Комплексное руководство по услугам по производству электронной продукции

Услуги по электронному производству (EMS) относятся к компаниям, предоставляющим полный спектр услуг по проектированию, разработке, тестированию, производству и поддержке электронных компонентов, печатных плат (PCB) и готовых электронных устройств. Поставщики услуг EMS, по сути, являются контрактными производителями, работающими с производителями оригинального оборудования (OEM) и другими компаниями, не имеющими собственных производственных мощностей.

По данным Emergen Research, мировой рынок EMS оценивался в 455 миллиардов долларов в 2022 году и, по прогнозам, к 775 году достигнет 2030 миллиардов долларов, демонстрируя среднегодовой темп роста 6.2% с 2023 по 2030 год. Такой рост можно объяснить несколькими ключевыми факторами:

• Растущий спрос на бытовую электронику и носимые устройства: смартфоны, планшеты, интеллектуальные носимые устройства, бытовая техника и другая электроника обеспечивают большую часть роста. Например, в 1.35 году поставки смартфонов достигли 2022 млрд единиц.
• Электрификация транспортных средств. Рынок электромобилей быстро расширяется, достигнув к 10 году более 2022 миллионов электромобилей на дорогах мира. Это требует значительных мощностей по производству электроники.
• Достижения в области технологий: сети 5G, искусственный интеллект, Интернет вещей, VR/AR и другие новые технологии требуют сложной электроники и надежных партнеров-производителей.
• Сосредоточьтесь на основных компетенциях: OEM-производители все чаще передают производство на аутсорсинг, чтобы сосредоточить внутренние ресурсы на дизайне, брендинге и интеллектуальной собственности.
• Эффективность цепочки поставок: EMS обеспечивает экономию за счет масштаба в закупках, производстве и логистике.

В этом руководстве подробно рассматриваются услуги электронного производства, включая спектр предлагаемых услуг, преимущества партнерства с поставщиками EMS, способы выбора подходящего партнера, ключевые технологии и процессы, тенденции рынка и многое другое.

Какие услуги предлагают поставщики услуг по производству электроники?

Компании EMS предоставляют очень широкий спектр услуг, связанных с переходом электронного продукта от концепции к производству. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Услуги по дизайну

• Консультация по концепции продукта
• Индустриальный дизайн
• Проектирование машиностроения
• Компоновка и дизайн печатной платы
• Разработка прошивки и встроенного программного обеспечения

Услуги прототипа

• Прототипирование печатной платы
• 3D печать корпусов
• Ограниченные тестовые запуски

Услуги тестирования

• Проверочное тестирование конструкции
• Внутрисхемное тестирование
• Функциональное тестирование
• Экологические испытания (температура, влажность, вибрация и т. д.)
• Тестирование на соответствие
• Тестирование надежности

Производственные услуги

• Изготовление печатных плат и население
• Литье пластмасс под давлением
• Изготовление и отделка металла
• Окончательная сборка и интеграция
• SMT сборка
• Система управления цепями поставок
• управление запасами

Постпроизводственные услуги

• Комплектация заказов и логистика
• Ремонт и замена
• Гарантия и обслуживание
• Поддержка в конце срока службы

Ведущие компании EMS обладают опытом во всем спектре услуг, необходимых для перехода продукта от идеи к крупносерийному производству. Они предоставляют «единое окно» для производителей электроники, у которых нет собственных производственных мощностей.

Ключевые преимущества использования поставщиков EMS

Есть несколько веских причин, по которым OEM-производители и компании-производители электроники предпочитают сотрудничать с поставщиками EMS, а не производить продукцию полностью собственными силами:

Экономия

Поставщики EMS достигают значительной экономии за счет масштаба закупок, производства и логистики, что может привести к значительному снижению затрат на единицу продукции по сравнению с собственным производством. Их опыт также приводит к более высокой урожайности и меньшему количеству отходов.

Сосредоточьтесь на ключевых компетенциях

Вместо того, чтобы инвестировать в производственную инфраструктуру и опыт, OEM-производители могут сосредоточить внутренние ресурсы на дизайне продуктов, программном обеспечении, брендинге и интеллектуальной собственности – их истинных основных компетенциях.

Скорость и Ловкость

Используя опыт, мощности и сети цепочки поставок партнеров EMS, продукты могут выйти на рынок значительно быстрее. Поставщики EMS также могут быстрее масштабировать производство.

Доступ к передовым технологиям

Ведущие компании EMS вкладывают значительные средства в то, чтобы оставаться на переднем крае производственных технологий, таких как автоматизация, AI/ML, моделирование и передовые системы контроля качества. Их клиенты получают доступ к расширенным возможностям.

Эффективность цепочки поставок

Поставщики EMS создали глобальные цепочки поставок и централизованные возможности закупок, которые чрезвычайно эффективны по сравнению с внутренним управлением. Они предпочитают отношения с поставщиками, покупательную способность и опыт в логистике.

Гибкость и Масштабируемость

EMS обеспечивает гибкость для быстрого увеличения или уменьшения производства в зависимости от меняющегося спроса. Компании могут масштабироваться без необходимости инвестировать в собственное капитальное оборудование и мощности.

Используя EMS, OEM-производители могут минимизировать риски, быстрее выводить продукцию на рынок, эффективно масштабировать и сосредоточить ресурсы в тех областях, где они могут принести наибольшую пользу. Благодаря этим преимуществам индустрия EMS быстро расширилась.

Лучшие практики по выбору партнера EMS

Поскольку поставщики услуг EMS по сути становятся продолжением вашей команды, важно выбрать правильного партнера. Вот несколько лучших практик:

Поймите свои требования

Во-первых, подробно опишите ваши конкретные потребности в таких областях, как сотрудничество в области проектирования, услуги по созданию прототипов, требования к объему, ожидания в отношении качества, стандарты соответствия, потребности в поддержке после производства и целевые общие затраты. Поделитесь ими с потенциальными партнерами EMS.

Целевая экспертиза EMS

Найдите компании EMS, обладающие конкретным опытом в вашей отрасли и области технологий. Например, некоторые специализируются на медицинских приборах, высоконадежной электронике, автомобилестроении и т. д.

Запросить ссылки

Попросите отзывы текущих клиентов, реализующих проекты, похожие на ваш, и свяжитесь с ними, чтобы узнать их опыт.

Экскурсионные услуги

Посетите объекты-кандидаты, чтобы лично ознакомиться с возможностями и процессами и встретиться с инженерными командами.

Сравните процессы качества

Ознакомьтесь с процедурами тестирования, контроля качества и надежности, реализуемыми каждым поставщиком. Такие сертификаты, как ISO, отраслевые стандарты и другие, могут служить полезными ориентирами.

Оценить услуги

Рассмотрите полный спектр предлагаемых услуг, чтобы определить, сможет ли поставщик удовлетворить все ваши потребности, начиная с раннего прототипирования и заканчивая поддержкой после производства.

Учитывайте расположение

При принятии решения учитывайте географию, исходя из логистических потребностей, возможности посещения объектов, времени в пути для совместной работы над проектами и других требований.

Оцените культурное соответствие

Поскольку вы будете тесно сотрудничать, убедитесь, что ваши команды и процессы хорошо согласованы для обеспечения бесперебойного сотрудничества. Сравните подходы к управлению проектами, стили общения и решения проблем.

Тщательно проверяя партнеров EMS, OEM-производители могут найти то, что подходит их конкретным производственным потребностям, и подготовить почву для успешного долгосрочного партнерства.

Обзор ключевых производственных технологий и процессов

Компании EMS используют множество сложных технологий и процессов проектирования, тестирования, производства и контроля качества. Вот введение в некоторые из наиболее важных из них.

Сборка печатных плат

Сборка печатных плат, также называемая PCBA, — это процесс пайки электронных компонентов на печатную плату. Это включает в себя компоненты поверхностного монтажа ( SMT ), а также компоненты сквозного монтажа. Автоматизированные линии сборки SMT эффективно и с высочайшей точностью размещают крошечные компоненты поверхностного монтажа, используя паяльную пасту и пайку оплавлением. Для компонентов сквозного монтажа используется волновая пайка. Сложные печатные платы требуют тщательного тестирования.

Внутрисхемный тест (ICT)

В инструментах ИКТ используются испытательные приспособления с «гвоздями» для электрического зондирования нагруженной печатной платы и проверки целостности схем, компонентов и паяных соединений. Любые дефекты или неправильные детали могут быть идентифицированы. Тестеры с летающими зондами обеспечивают бесконтактное тестирование.

Автоматизированный оптический контроль (AOI)

Системы автоматического оптического контроля (АОК) используют камеры высокого разрешения для визуального осмотра печатных плат и выявления дефектов, таких как отсутствующие или смещенные компоненты, некачественные паяные соединения и повреждения платы. Некоторые системы также используют рентгеновское излучение. АОК является ключевым этапом контроля качества.

Функциональный тест (FT)

Функциональное тестирование проверяет готовую плату или систему путем стимулирования входных данных и мониторинга выходных данных. Это подтверждает правильную работу интегральной схемы и успешную сборку печатной платы перед окончательной сборкой. FT может быть ручным или автоматизированным.

Скрининг экологического стресса (ESS)

ESS подвергает системы воздействию экстремальных условий, таких как температура, вибрация и влажность, что заставляет скрытые дефекты проявиться. Такое «пригарное» тестирование повышает надежность и выявляет проблемы еще до поставки продукции.

Анализ отказов

При возникновении дефектов лабораторные методы анализа отказов, такие как сканирующая акустическая микроскопия, электронная микроскопия и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, помогают определить основные причины и предпринять корректирующие действия.

Статистический контроль процесса (SPC)

SPC контролирует процессы, используя статистические методы для выявления значительных отклонений от целевых показателей. Контрольные диаграммы отслеживают критические параметры, выявляя проблемы со стабильностью. Это позволяет принять профилактические меры, чтобы избежать потенциальных дефектов.

Эти и другие сложные технологии и процессы позволяют поставщикам EMS отвечать требованиям качества, надежности и эффективности производства электроники. Постоянное совершенствование также имеет решающее значение.

Ключевые отраслевые тенденции, определяющие производство электроники

Компании EMS должны оставаться на переднем крае технологий и стратегий, чтобы удовлетворить растущие потребности OEM-производителей. Вот некоторые важные отраслевые тенденции:

Интернет вещей

К 2030 году во всем мире может быть более 30 миллиардов подключенных устройств Интернета вещей. Поддержка бума интеллектуальных подключенных продуктов приводит к серьезным изменениям в EMS.

Промышленность 4.0

Развитие интеллектуальных заводов и цепочек поставок, использующих автоматизацию, искусственный интеллект, промышленный Интернет вещей и анализ больших данных, трансформирует производство электроники.

Расширенная упаковка

Инновации в полупроводниковой упаковке, такие как 2.5D/3D-стекирование с использованием сквозных кремниевых переходов, обеспечивают большую функциональность в меньших форм-факторах.

Стабильность

Электронные отходы вызывают растущую озабоченность. Поставщики EMS помогают достичь надежных целей устойчивого развития за счет практически нулевого производства отходов, возобновляемых источников энергии и инноваций в материалах.

Устойчивость цепочки поставок

Недавние сбои подчеркнули важность прозрачности, гибкости и резервирования цепочки поставок. Поставщики EMS играют ключевую роль в стратегиях смягчения последствий.

Управление жизненным циклом

Благодаря быстрому производственному циклу EMS поддерживает OEM-производителей в планировании завершения жизненного цикла, включая последнюю закупку устаревших деталей и опыт модернизации.

Умные Фабрики

Искусственный интеллект, передовая автоматизация, дополненная реальность, большие данные и многое другое позволяют «отключать свет» на «умных» фабриках с минимальным вмешательством человека, обеспечивая значительный прирост качества и эффективности.

Обладая глубоким опытом в области производственных технологий, компании EMS играют жизненно важную роль в превращении этих тенденций в конкурентные преимущества для своих клиентов посредством сотрудничества, постоянных инноваций и дисциплинированного исполнения.

Важность услуг прототипирования

Ключевой возможностью, предлагаемой большинством поставщиков EMS, является сборка печатных плат в небольших объемах для прототипов плат, пилотные сборки и предпроизводственная проверка. Прототипирование дает огромные преимущества:

• Проверка дизайна – Создание рабочих прототипов позволяет при реальном тестировании выявлять проблемы еще до завершения проектирования. Могут быть оценены такие элементы, как технологичность, удобство использования и надежность.
• Доказательство концепции – Продемонстрировать базовую функциональность и технологическую жизнеспособность идеи нового продукта с помощью рабочих прототипов.
• Итеративное уточнение – Тестируйте, выявляйте проблемы, дорабатывайте и быстро воссоздавайте прототипы, чтобы прийти к оптимизированной конструкции.
• Оценка альтернатив – Поэкспериментируйте с различными подходами к проектированию, выбором компонентов и т. д. и поймите, что работает лучше всего.
• Снижение цены – Оптимизация во время итеративного прототипирования обычно приводит к значительной экономии средств на конечном производстве.
• Сокращение рисков – Раннее обнаружение и устранение проблем позволяет избежать дорогостоящих задержек и дефектов при крупносерийном производстве.
• Ускорение выхода на рынок – Раннее получение рабочих прототипов ускоряет разработку, тестирование, сертификацию и запуск.

Прототипирование EMS в сочетании с инженерным опытом OEM помогает максимизировать успех производства с первого раза. Важность этой возможности будет продолжать расти по мере необходимости ускорения циклов разработки.

Критическая роль контроля качества

Учитывая критически важный характер многих электронных систем, качество имеет первостепенное значение в EMS. Превосходное качество приводит к снижению общих затрат за счет увеличения производительности, повышения надежности, сокращения переделок и предотвращения ущерба для репутации. Вот некоторые из способов, с помощью которых ведущие компании EMS достигают превосходного качества:

Передовые технологии контроля

Как говорилось ранее, автоматизированные оптические, рентгеновские и электрические проверки быстро выявляют проблемы сборки или дефекты компонентов. Машинное зрение и искусственный интеллект обеспечивают беспрецедентную бдительность.

Комплексное тестирование

Строгие методологии тестирования проверяют функциональность, производительность, надежность, устойчивость к воздействию окружающей среды, соответствие стандартам и многое другое, защищая при этом от ошибок.

Управление процессом

Статистический контроль процессов, мониторинг производства, корректирующие действия, планы контроля, системы отслеживания, управление изменениями и обучение укоренились. Преобладает менталитет нулевого дефекта.

Технические характеристики

Соответствие строгим отраслевым и нормативным стандартам качества, таким как ISO, IATF 16949, AS9100 и правилам FDA, подтверждает возможности.

Инженеры-эксперты

Квалифицированные инженеры, специализирующиеся в таких дисциплинах, как проектирование производства, надежность, испытания и обеспечение качества, обеспечивают контроль и оптимизацию.

Сотрудничество с клиентами

Тесное сотрудничество с клиентами во время проектирования, создания прототипов, пилотных сборок, тестирования и проверки процессов гарантирует соблюдение требований и предотвращение дефектов.

Непрерывное совершенствование

Неустанные усилия по совершенствованию процессов, обновлению технологий, повышению качества обучения, внедрению лучших практик и внедрению автоматизации со временем обеспечивают стабильный рост качества.

Поставщики EMS вкладывают значительные средства в эти критически важные возможности, чтобы удовлетворить строгие требования электронной промышленности, минимизируя при этом риски и затраты для своих OEM-клиентов.

Решение проблем отрасли

В то время как индустрия EMS продолжает расширяться по всему миру благодаря своим многочисленным преимуществам, компании EMS и их клиенты также сталкиваются с множеством проблем, которые необходимо решать:

Нехватка компонентов

Недавняя нехватка ключевых микросхем, пассивных компонентов, подложек и т. д. затруднила закупки. Поставщики EMS играют ключевую роль благодаря планированию спроса, буферам, гибкости замещения и устойчивости цепочки поставок.

Геополитические факторы

Торговые споры, экспортный контроль, санкции и другие геополитические проблемы могут ограничить доступ к определенным рынкам и технологиям. Партнеры Agile EMS помогают OEM-производителям адаптироваться.

Сбои в цепочке поставок

Стихийные бедствия, узкие места в логистике, закрытие заводов и другие сбои требуют гибкости и резервирования цепочки поставок. Размещение СЭМ на нескольких объектах может смягчить локальные последствия.

Сложность соответствия

Соблюдение стандартов, правил и законодательных требований в разных регионах и на рынках требует тщательного подхода и опыта. Поставщики EMS предлагают ценную поддержку соблюдения требований.

Качественные Экскурсии

Несмотря на все усилия, некоторый процент дефектов все же возникает. Быстрое сдерживание, анализ первопричин, корректирующие действия и партнерство с клиентами обеспечивают эффективное решение.

Защита интеллектуальной собственности

OEM-производители должны защищать запатентованные технологии и интеллектуальную собственность во время сотрудничества с EMS, обеспечивая при этом доступ, необходимый для эффективного производства и решения технических проблем.

Давление на маржу

Хотя эффект масштаба является существенным, рентабельность EMS остается низкой. Инновации в автоматизации, материалах, тестировании, моделировании и анализе данных способствуют дальнейшему повышению эффективности.

Активно решая эти проблемы в партнерстве с OEM-производителями, компании EMS могут повысить устойчивость, одновременно улучшая производительность, качество и удовлетворенность клиентов.

Заключение

Услуги, предлагаемые поставщиками услуг электронного производства, охватывают весь путь от разработки электронного продукта от концепции до крупносерийного производства и завершения эксплуатации.

EMS предлагает OEM-производителям и технологическим компаниям убедительные преимущества в стоимости, скорости, качестве, масштабируемости и дополнительных возможностях, позволяя при этом сосредоточиться на основных компетенциях.

Тщательный отбор партнеров EMS и тесное сотрудничество позволяют клиентам использовать передовые технологии производства, глубокий опыт и уроки, извлеченные из различных отраслей. Это ускоряет внедрение инноваций и сокращает время выхода на рынок, одновременно снижая риски и затраты.

Дальнейшие технологические достижения, такие как интеллектуальные фабрики, оцифровка цепочки поставок, автономная оптимизация и устойчивое производство, позволят поставщикам EMS обеспечить еще большую ценность в качестве надежных партнеров, обслуживающих быстро развивающуюся электронную промышленность.