對(duì)(中國)電路板設(shè)計(jì)和制造工程師來說，掌握電路板制造業(yè)的加工成本衡量基準(zhǔn)，有利于控制成本和電路板組裝的品質(zhì)，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。本文介紹電路板組裝過程中，成本的衡量基準(zhǔn)，如總產(chǎn)量、批量和地區(qū)等因素。
印刷電路板制造業(yè)對(duì)電路板組裝(
PCBA)的加工成本有諸多定義，通常加工成本(cost of conversion)定義為PCBA的價(jià)格與每批訂購單所購置材料的成本之差。加工成本包括所有費(fèi)用，如：材料、組裝與測(cè)試、SG&A(銷售、綜合和管理)、所有的日常開支以及合同電子制造商的利潤。
成本明細(xì)
將加工成本具體到每個(gè)元件并不一定能提供可靠成本數(shù)據(jù)。即使工廠是徹底按照經(jīng)營活動(dòng)計(jì)算成本，個(gè)別成本也可能很難核算，與其他款項(xiàng)也不是涇渭分明。組裝和測(cè)試成本不能估量設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)成本的影響，但可以采用基于物理單元的更簡單、更可靠的尺度。單項(xiàng)計(jì)算加工成本的不全面之處還在于，無論是消費(fèi)者還是銷售商支付的都是加工總費(fèi)用，而不是單項(xiàng)付款。即便在工廠或組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部可能存在一些隨意設(shè)置的部門，但是從元件到PCB成品的制造鏈?zhǔn)菧喨灰惑w的，而不是一連串的離散事件。
每個(gè)引腳的成本
在市場(chǎng)上，客戶通常都按每個(gè)PCBA來付費(fèi)，所以加工成本通常也以此為基準(zhǔn)進(jìn)行衡量。為便于分析，加工成本通常用元件數(shù)來計(jì)算，它提供了每種元件放置的成本或每個(gè)元件所承擔(dān)的PCBA加工成本。但這種度量標(biāo)準(zhǔn)的問題在于，它不能將電容、QFP-208和過孔連接器加以區(qū)分。如果為了便于比較，了解每個(gè)元件的成本很重要，要選擇PCBA設(shè)計(jì)相當(dāng)、組裝制程類似且組裝與測(cè)試所需運(yùn)行時(shí)間也很接近的實(shí)例。
為了衡量成本基準(zhǔn)、預(yù)算和工廠管理總費(fèi)用，以每個(gè)引腳的成本，即每個(gè)引腳或每個(gè)焊點(diǎn)分?jǐn)偟腜CBA加工成本，作為衡量尺度最可靠。八十年代中期以來隨著表面組裝技術(shù)的普及，在計(jì)算每個(gè)引腳成本的過程中，允許將多引腳封裝及相關(guān)的組裝復(fù)雜度、測(cè)試和修復(fù)的影響加以考慮。每個(gè)引腳的成本也是每個(gè)I/O材料成本的組成部份，它是優(yōu)化設(shè)計(jì)及元件選擇制程的重要指標(biāo)。
此外，還要計(jì)算每個(gè)故障可能性的加工成本(OFD)，這個(gè)衡量尺度將成本與加工品質(zhì)聯(lián)系起來，并反映了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，它有利于詳細(xì)評(píng)估工廠的業(yè)績。
成本的驅(qū)動(dòng)力
全面計(jì)算加工成本要區(qū)分不同層次。因?yàn)榧庸こ杀緯?huì)隨電路板加工制程、數(shù)量、批號(hào)和生產(chǎn)地區(qū)的差異而有顯著變化。每種因素引起的成本變化都是重要的參考依據(jù)。每種不同電路板加工制程的加工成本，是工廠業(yè)績?cè)u(píng)估或加工成本預(yù)算的重要基準(zhǔn)。
圖1：數(shù)量和批量對(duì)每引腳加工成本的影響
成本變化主要受數(shù)量和批號(hào)(圖1、表1和表2)的影響，后者的影響尤其嚴(yán)重。盡可能地增加數(shù)量有助于提高效益，比如：每年組裝的元件數(shù)少于一百萬，則每個(gè)元件及每個(gè)引腳的平均成本分別是0.300美元和0.059美元；每批少于5萬個(gè)元件，則加工成本則變?yōu)槊總€(gè)元件0.479美元和每個(gè)引腳0.036美元；每批元件在5萬至25萬之間，則成本又降至每個(gè)元件0.098美元及每個(gè)引腳0.023美元。
乍一看，可能會(huì)得出這樣的結(jié)論：小量PCBA必須按照中等批量方式加工，如果工序很少改變，這種方案還可行。事實(shí)上，加工成本包括材料采購、組裝及測(cè)試工作，其中材料采購是加工總成本的主要部份，換句話說，小批量組裝并不是轉(zhuǎn)換加工制程的主要推動(dòng)力，改進(jìn)組裝流程才是關(guān)鍵所在。
表1：平均加工成本是組裝數(shù)量的函數(shù)。表2：平均加工成本是批量的函數(shù)。表3：平均加工成本是地區(qū)差價(jià)的函數(shù)。
每年組裝元件數(shù)量超過1千萬的大量PCBA，通常要分成批次來組裝，每批要超過25萬個(gè)元件。這時(shí)，平均成本為每個(gè)元件0.073美元，每個(gè)引腳0.011美元。
戰(zhàn)略地理位置
在不同地區(qū)，每個(gè)元件及引腳的加工成本的確存在很大的差異，它反映出組裝環(huán)境、成本結(jié)構(gòu)、效率、服務(wù)水平、歷史沿革、利潤目標(biāo)和定價(jià)能力的區(qū)別。
圖2：對(duì)相同的產(chǎn)品，不同地區(qū)加工成本的比較
我們已經(jīng)對(duì)不同地區(qū)的生產(chǎn)成本進(jìn)行了比較。目的是根據(jù)地理位置的不同確定成本的差異。由表3和圖2可見，材料總價(jià)值為282美元、復(fù)雜程度中等 (平均每個(gè)元件有5.5個(gè)引腳)的電路板的加工成本，表中四個(gè)工廠并不一定都能生產(chǎn)較為復(fù)雜的電路板。低成本運(yùn)營的工廠并非都擁有美國的管理能力、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和服務(wù)水平。
對(duì)于同種PCBA，比較兩個(gè)相互競(jìng)爭且具有相當(dāng)生產(chǎn)能力的美國公司可見，其生產(chǎn)成本為每個(gè)引腳0.012美元和0.018美元。在墨西哥，生產(chǎn)成本通常只有美國的三分之二。而在亞洲成本只有墨西哥的50%。表三中定價(jià)是美國的到岸價(jià)格(CIF)，因而貨運(yùn)不會(huì)造成成本計(jì)算的偏差。
因?yàn)榇嬖诘貐^(qū)性差異，是否所有的印刷電路都應(yīng)該在美國組裝呢？除必須考慮罷工、火災(zāi)、地震、社會(huì)動(dòng)蕩及通貨膨脹等風(fēng)險(xiǎn)，交付周期短、產(chǎn)量高仍然是美國的優(yōu)勢(shì)所在。只要供應(yīng)鏈管理的矛盾持續(xù)發(fā)展下去，這種狀況也就會(huì)一直延續(xù)下去。美國調(diào)節(jié)額外成本的優(yōu)勢(shì)在于，它具有先進(jìn)的管理和技術(shù)，如加工過程的供應(yīng)線、工廠的流水線組裝以及先進(jìn)的封裝設(shè)計(jì)技術(shù)。
本文結(jié)束語
同一地區(qū)加工成本存在差異的原因多種多樣，例如工廠及其客戶之間已經(jīng)簽定的合同、為爭取新客戶而降價(jià)以及增加新功能等，都有可能促進(jìn)價(jià)格下調(diào)。但是，我們還要看到，同種PCBA產(chǎn)品在全球不同地區(qū)，其加工成本仍存在很大差異，而這種現(xiàn)象并非美國所特有。有些地區(qū)降低成本甚至只是為了購買組裝設(shè)備，但仍能獲利，還有一些公司甚至能在很低的利潤空間內(nèi)運(yùn)作。
隨著Internet中的商對(duì)商交易模式的加速發(fā)展，出價(jià)最低的競(jìng)標(biāo)商可獲取PCBA的訂單，同時(shí)附有材料清單(BOM)。爭取到合同的廠商將自動(dòng)從元件零售商及分銷商處購貨，而那些銷售商又會(huì)因此調(diào)整其對(duì)原材料供應(yīng)商的需求。PCB組裝工業(yè)尚未開始簡化，業(yè)已存在的問題就已經(jīng)變得更為復(fù)雜。
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