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掌握PCBA加工成本的衡量基准

发布时间 :2017-08-21 14:37 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳恒运娱乐捷PCBA部
对(中国)电路板设计和制造工程师来说,掌握电路板制造业的加工成本衡量基准,有利于控制成本和电路板组装的品质,加快产品上市时间。本文介绍电路板组装过程中,成本的衡量基准,如总产量、批量和地区等因素。
 
印刷电路板制造业对电路板组装(PCBA)的加工成本有诸多定义,通常加工成本(cost of conversion)定义为PCBA的价格与每批订购单所购置材料的成本之差。加工成本包括所有费用,如:材料、组装与测试、SG&A(销售、综合和管理)、所有的日常开支以及合同电子制造商的利润。
 
成本明细
将加工成本具体到每个元件并不一定能提供可靠成本数据。即使工厂是彻底按照经营活动计算成本,个别成本也可能很难核算,与其他款项也不是泾渭分明。组装和测试成本不能估量设计对生产成本的影响,但可以采用基于物理单元的更简单、更可靠的尺度。单项计算加工成本的不全面之处还在于,无论是消费者还是销售商支付的都是加工总费用,而不是单项付款。即便在工厂或组织机构内部可能存在一些随意设置的部门,但是从元件到PCB成品的制造链是浑然一体的,而不是一连串的离散事件。
 
每个引脚的成本
在市场上,客户通常都按每个PCBA来付费,所以加工成本通常也以此为基准进行衡量。为便于分析,加工成本通常用元件数来计算,它提供了每种元件放置的成本或每个元件所承担的PCBA加工成本。但这种度量标准的问题在于,它不能将电容、QFP-208和过孔连接器加以区分。如果为了便于比较,了解每个元件的成本很重要,要选择PCBA设计相当、组装制程类似且组装与测试所需运行时间也很接近的实例。
 
为了衡量成本基准、预算和工厂管理总费用,以每个引脚的成本,即每个引脚或每个焊点分摊的PCBA加工成本,作为衡量尺度最可靠。八十年代中期以来随着表面组装技术的普及,在计算每个引脚成本的过程中,允许将多引脚封装及相关的组装复杂度、测试和修复的影响加以考虑。每个引脚的成本也是每个I/O材料成本的组成部份,它是优化设计及元件选择制程的重要指标。
 
此外,还要计算每个故障可能性的加工成本(OFD),这个衡量尺度将成本与加工品质联系起来,并反映了设计的复杂度,它有利于详细评估工厂的业绩。
 
成本的驱动力
全面计算加工成本要区分不同层次。因为加工成本会随电路板加工制程、数量、批号和生产地区的差异而有显着变化。每种因素引起的成本变化都是重要的参考依据。每种不同电路板加工制程的加工成本,是工厂业绩评估或加工成本预算的重要基准。
 
数量和批量对每引脚加工成本的影响
 
图1:数量和批量对每引脚加工成本的影响
 
成本变化主要受数量和批号(图1、表1和表2)的影响,后者的影响尤其严重。尽可能地增加数量有助于提高效益,比如:每年组装的元件数少于一百万,则每个元件及每个引脚的平均成本分别是0.300美元和0.059美元;每批少于5万个元件,则加工成本则变为每个元件0.479美元和每个引脚0.036美元;每批元件在5万至25万之间,则成本又降至每个元件0.098美元及每个引脚0.023美元。
 
乍一看,可能会得出这样的结论:小量PCBA必须按照中等批量方式加工,如果工序很少改变,这种方案还可行。事实上,加工成本包括材料采购、组装及测试工作,其中材料采购是加工总成本的主要部份,换句话说,小批量组装并不是转换加工制程的主要推动力,改进组装流程才是关键所在。
 
表1:平均加工成本是组装数量的函数。表2:平均加工成本是批量的函数。表3:平均加工成本是地区差价的函数。
表1:平均加工成本是组装数量的函数。表2:平均加工成本是批量的函数。表3:平均加工成本是地区差价的函数。
 
每年组装元件数量超过1千万的大量PCBA,通常要分成批次来组装,每批要超过25万个元件。这时,平均成本为每个元件0.073美元,每个引脚0.011美元。
 
战略地理位置
在不同地区,每个元件及引脚的加工成本的确存在很大的差异,它反映出组装环境、成本结构、效率、服务水平、历史沿革、利润目标和定价能力的区别。
 
对相同的产品,不同地区加工成本的比较
图2:对相同的产品,不同地区加工成本的比较
 
我们已经对不同地区的生产成本进行了比较。目的是根据地理位置的不同确定成本的差异。由表3和图2可见,材料总价值为282美元、复杂程度中等 (平均每个元件有5.5个引脚)的电路板的加工成本,表中四个工厂并不一定都能生产较为复杂的电路板。低成本运营的工厂并非都拥有美国的管理能力、技术经验和服务水平。
 
对于同种PCBA,比较两个相互竞争且具有相当生产能力的美国公司可见,其生产成本为每个引脚0.012美元和0.018美元。在墨西哥,生产成本通常只有美国的三分之二。而在亚洲成本只有墨西哥的50%。表三中定价是美国的到岸价格(CIF),因而货运不会造成成本计算的偏差。
 
因为存在地区性差异,是否所有的印刷电路都应该在美国组装呢?除必须考虑罢工、火灾、地震、社会动荡及通货膨胀等风险,交付周期短、产量高仍然是美国的优势所在。只要供应链管理的矛盾持续发展下去,这种状况也就会一直延续下去。美国调节额外成本的优势在于,它具有先进的管理和技术,如加工过程的供应线、工厂的流水线组装以及先进的封装设计技术。
 
本文结束语
同一地区加工成本存在差异的原因多种多样,例如工厂及其客户之间已经签定的合同、为争取新客户而降价以及增加新功能等,都有可能促进价格下调。但是,我们还要看到,同种PCBA产品在全球不同地区,其加工成本仍存在很大差异,而这种现象并非美国所特有。有些地区降低成本甚至只是为了购买组装设备,但仍能获利,还有一些公司甚至能在很低的利润空间内运作。
 
随着Internet中的商对商交易模式的加速发展,出价最低的竞标商可获取PCBA的订单,同时附有材料清单(BOM)。争取到合同的厂商将自动从元件零售商及分销商处购货,而那些销售商又会因此调整其对原材料供应商的需求。PCB组装工业尚未开始简化,业已存在的问题就已经变得更为复杂。


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