導入 AOI+AI 降低過殺率

PCB大廠減少92%人力檢測成本

在萬物聯網的時代,電子產品成為人們的生活必需品,因此帶動PCB電路板的需求。根據NTI(N.T.Information)排名,全球前十大PCB廠,台廠就佔了5名,可見台灣在PCB供應鏈中的重要地位。儘管PCB製程已然成熟,但面對全球激烈的競爭,我們要如何利用新科技提升良率,並融合在智慧製造的整體布局中是重要的課題。

客戶簡介與需求

作為全球前五大PCB製造廠商之一,A公司積極的投入工業4.0的新世代。為了提升產品良率,PCB工廠往往會在產線各個節點設置檢測站,包含 SPI (Solder Paste Inspection,錫膏檢查)、爐前 AOI 、過完 Reflow oven (回焊爐) 後的爐後 AOI。(見下圖生產流程)
SMT AOI Process
AOI (自動光學檢測) 的優點是可以取代過去人工檢測作業,不會因疲勞失誤,也能判斷得更精確;然而,對於有些陰暗處,就會容易產生誤判 (false reject) 的情況。也因此,A 公司將參數設定極高的規格,只要有瑕疵都無法通過。
在高規格的 AOI 參數下,導致Overkill rate (過殺率) 達到5成。結果只有 50% 的 PCB 板能順利通過,剩下的 50% 則被判定為 NG。
於是,為了避免淘汰太多明明就可以使用的PCB板,A公司又必須要以人力複檢,此舉又造成了不少人力和時間的成本。因此如何更精準的設定參數,降低 Overkill Rate、減少人力成本,是A公司的首要目標。

解決方案

我們針對A公司欲優先著手的爐前 AOI 做現況分析,並訂下本次的專案目標:降低 AOI 的 Overkill Rate (過殺率),也就是 AOI 判斷為瑕疵,但實際上無瑕的 (False Positive),並減少人工檢測的工作量。
由於 AOI 的精確度遇到瓶頸,造成 Overkill Rate 過高,我們透過導入 AOI AI 的技術大幅降低過殺率。首先,每一組 New Component 需蒐集 OK 與 NG 的照片建立 AI 模型,使用演算法作初步的分析,定義瑕疵並蒐集瑕疵數據;接著,透過 AOI 蒐集更多的影像數據,再採用這些數據不斷調校 AI 人工智慧
由於利用AI處理圖形計算需要強大的演算能力,為了避免過高的硬體成本投資,我們利用雲端虛擬機 (VM) 進行模型訓練 (model training)。雲端虛擬機的好處是可以彈性調整、即開即用,大幅降低訓練成本。

成果與效益

導入AI檢測工具後,我們達成兩項主要效益:
  • 儀器的 Overkill Rate 由原本的 50%,降低為 4%
  • 減少 92% 人工檢測的工作量。
  • 混和雲架構讓 Retrain 新模型的成本不到 3K USD,替代上千萬的伺服器投資。
AOI自動光學檢測技術已臻成熟,然而因應PCB板越做越精密,及多樣化的產品需求的變化,因此利用AI手法提升檢測精準度勢在必行。透過蒐集瑕疵圖像數據,AI可以快速學習收斂,讓儀器更加智慧。AOI與AI是相輔相成的存在,透過AOI快速蒐集數據,並用這些數據縮短AI模型的訓練時間,也因此AOI+AI已成為許多工廠提升準確率的主流方式。
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