期，國外軟件巨頭進軍國內市場，本土企業難以與之抗衡，工業軟件市場幾乎被海外企業占據。并且，在近幾十年大量跨國軟件并購浪潮中，第一梯隊強者恒強的趨勢愈發明顯，需要引起我們的重視。工信部智庫專家林雪萍認為，國產工業軟件必須從底層開始追。“中國工業軟件的短板是，底部中空缺少根基，基礎研究相對缺乏；軟件廠家大多自身羸弱，沒有造血能力；用戶無心陪伴，拿來主義至上；協同舢板不成局，企業仍然是單打獨斗，缺乏組件與生態的配合。可以說，上述四大頑疾不破，工業軟件難進。”在夾擊之下艱難生存，薪火不滅的國產工業軟件也迎來了政策窗口期。在《中國制造2025》《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》等一系列政策的支持下，工業軟件“補短板”、“提質量”的速度加快，新的春天正迎面走來。以隱形的杠桿撬動巨大的價值，投資回報率看似不明顯的PCB CAM軟件，有如支撐起整座電路板制造大廈的鋼筋鐵骨。Prismark預測，2026年中國大陸地區PCB產值將有望達到546.05億美元，年復合增長率為4.6%。面向未來，PCB CAM軟件還將繼續發揮出巨大價值。研發軟件是一門難活，也是一門苦活，更是一門細活。做出讓用戶愿意用、喜歡用、用得好的產品，培育國產工業軟件是一條漫長且必須要堅持走好的路，或許荊棘叢生，但既然啟程，必不畏風雨。
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