Что необходимо для создания современного конкурентоспособного производства МПП и ЭМ

Этот материал представляет собой попытку переосмысления опыта работы ряда российских предприятий (в частности, НИЦЭВТ и ИТМ и ВТ), которые в течение достаточно длительного времени являются вполне продвинутыми в масштабах мировой глобализации и передовыми в масштабах отечественной индустрии, чтобы более точно определить свое собственное положение на рынке производства печатных плат (ПП) и электронных модулей (ЭМ), а также ситуацию в отрасли в целом. Для чего потребуется сформулировать ответы на такие вечные вопросы как:

– что делать;

– куда идти;

– конечная цель.

И в первую очередь перед нами встает проблема реализации конкурентоспособного, высокотехнологичного производства печатных плат (ПП) и электронных модулей (ЭМ).

Рыночная экономика выдвигает условие конкурентоспособности как совершенно необходимое для сохранения устойчивого экономического (социального) положения предприятия, что подразумевает:

1. Получение прибыли (рентабельность).

2. Выпуск товаров (или иной продукции), реализующих функцию, нужную потребителю, — занятие соответственной рыночной ниши.

3. Выпуск продукции высокого качества и надежности.

Чтобы выстроить конкурентоспособное производство ПП и ЭМ, необходимо решить следующие задачи:

1. Оснастить производство современным технологическим оборудованием (для чего нужно:

– четко сформулировать параметры и объемы изделий;

– выбрать соответствующее оборудование;

– выполнить проектные работы;

– определить финансирование — бизнес-проект).

2. Определить последовательность технологических операций, которые необходимо выполнить — разработать маршрутный техпроцесс.

3. Иметь КД с требованиями, адекватными реализуемой технологии (задача DFM — проектирование для производства).

4. Оценить возможности использования инфраструктуры.

В ОАО НИЦЭВТ эти задачи были реализованы в ходе модернизации производственного комплекса, проведенной в 2006—2009 г.г.

Следующей задачей становится обеспечение рентабельности. При этом подходы к достижению рентабельности могут быть разными:

1. Сиюминутная рентабельность (тактическая):– обеспечение быстрой оборачиваемости оборотных средств, при обеспечении прибыльности отдельного структурного производственного подразделения («контрактное производство»).

2. Рентабельность стратегическая:

– для обеспечения быстрого выхода на рынок предприятие может дотировать планово убыточное подразделение, чтобы затем компенсировать убытки из прибылей от реализации готовой РЭА.

Выбор оптимальной схемы обеспечения рентабельности — стратегическое решение менеджмента предприятия или вертикально-интегрированной структуры.

В ОАО НИЦЭВТ, к примеру, реализован 1-й (на наш взгляд, более трудно реализуемый) вариант обеспечения рентабельности. Он очень нелегко дался коллективу производственного комплекса. Потребовалось 4 года напряженного труда, поиск и выстраивание отношений с партнерами, существенное омоложение коллектива специалистов с сохранением костяка опытных технологов, освоение новых подходов к поиску заказов, запуску их в производство, диспетчированию и реализации заказов с высоким качеством. Не все из задуманного осуществлено, но четко просматривается положительная тенденция по увеличению уровня рентабельности, существенно возросла техническая сложность изготавливаемых на производственном комплексе МПП, ЭМ, а также различного рода механических деталей, необходимых для реализации комплексного приборного производства.

Вообще, если говорить о реализации 1-го варианта обеспечения рентабельности, особенно в отношении изготовления ПП (с учетом принципиально высоких издержек, связанных с инженерным и материальным обеспечением производства) — эта реализация возможна при выполнении следующих условий:

– загрузка на 70…80% от теоретического объема;

– планирование загрузки (для оптимизации программы обеспечения);

– равномерность загрузки.

Подавляющее большинство российских предприятий, производящих ПП (в особенности) и ЭМ, к которым предъявляются повышенные требования по эксплуатационной надежности, сегодня базируют свою загрузку (прямо или опосредованно) на выполнении Госзаказа.

Однако из-за неравномерности финансирования бюджетных работ для достижения приемлемого уровня рентабельности требуется обеспечить должное сочетание в объемах производимой продукции как госзаказа, так и коммерческого заказа. Одним из вариантов решения этой проблемы (имеется в виду плановая загрузка) является создание центров компетенции (ЦК) по классам изделий — региональных, корпоративных, отраслевых.

В рамках концерна «Вега» таким центром компетенции по изготовлению ПП и ЭМ планирует стать ОАО НИЦЭВТ. Сосредоточение корпоративных (отраслевых) заказов в ЦК позволит минимизировать издержки, неравномерности загрузки и увеличить рентабельность (1 типа).

Отметим, что представленные сегодня на рынке производства ПП условно можно разделить на 3 вида:

Производство 1-го вида (средне- и крупносерийное).

Это производство:

– работающее в широком технологическом окне (адекватном конструктивным нормам);

– включающее минимальное количество контрольных операций;

– использующее дешевые базовые и технологические материалы;

– изготавливающее ПП широкого применения (ДПП, МПП4).

При этом изделия могут быть достаточно сложными (например, МПП для современных цифровых телевизоров или персональных компьютеров).

Производство 2-го вида (малосерийное, многономенклатурное, единичное)

Это производство:

– реализует четкое воспроизведение технологических режимов;

– обеспечивает контроль производимых изделий на соответствие НТД (т.е. характеристик, определяющих надежность и качество);

– использует дорогие базовые и технологические материалы;

– является типовым высокотехнологичным производством, изготавливающим сложные, высоконадежные узлы.

Производство 3-го вида (прототипное, единичное, инновационное)

Это производство:

– создается для работы на краю технологического окна, для реализации максимально возможных на данный период времени технических характеристик;

– требует контроля после каждой операции;

– способно изготавливать сверхпрецизионные ПП, выполнять инновационные НИОКРы, осваивать новые техпроцессы.

Такое производство предусматривает принципиальное отсутствие тактической рентабельности, оно работает исключительно на перспективу, на развитие.

В России, в основном, представлены предприятия 2-го вида, рассчитанные на многономенклатурное, малосерийное производство высоконадежных и достаточно сложных МПП, работающие, в основном, на госзаказ (речь идет о производствах, модернизированных в последние 5-7 лет). Они либо решают задачи удовлетворения внутренних нужд «родного» предприятия и потому, как правило, не рентабельны, либо пытаются работать по принципу контрактных производств (имеется в виду изготовление ПП и ЭМ на собственной производственной базе по «чужой» КД). Такие предприятия обычно используют дорогие базовые технологические материалы, обременены сложной системой обеспечения качества и мало конкурентоспособны по цене. Тем не менее, некоторые из них могут производить и производят высоконадежные и сложные конструктивно МПП и ЭМ.

Тем не менее, эти производства (производства 2-го вида) вполне могут быть использованы в качестве базы для формирования центров компетенции — корпоративных, отраслевых, региональных.

Каковы же основные задачи, которые призваны решать такие ЦК:

– они должны стать точками роста технологической компетенции как производителей, так и разработчиков;

– им необходимо правильно формировать взаимоотношения «разработчик-производитель».

Одна из сторон последней задачи — реализация политики DFM (проектирование для производства), то есть, российских конструкторов (разработчиков) необходимо научить (приучить) проектировать малотрудоемкие изделия, адаптированные к конкретным возможностям конкретных производств. Основная проблема — повышение требований к продуманности конструкторских разработок. Проектируемые изделия уже на начальной стадии разработки должны разрабатываться как серийные (при этом серийность вовсе не обязательно подразумевает выпуск большого количества, но обязательно подразумевает отработку на технологичность).

В итоге, для гармоничного развития отрасли, по нашему мнению, необходимо:

1. Создание 1-2 инновационных центров (производства 3-го вида) на базе передовых ЦК.

2. Создание ряда производств 1 вида — крупносерийных массовых производств (в первую очередь по изготовлению ПП), которые, правда, не могут быть реализованы без решения вопроса организации производства качественных базовых материалов.

Перейдем к опыту наших предприятий. Основное переоснащение производства МПП и ЭМ ОАО НИЦЭВТ, реализованное в 2006-2009 г.г., было выполнено за счет собственных средств. Внедренное оборудование принадлежит к категории наиболее передового в техническом отношении, и по этой причине на базе нашего производственного комплекса вполне может быть организован на начальном этапе корпоративный центр компетенции по ПП и ЭМ, а в перспективе — и инновационный центр (см. рис. 1).

Рис. 1. Оснащение цехов ОАО НИЦЭВТ

В части производства ПП наше оборудование реализует следующие основные технологические процессы:

– гальваника, подготовка поверхности, проявление и снятие фоторезиста, травление, нанесение адгезионного покрытия. Автоматическое ламинирование;

– автоматическое экспонирование;

– вакуумное прессование с масляным нагревом;

– прецизионное сверление, в том числе глухих отверстий, с коррекцией, учитывающей размерные изменения отверстий, и обработку контура;

– электроконтроль.

Такое оснащение позволяет изготавливать МПП со следующими характеристиками:

– диаметр сверления — 0,15 мм;

– линия/зазор — 75 мкм;

– H/d — 11:1.

Более полные характеристики наших изделий представлены в таблице 1.

Что касается конструктивных разновидностей, то в номенклатуру продукции ОАО НИЦЭВТ входят:

– односторонние (ОПП) и двухсторонние (ДПП) печатные платы без металлизации;

– ДПП с металлизацией;

– Многослойные платы (МПП) со сквозными металлизированными отверстиями;

– МПП со сквозными, межслойными («захороненными») и глухими отверстиями;

– Гибкие и гибко-жесткие платы;

– ПП на алюминиевой пластине;

– МПП с интегрированными тепловыми (медными) слоями.

Образцы изготавливаемых МПП представлены на рисунке 2; образцы изготавливаемых ЭМ — на рисунке 3.

Рис. 2. Образцы изготавливаемых МПП

Рис. 3. Образцы изготавливаемых ЭМ

Следует отметить, что производство ОАО НИЦЭВТ в большей степени адаптировано к изготовлению сложных МПП, т.к. является производством 2-го вида по нашей классификации.

На монтажно-сборочном производстве также сосредоточено высокотехнологичное автоматизированное специальное оборудование:

– сборочные автоматы разной производительности;

– конвекционная печь с продувкой азотом;

– рентгеновский контроль качества паяных соединений;

– селективная влагозащита;

– АОИ собранных ЭМ;

– сухое хранение микросхем.

Резюме

Основными задачами ЦК или любого другого рентабельного высокотехнологичного производства МПП и ЭМ по формированию организационной инфраструктуры являются:

– выстраивание правильного взаимодействия «разработчик-производитель», что подразумевает, в том числе, разработку конструктивно-технологических норм;

– обеспечение базовыми (особенно мало применяемыми) материалами. И поскольку основные базовые материалы, имеющие сегодня хождение в нашей стране, — импортные, одним из вариантов решения проблемы оперативного обеспечения госзаказа могло бы стать создание склада импортных материалов (это решило бы проблемы омертвления оборотных средств и минимизации импортных пошлин);

– подготовка кадров (они решают если не все, то очень многое) — в этой части задачи ЦК сводятся к организации отраслевых семинаров (как для разработчиков, так и для технологов), а также организации производственной практики в высокотехнологичных подразделениях передовых предприятий студентов колледжей и институтов.

Для формирования технической инфраструктуры необходимо решить следующие задачи:

– обеспечение производств отечественными основными материалами (ламинаты, препреги, фоторезисты, паяльные маски, режущий инструмент, концентраты и т.д.) — строительство завода базовых материалов;

– оснащение специальным технологическим оборудованием — реализация программ техперевооружения;

– разработка и освоение новых техпроцессов — НИОКРЫ, ФЦП;

– создание системы нормативно-технологической документации — легитимизация зарубежных стандартов (ввиду отсутствия адекватных отечественных НТД — в основном, для приемосдаточных характеристик ПП и ЭМ).

Также в рамках решения задач, стоящих перед ЦК для реализации современных функциональных характеристик ЭМ, востребованных на рынке, необходимо освоить, по меньшей мере, перечисленные далее новые высокотехнологичные техпроцессы:

– формирование встроенных компонентов, интегрированных в структуру МПП, — пассивных (резисторы, конденсаторы) и активных (микросхемы);

– прецизионное травление рисунка — формирование рисунка с параметрами линия/зазор 20…30 мкм;

– SBU-послойное наращивание структуры МПП — послойное формирование прецизионных слоев на ядре традиционной МПП;

– изготовление МПП — носителей ВGA, т.е. использование материалов с малыми размерными изменениями;

– лазерное сверление — формирование прецизионных межслойных переходов;

– заполнение отверстий — решение проблемы планаризации для прецизионных МПП;

– гальваника с высоким H/d — формирование прецизионных и одновременно высокомногослойных ПП;

МПП на СВЧ базовых материалах — увеличение вычислительной производительности узлов (ЭМ).

Есть, конечно, еще ряд новых технических идей, которые целесообразно было бы опробовать и освоить на инновационных производствах 3-го типа (они создадут базу дальнейшего развития технологии МПП и ЭМ):

– прямое формирование рисунка;

– прямое экспонирование;

– лазерное формирование рисунка;

– формирование рисунка струйными принтерами. Контрактное изготовление слоев струйными принтерами.

Таким видятся нам основные сферы приложения усилий по инновационному развитию производства МПП и ЭМ для поддержания его конкурентоспособности и рентабельности; и по мере нарабатывания ресурса (финансового и кадрового) ОАО НИЦЭВТ предполагает эти планы воплотить в жизнь.