CFX：为工业 4.0打造夯实的基础
Dave Bergman
IPC国际关系部副总监
从2017年productronica展开始，之后在IPC APEX EXPO 2018展会、SMT Hybrid Packaging2018展会以及2018 What’s New in Electronics (WNIE) Live展会上，IPC展示了互联工厂数据交换（CFX）标准的初步运行。CFX展示从技术角度出发，通过实时操作的演示方式，展示了如何将标准机器数据从现场参展商的云存储传送到访客手机中。更有趣的是，每场展示都由超过25家供应商提供支持，这些供应商已经加快速度实现了世界上首次展台到数字工厂车间的转换。
本次采访中，IPC国际关系部副总监Dave Bergman和我们探讨了IPC CFX标准的最新开发动态，其中包括主要亮点、对电子组装行业带来的影响以及下一步计划。
Stephen Las Marias:David，请为我们简单介绍一下CFX。CFX到底是什么？它会呈现出哪些预期优势？
Dave Bergman:CFX是一种为智能工厂奠定基础的信息传递格式。从基础层面上来讲，IPC委员会创建了一种信息传递理念——每一台独立的机器或是制造生产线的组成部分可以被分解成最小步骤；这些步骤之间可能有内部机器代码，它的目标就是使机器代码或软件能够用同一种语言进行沟通。如果我想说英语而你想说西班牙语，但我们俩身边又没有翻译，我们就会很难与彼此沟通。CFX的目标就是为机器之间的沟通提供接口。它是一种用于电子产品制造或其他领域的标准化信息传递格式。
CFX的目标就是让公司更容易打造智能工厂，智能工厂指的是在生产软件管理下运行的工厂，与生产线沟通交流的能力，同样还可以指机器和机器之间的沟通。长期以来，人们一直期望制造生产线可以实现自校正。但是只有在机器之间能沟通的前提下才能实现自校正，CFX旨在提供这方面的帮助。
Las Marias:除了更智能的工厂以外，还有哪些领域对CFX有需求？
Bergman:还有很多其他因素。其中之一就是人们对效率的追求不断提升，希望能够提高生产力。如果你有一家智能工厂，你的员工就可以去从事其他工作，而与此同时机器可以自己解决一些问题。另一个驱动因素是对灵活性的需求。例如，如果我是一家EMS公司或组装制造商，我希望从供应商A那里购买一套设备，再从其他供应商那里购买另一套设备，我就会有各种不同的供应商。我希望能有一种方式让他们很容易地实现沟通。如果我想购入一套新设备，我希望这套新设备整合到生产环境中的用时可以减少。
目前，需要添加很多软件接口才能让新设备在已有制造生产线中运行，这个步骤需要大量定制编码。如此多的设备制造商之所以愿意携手合作就是因为他们的客户告诉他们：“我们需要更强的灵活性。我们意识到这个行业将要面临的情况是——不同制造商供应的不同设备在使用不同的语言。我们需要一种通用语言。”这正是推动开发CFX的源头。
Las Marias:采用CFX会不会面临一些技术挑战？
Bergman:这个问题很有趣。如果我有20台设备，其中6台使用CFX语言，其余14台不使用，若我想获得CFX的全部优势，我就必须要解决这个问题。我认为这一点对于任何新标准而言都是一样的，实施标准不会存在不可逾越的鸿沟。随着人们不断采用该标准，肯定会出现一些初始问题。对于传统机器，人们将不得不重新回去解决其CFX使用问题。
如果CFX能像我们期望的那样普及，最终新机器在发布到市场上之前就已经安装了CFX。所以对于传统设备而言，需要一段转换时间之后才能投入使用。除此之外，我认为没有其他的主要技术挑战了。CFX的设计初衷是希望能够成为功能丰富的标准。
有些智能工厂为了深入分析制造环境中正在发生的状况而需要获取大量数据。这种数据可以从所有设备的每一步中收集，因为所有设备都是互连的，带宽和存储装置也变得越来越便宜。这并不是一个主要障碍，但市场上确实有一些设备（比如传送器）不具备大量存储装置。它们非常简单，只能接收一定大小的信息，因为人们对这类装置的要求也就大抵如此。我不知道这一点在未来会不会改变，但就目前的配置来看，有些设备很难传送CFX发送的信息。CFX一直在和Hermes标准团队进行沟通，力求双方合作解决这一特殊问题。
不论什么时候你想实施新事物，你都会遇到个别的挑战，需要有单独的解决方案。这点是明确的，但我们有对应的解决方案。
Las Marias:CFX在IPC APEX EXPO 2018展示期间，我和一些参与到其中的制造商聊了聊。他们说Hermes可实现机器之间的连接，而CFX针对的是这些机器之间的信息传递格式，所以我认为这两者之间并不存在竞争关系。
Bergman:他们的用途是不同的。我们有时也会讨论到这个问题，因为这两种标准都是以行业为导向的标准。他们的设计初衷是针对不同的用途，尽管其中有一部分是重叠的。20世纪90年代末期IPC和SMEMA委员会合并时，我们有一系列的标准，SMEMA委员会制定了9851标准，也就是用于生产线控制的机器连接标准。这样一来，一台设备就可以通知下一台设备即将会发生什么。例如“我正在发送一块电路板到生产线上，准备接收”这样的简单信息。另一台设备会说：“好的，收到。电路板快到了。”
这种情况下，大部分机器都使用硬连接模式。Hermes标准旨在改变软件的这种连接模式，从而更易于修改。它仍是为了实现生产线控制，而不是为了实现工厂控制。Hermes不会从制造生产线上提取信息用于任何分析，而只是为了控制制造生产线。这是个绝佳目标，因为只专注于这一个目标，Hermes信息会非常简洁，这也成了一种优点，因为现在传送带也可使用Hermes标准。如果信息量很小，那么传送器就能够处理信息，完成工作。我们正努力在CFX内创建一种信息传递格式能利用Hermes的这种性能优势。
Las Marias:那么从设备制造商的角度来看呢？是什么使他们愿意在机器上安装CFX标准？
Bergman:你会觉得这是违反常规的，至少在我们开始准备创建CFX时，我没有料想到设备制造商愿意一起合作。总的来说，如果我是一家设备公司，我这样做就会让客户的选择更具有灵活性，客户就不愿意和我绑定在一起了。我曾经说过，这可能永远都无法实现，因为我如果卖设备的话肯定是希望人们从我这里购买一切。但当我们第一次举办CFX会议时，我走进拉斯维加斯IPC APEX EXPO展的一间小会议室里，看到了世界上80%的设备供应商都聚集在了那间小会议室里。我改变了我的看法。至少我知道自己之前认为他们不愿意携手合作的想法是错的。
我相信是客户在推动他们携手合作，他们需要这种灵活性。最终，设备供应商意识到了他们不想每次在适配器出现问题的时候都被指责，或者是其他人在自定义编写的软件方案中做了修改后它们的设备却成了指责对象。他们不想每次都遇到这种令人头疼的问题，所以他们需要消除所有这些问题。一旦有了一种通用语言，你就能实现对信息传递的控制，而这正是CFX的优势。你可以接受所有定制编写的应用软件，而对他们不再有这种需求。我认为这种方式对于客户和设备供应商而言，都能实现长期且显著的成本节约。从他们的参与度和需求来看，我们现在做的工作对他们而言是一件好事。
我们在美国的CFX委员会中有250名成员，我们在亚太办公室组建了分委员会负责在中国讨论同样的主题，大约有90名成员，成员还在不断增加。越来越多的人意识道：“如果我们应用这种标准的话，可以真正对生产操作起来帮助作用。”现在应该很少会有人说：“我并不打算应用CFX。”因为客户在不断推动供应商应用这一标准。
Las Marias:Dave，今年早些时候CFX在APEX上完成了演示，然后你们又在最近纽伦堡举办的SMT Hybrid Packaging展会上做了演示。这些演示有什么重要意义？行业对此项标准的反响如何？
Bergman:纵观我在IPC工作的这些年，CFX可能是IPC做过最酷的五大事件之一。这在行业中是前所未有的，我们竟然能够让22家竞争企业在一个制造展会上利用通用语言沟通，并使参与者能够在手机上浏览他们传递的信息。我们用一种分析工具让他们与云建立通信，人们可以在手机上监视这些设备。目前还没有其他技术能够实现这一切，所以说这在行业中是前所未有的。我们运行了大约44台设备。一周中传递了80万条信息，整个过程堪称完美无瑕，连接流畅。
更令人兴奋的是能够在这一层次上实现沟通，遇到的障碍也是微不足道。我们只使用了CFX的一个小子集，所以信息量也是非常小。完成以后，这一标准能够处理更多信息，是现在的25倍甚至30倍之多。公司能够在一周之内就参与进来并且能够参与展示，交付周期不会过长。他们加入之后，安装、启动并投入使用非常容易，这是令人兴奋的一点。在去年11月举办的productronica展会上，一家设备制造商问我们能否在APEX上做演示。三个月之内，我们在一个应用上运行了44台设备，而且几千人见证了这一过程。
这是令人兴奋的一个环节。周转时间缩短、超过20家公司参与、44台设备、几十万条信息传递，而且整个过程几乎没有出现缺陷。
Las Marias:在之前的采访中有一家公司和我说，在那次展会之前两周他们才听说CFX。他们专注于这件事，仅用了两天就安装了这一标准，并能够参与演示。
Bergman:真的是前所未有，太令人兴奋了。Europlacer完全是迫不及待地参与了标准的演示，最棒的是他们现在已经给我们提供了一些反馈。他们正在努力推动这一标准的实施，所以才能发现哪些地方需要进行调整，最终意识到自己实施的只是标准草案。这项标准目前还没有投票通过，所以也只是我们自己认为它的内容很好，还未经过全面的评审和投票决定。他们正在努力推动这个进程，所以才能得出结论说：“这个很适合我们，我们还需要在这里做一些调整。”他们也非常兴奋。
我在纽伦堡的时候见过他们，他们真的很激动。他们还提出了四五个其他问题，让我们针对他们在实施过程中遇到的问题对标准做出一些调整。随着各家公司越来越投入到其中，我希望他们能给我们提出更多建议。我们在编写标准的时候无法考虑到所有细节。我们尽自己所能，但还是会有人问：“我在这遇到了故障，要怎么解决呢？” 好的，我们退一步想想要怎么解决这个问题，然后再发布一个版本。随着我们逐渐形成了这种认知，我们已经开发出了之前未曾预想到的内容。
有些人会突然走进来说，“嘿！这正是我的应用所需要的。”他们编写一个信息更新然后插入我们在GitHub上的开源软件开发网址中，我从委员会成员那里获取的反馈是：“这个内容真得很不错，我们甚至都没想到的内容就已经有人创建了新信息。”我很期待经过长期一段时间后，CFX未来的样子。这种将生产操作分解成标准格式并在安全协议下传送信息的理念，并不一定就只能应用于电子制造业。
随着我们意识到了这一点，已经有其他处于不同生产环境的人开始问：“这个标准能用来制造小部件吗？”当然是可以的。将制造设备分解成基本部分并写入这个协议中的概念并不是独一无二的，或者说只限于用到电子产品中。CFX很有可能用于生产其他物品，例如机械部件和汽车。谁知道呢？我们拭目以待。
Las Marias:Dave，你认为数字化是推动CFX成为现实的技术之一吗？
Bergman:当然。有能力监控工厂车间并且通过一台设备告诉另一台设备：“嘿！你刚才送进来的那个产品出问题了。”现在有了摄像机就可以对机器说“出问题了，你要做出一些调整”之前告诉它是怎么回事。之后在工厂层级上我就可以完成监控。如果有人打电话问我他们的产品位于制造生产线的哪个位置，我就可以轻松展示给他。这些成果都是CFX推动完成的。
Las Marias:现在有很多行业趋势在推动智能生产的进一步发展。我们有工业 4.0、物联网（IoT）等等。在这些趋势中CFX处于何处？
Bergman:我考虑过这个问题，一开始的时候我认为CFX处于一个中间位置；但我认为CFX打造了坚实的基础。工业 4.0是一个愿景宣言或者说是愿景术语。为了让愿景成为现实，你需要坚实的基础。你需要深入了解怎样才能使一家工厂在不需要设备沟通的前提下可以完成生产并实现真正的自我调整。
在我看来，智能生产和工业 4.0几乎就是类似的术语。CFX正是采用IoT技术的坚实基础，它能够访问设备，让工具满足智能生产的愿景，这就是工业 4.0。
Las Marias:CFX的优势之一还包括可跟踪性。
Bergman:关于哪些产品在生产当中以及哪些产品进入了生产线，应该有收集这些数据的方法。既然你从生产线上获取了数据并存储在生产系统中，你就应该在交付给客户之前能够跟踪板面上放置的任何零件，以及板上发生的所有情况。我应该能够收集进来的订单数据；我应该能对电路板上所有的元件批次采集信息；我应该获取所有的信息，包括生产线上所有的机器问题，以及生产环境下使用的所有温度。
这正是从制造生产线上采集信息并存储在某种生产执行系统（MES）的优势。CFX不是MES，而是帮助MES。在CFX之上还有智能层，CFX是基础。对于简化可跟踪性的应用，或者是通过收集全部信息让可跟踪性成为可能的应用，CFX可使其更加容易实现。
从可跟踪性的角度来看，你能够看到制造生产线上正在发生什么——以及制造生产线正在发送的全部信息——以及哪些信息能够被采集，这种情况才能够实现保持可跟踪性的能力，但你还是需要MES来采集信息。如果信息就摆在那里却没有任何系统去采集信息或存储信息，就不可能实现可跟踪性。事实就是，信息一直在那里。如果你放入一层软件去收集这些信息，那么你在可跟踪性和生产参数方面就能获得巨大优势。
Las Marias:现在有多少家公司支持这项标准？
Bergman:在我们的CFX网站上有一个支持者标签页。估计大概有50家公司之多，其中一家公司就是 Hermes Standard Initiative。因为他们作为一家计划团队支持，意识到了Hermes与CFX合作的优势，所以他们把商标加在了CFX支持者的下面。我们大概有30或40个成员公司是重叠的，所以我们又另外挑选了30家公司。现在大约有75~80家公司支持这项标准。
我现在积极地邀请公司加入到支持者名单中。在我看来，如果你想开始一项活动的时候，你要试着建立临界规模。越来越多的公司对我说：“我们认为这对我们的业务很重要。”即使他们不会在明天立刻实施这项标准，但他们也相信这项标准对他们的业务很重要，我想加上他们的标志。这就能让下一家公司也加入。我希望那个标签页上能有500家公司的标志。总有一天我会做到的。我很满意起步阶段的成果，但我还是要不断去扩大这个组织。
最近我去了一趟德国，我问他们：“我今天邀请你做的就是希望在标签页上看到你们公司的商标，让我们成为合作伙伴。”未来我们会做更多这方面的工作。
Las Marias:现在CFX委员会拥有超过300名成员了？
Bergman:差不多。我们委员会的成员大概是250名。在中国还有另外一个分委员会。其中有些成员的公司是重叠的，那个委员会大约有100人，所以加起来差不多是300名成员。
Las Marias:我最近和Nancy Jaster交流过，她提到CFX标准的初稿开发时间是创纪录的。这给行业展示了什么？
Bergman:我认为是相当快的。实际上，我们花了很多时间去分析、去做最初的选择，而且我可能在错误的方向上浪费了6个月的时间，因为我们当时以为自己是对的，但事实证明那一步走错了。真正用时大概是一年半，这对于一个以达成一致意见为前提的标准而言已经算相当快了。它所展示的是行业中存在巨大的挫败或者说亟需做出改变，或者是能够实施一项节省资金的标准。这项标准就是能够节省资金的标准。虽然实施标准需要成本，但从长远来看这项标准所节省的开支绝对是相当大的。
我们之前谈到了委员会人数的事情，最令我感到欣喜的是，参与到我们这个项目的公司来自世界各地。美国、欧洲、日本、韩国、中国……世界各地的公司都参与了进来。有些人会找到我们寻求合作，他们想让设备输出CFX信息格式。但是他们机器使用的语言是完全不同的Python。我甚至都不知道Python是什么，不得不临时去查明白。他们问我：“我需要了解这个标准，我们怎么才能参与进来呢？”
使用通用语言的优势确实是推动开发这项标准的一大动力，我觉得真正刺激的是，如果你想看看这个行业会做出怎样的改变，等CFX发布以后你再去看。CFX不是即时有效的一种标准，它是一种基础，一种通用语言。人们在CFX的地基上去建造美丽的房子。一二年之后，智能工厂就会面世，就会有可以完成自我调整的机器，这些都列举在了INEMI的技术路线图上。
我们的愿景是这台机器可以告诉另一台机器哪里出了问题以及哪些问题亟需解决。这一愿景即将实现，就像我们20年前想的那样。真正令人感到兴奋的是这种通用语言发布了几年之后这个行业将会出现的变化，人们可以把之前用于给每台机器编写适配器的精力花在寻求创意上，他们可以花时间去创建真正智能的工厂执行系统。这会是非常棒的事情。
Las Marias:CFX下一步将怎样发展？
Bergman:未来几年我们可能处于提高认知模式。我希望随着标签页上支持公司的LOGO不断增多，他们愿意去告诉他们的朋友这个标准的存在，而不再是仅仅依靠我到处做演讲宣传。这项标准一旦发布一定会在业内引起热议。提高认知是非常重要的，我们之后会对演示给出报告，在此之后我们会打开新局面让它不断发展。
Las Marias:Dave，关于CFX你还有什么内容是想让我们读者了解的？
Bergman:真正有趣的是，我之前从未深入参与过软件开发类或软件编写类标准，所以这对我来说是崭新的体验。我们有一些关键的委员会成员致力于降低标准的准入门槛。我们从人们那里获取的反馈是——他们花了很多年的时间去研究机器和机器软件，但没想到这套标准安装起来如此简便。他们会说：“天啊，早知道这么容易，我6个月前就应该安装的。”
有了一些关键成员的支持，你就会发现实施这项标准和参与到其中的障碍减少了很多，而且也实现了开源行业标准的维护。我非常期待第一家智能工厂的出现，我会亲自参观。到时候会有人对我说：“我们安装了这个标准，快来看一看。”我真的很期待这一天的到来。
Las Marias:Dave，你还有什么想要和大家分享的吗？
Bergman:差不多就是这些了。该说的我们都谈到了。当然，我只是一名传达者，但这个项目的背后还有很多人为此付出了巨大努力。Nancy Jaster和委员会完成了很多工作，没有他们的付出就不会有我们今天所获得的成就。Aegis Software、Heller Industries、Flex和IBM都为CFX做出了巨大贡献，这些企业付出了时间和资源才得以让CFX成为现实。还有几百家公司愿意参与到这场浪潮当中。
IPC在推动这次巨变，但并不是只有我们在付出努力。IPC是一个协会，这是协会的多家会员和大量成员辛勤工作所获得的成果。我们期待能够帮助行业实现工业 4.0。
Las Marias:非常棒，David，再次感谢你抽出时间接受采访。
Bergman:不客气，Stephen。很开心能与你交谈。
棘手的难题：医疗设备用PCB标准
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