Alex Stepinski接受了I-Connect007編輯團隊的采訪，他深入剖析了PCB制造工廠的自動化。但本次采訪的切入點并不是新設備和面板搬運裝置，而是更多地討論了自動化策略。Alex詳細闡述了21世紀CTO要承擔的新職責，并強調行業嚴重短缺可以勝任這個崗位的人才。

Nolan Johnson：Alex，PCB制造的自動化進程不斷受到來自各方面的壓力，涉及生產能力、相關的人工以及人員配置能力。PCB工廠負責人如何才能在不斥巨資或不聘用程序員、軟件工程師的前提下推動自動化進程？

Alex Stepinski：自動化是很引人關注的主題。它是CFO負責的投資管理與CTO負責的技術革新之交匯點。一家公司如果聘請了具有強大財務背景的CTO，那這個人就很有可能成為推動自動化進程的關鍵人物。并不需要聘用現場工程師提供支持，只需要一位整體架構師即可。重點在于通過精益啟動法進行內部創業。問題在于“公司要如何實施商業計劃以提高生產效率，包括人工、資本利用效率、資本投資回報率和商品策略？”需要針對特定制程范圍制定的計劃——如果公司升級到某個程度，能從中得到哪些收益？能生產出哪些產品？具備哪些應急能力？又該如何將其貨幣化？只有認真審視這些具體結果，才能高效完成自動化的實施。

比如，當投資回報率較高時，很難監管資本投資不足的傳統工廠中工人的工作。這些員工用著已經使用30年的設備進行生產，使設備能正常生產出產品本身就已經是非常了不起了，因為設備的設計落后，無法生產出目前設計出的新產品。一般情況下，不會對使用30年的設備做自動化升級，而會購置一套能夠生產工廠目前訂單中最新產品的現代設備。為了實現自動化，制造流程必須穩定，事情就是這么簡單。這是首先要克服的困難，尤其是老工廠，非常依賴操作員去操控制造流程以使生產正常。在自動化環境下，制造流程是否能穩定生產？如果答案是否定的，那么首要做的是升級制造流程。

Barry Matties：必須要把所有需要用到操作員的環節去除，才能實現制造流程自動化。

Stepinski：確實如此。坦白說，現在很多成立時間更久的工廠都遇到了這種情況。同時會聽到很多公司說：“沒有足夠的空間進行自動化升級”，因為多年前在剛剛創業時從未想過部署自動化策略。當設備既需要用到操作工，內部又不具備足夠空間，且制造流程不穩定時，最佳方案通常是購置一臺新設備。但是工廠的一系列設備中，有多少設備需要被替換掉？如果只占到百分之幾，那就大膽去做吧。我敢肯定能找到融資渠道/ROI。如果大部分設備都要被替換掉，那就完全是另一回事了。必須要仔細斟酌要做的事情。甚至可以趁現在把工廠賣掉，因為當下是估值倍數比較高的時候。

但如果覺得公司的業務很有前景，比如生產某種特定類型的PCB，那么可以預估一下投資回報率，為更大的項目進行融資。如今設備的體積一般會比20個世紀90年代以及美國早期使用的設備小一些，所以只需較小的占地面積。

自動化投資的關鍵在于制造流程和自動化水平。不能是隨隨便便在一臺可以從事一定生產活動或剛剛升級完的設備上安裝好裝載機和卸載機就認為大功告成了。希望新產品的復雜度有多高？想生產什么類型的產品系列？有多少種面板尺寸？在北美市場，我們能生產出各種尺寸的面板；國外市場就做不到這一點。自動化程度越高的工廠，能夠生產的面板尺寸就越少。

材料成本通常要比加工成本少很多，優化面板尺寸可節省更多成本。通過減少面板尺寸數量，能夠在不增加TCOQ（質量總成本）的前提下提高供應鏈的效益、減少額外費用。如果可供選擇的面板尺寸過多，需要加寬裝載機區域的軸距和優化傳送帶寬度來避免面板觸碰到設備邊緣，從而提高產品的整體質量，但這種做法會增加自動化成本。裝載機可以根據需求調整面板尺寸，也可以手動進行調整，但這種做法又有悖于自動化的理念。

面板的一般寬度是24英寸，這種情況下可以加工18”×24” 至24”×36”的面板。或者也可以加工小一些的基板，例如12”×18”、16”×18”、18”×24”等。這些尺寸涵蓋線路卡、HDI和載板。確定所生產面板尺寸策略有助于降低自動化成本，同時也可以減少設備的占地面積，因為要生產的面板尺寸越多，自動化配套設備就越多。想選用哪種裝載機/卸料機？可以選擇機器人系統或固定軸距的系統。這些系統都有高配置、低配置和無編程界面選項。

協作式機器人的使用如今也非常普遍。最近，行業從20年前使用的獨立式裝置發展到了像Kuttler模型一樣的封閉式裝置，但擁有成本較低，出于安全考量還在里面加上了更多傳感器，避免重復進給墊片或一次拾取2塊面板。也可以通過檢查2D代碼的方式來確保是正確的工件。

除此之外，還可以選擇更高端的機器人，或者使用通過自動時鐘方法處理工件的系統。但一旦選擇了高端系統，就要由供應商為公司編程，這是他們收取客戶費用的策略組成部分。如果公司選擇高端領域，是否需要向供應商支付額外費用來為公司完成所有工作并維護設備？公司愿意支付這筆費用嗎？

如果工廠歷史比較久，尚不需要考慮這些，協作式機器人和封閉式裝置就足夠了。但如果是一家新建OEM，可能就需要全面實施自動化，并且公司內部也需要配備一支工程設計團隊。有的公司會委托自動化供應商來完成編程，有的公司則會由內部團隊來完成編程。具有內部編程能力是最安全的，從長期來看也是最可持續的一種方式，因為誰也說不好供應商會發生什么情況。

所以從整體策略角度來看，如果工廠比較舊，自動化程度幾乎為零，那么全面的工業4.0方案并不適合。需要先按照前文所說的這些階段一步步去落實，有了回報之后，再考慮接下來該怎么做。

Matties：這個過程中會遇到哪些阻礙？

Stepinski：過去一年，我發現一家制造廠的系統架構師并不同時具備實現自動化所需的技術技能、金融技能和銷售技能。沒有能同時具備以上這些技能的員工。所以組建團隊很難。規模比較小的工廠，甚至都無法組建這樣的團隊，人們都非常忙碌。

我認為這是最大的阻礙。聘請一位可靠的CTO可能是ROI最高的一項投資，且能讓組織價值在2022年達到帕累托邊界。如果成立時間較久的工廠想雇用剛畢業的年輕人，很難留住他們。據目前估計，現在畢業的學生在35歲之前會更換10~14份工作。這是我從一位倫敦商學院的教授那里聽來的數據，它出自普林斯頓大學最近的一項研究。

這種變化發人深省。工廠通常會招收年輕人加入學徒項目，這是多年形成的慣例。但現在來看，這種模式并不是很理想，因為PCB行業的工作環境比較惡劣，除非一座小鎮上絕無僅有的工廠，即便如此，年輕人也更青睞遠程工作。所以說必須要想好要如何應對人們的頻繁跳槽。在這種大環境下，最好聘請一位可以擔任架構師的CTO。CTO主要負責技術部分，但也具備一定的金融背景，能夠做投資規劃，能夠研究資本的投資回報率，以及如何平衡新設備的必要融資。如果公司的CTO不具備金融背景，可以為其報名相關培訓課程，讓其掌握相關知識。

美國對能夠完成工廠改造升級人才的需求巨大，他們需要做的就是把計劃里涉及到制程環節都串聯起來。就我最近的經驗來看，現在市場的ROI很高，整個大環境非常利于推進業務。只需要聘請一位能夠串聯制程環節的人才。

Johnson：Alex，聽起來像是有些制造廠已經優化了組織內部的研發流程。

Stepinski：通常，具有多個戰略性項目的大型企業才有能力組建研發團隊。對于小型工廠而言，關鍵并不是要組建開發自動化制程的研發團隊，也不在于是否有財力去組建研發團隊，而是根本就不具備實現自動化的基礎。假如想更換現在使用的電鍍生產線，可是給不出合理的理由，這時就需要一個人來說，“如果要達到這個容差，就能有更換這條生產線的合理理由，這些新項目可以帶來收入。”一般情況下，說這句話的人應該是公司CTO。

然后就是跟客戶溝通，得到他們的一些承諾和保證，當然這種做法也不是沒有風險，但也不會沒有回報。這時可以說，“我之所以要這樣做是因為一旦完成升級，就可以拿到這些項目。”這就是所有業務的風險回報基礎。在我看來，這是做事的正常流程，在實際中卻并不常見。在很多美國工廠，市場往往依賴工程設計團隊，卻不知道他們也是巧婦難為無米之炊。而且供應商也常常被拿來當做杠桿，他們都有各自的利益訴求（與制造商的利益訴求可能并不一致）。

Happy Holden：沒錯，研發能力是不同于制造流程和計劃擴展的技能組合，必須專注于目標和推動目標實現的業務計劃。需要保持簡單的實用性。

Johnson：我的問題是，有些人認為自動化是一種工程設計和制程研發類型的活動，需要涉及到更多技術/研發工作。你的意思是這屬于一種業務計劃方案？

Stepinski：沒錯，市場已經準備好迎接這種方案了。如果采用了這種方法，那公司業務從現在開始就會突飛猛進。現在，供應鏈非常不穩定，政治局勢動蕩不安，正是采用這種方法的好時機。

Holden：所以我才會強調投資回報率、資本成本以及目前的凈值和安裝這些工程的經濟數據。

Matties：你怎么看目前業內的銷售工作和銷售人才？CTO的領導力要展現在技術、財務和銷售能力上。

Stepinski：一家公司的CTO在2022年確實應該思考這些事情。我就會定期參加一些頂尖院校的課程。CTO既要非常懂技術，還要非常了解財務知識，與此同時還是公司的銷售業務骨干。可以說CTO是技術、財務和銷售方面的集大成者。

這些人往往拿著非常高昂的傭金，所以一家公司最多只能聘用一名CTO。這個崗位要處理的事情非常多。現在是啟動這一崗位的關鍵時刻。身為公司CTO，要與銷售人員合作。希望CTO能掌握一些市場情報，然后去找到可獲得項目并和投資聯系在一起。

然后可以問客戶，“如果我們投資了這種工藝，能不能解決你們現在面臨的問題？我們能不能合作完成這個項目，一起生產這個系列的產品？”我通常會問客戶需要為他們提供哪些技術幫助，或者我們怎么樣才能幫助他們。他們目前無法生產哪些產品系列，然后設計出一種可以生產這些產品系列的工藝，且用現有的工具包，再確定要升級的部分。做完所有調查之后，匯總成投資報告。可以跟客戶A說：“如果我跟客戶B合作完成這個項目，我們只需要做很小的調整就能得到最快回報，也許和其他方案相比，這樣做是最有戰略意義的。”這是做此類評估后的常規操作。基于這些信息，就可以制定業務計劃方案，得到潛在系列項目清單，這樣有助于降低投資風險。

這種方式不僅僅可以計算出NPV或某項業務的內部回報率，還可以連接制程的各個環節。作為CTO，要不斷尋找挖掘節省資本支出/運營支出的方法——要找到一些項目，并且要將這些項目聯系到一起，證明資本投資的合理性。但很少有人能滿足這個要求。放眼全球PCB行業，可以說只有10~20個CTO真正能發揮出這個崗位的綜合作用，而其他人也只是模仿前輩的成功經歷，照葫蘆畫瓢。現在沒有可以培養出這類人才的項目，沒有可以促進行業發展的項目。這一塊是完全缺失的。

Matties：大多數小型工廠都不會設CTO這種崗位。一般都是由制程工程師或具有工程設計背景的總裁兼任。

Stepinski：不論工廠大小，都需要設置CTO崗位。除非是只需要生產一種部件，并且總裁有充足的時間。另一種方法是公司總裁去學習技術、財務和銷售有關的課程，具備相應知識后，就可以既擔任CTO又擔任CEO了。

Matties：這倒并不意外，我們也談論了建立穩定制程的基準。要從已有的模式調整到新的模式，要具有前瞻性思維而不是被動管理思維。是否存在你特別關注的領域？

Stepinski：沒有。老實講，我之所以會拒絕掉很多項目是因為我覺得他們并不適合。但我自己創業以后，我意識到市場缺少這樣的綜合性人才，這是再次振興公司業務的途徑。

Holden：可以分享你最初采取的措施嗎？你如何一步步發展達到目前的水平？過去10年，你可能比其他人做得更多。

Stepinski：在創業之前，我休息了一段時間。我利用這段時間去上了財務課和工程課，還去商學院學習了一段時間，然后將我學到的東西都整合到了一起。確定了市場這一重大需求之后，制定了我自己的計劃并朝著這個目標發展，事情似乎也進行得很順利。我覺得這是一個其他人可以模仿的模式，因為行業需要更多這樣的人才。

Johnson：Alex，聽起來你擔任的角色是咨詢CTO。你幫其他公司制定計劃，幫他們的CTO提高技能。

Stepinski：我不是工廠的CTO，但我為公司的高管提供咨詢服務。這要取決于公司想達到的發展速度。如果計劃持續投資和再投資，那公司就需要這些服務，也需要設立CTO崗位。如果只是想要獲得短期成效，那就是只需要連接制程環節，確定改進業務計劃的正確投資，我也可以提供幫助。投資包括設備投資和人力投資，也可以是像軟件一樣的承包服務。公司肯定不想雇用太多“35歲之前要換10~14份工作的年輕人”，而且也要認識到了在當前經濟環境下，合同商才是關鍵所在，因為這樣既能讓人們有足夠的自由，生活在自己想生活的地方，做自己想做的事，而且還能實現更高的投資回報率。當然，聘用正式員工仍有價值，但現在有很多工作都是一次性的，并不需要全職員工去做。正式員工比較少時，CTO需要做的行政工作就會少一些，可以把精力更多地集中在技術上。

如果想在2022年取得成功，就需要順應這種發展趨勢。作為CTO，會認為并不需要太多工程師，這種方式并不適合。鑒定能夠帶來投資回報的改進項目，讓不同類型的承包商（沒有相互有利益沖突的供應商）和公司內部資源來執行這些項目。CTO的職責在于要準備好相關設備、所需提供服務的作業說明書，以及相關人員崗位/技能說明書。

CTO的價值就在于如何更好地開發與人員、服務和設備相關的作業說明書。制定完作業說明書后，只需要指定內部/外部資源去執行任務，并且按照計劃落實投資。高技能人才是非常稀有的資源。讓他們學習更多相關知識，才能懂得如何管理這些工作。通過課程項目的形式讓CTO學習如何整合技術、財務和銷售這3種職能，讓公司有再次對業務進行投資的機會，這本身就很難做到。但如果能讓合適的人在合適的崗位上發揮作用，就可以提高公司的投資回報和估值。

Matties：貴公司是否只專注裸板加工領域？

Stepinski：公司的業務是跨行業的，大多數都和新工廠有關。我現在不會直接從事與PCB工廠相關的業務，我會研發全球范圍內的制造流程，并研發出利于PCB工廠發展的IP。我和其他行業的有直接的聯系，且我現在的工作足跡遍布美國和EMEA（歐洲、中東、非洲三地區的合稱）。我從來沒想過要直接從事與PCB工廠相關的業務，因為通常這個市場需要頭腦冷靜。

Matties：這是否意味著裸板工廠會迎來光明的未來。

Stepinski：可以這樣來思考問題：為什么亞洲和歐洲可以實現自動化生產，但美國卻做不到？

Matties：對此你有什么看法？

Stepinski：亞洲和歐洲的生產會更多一些，升級成自動化以后，競爭格局就變成了看誰能生產出更便宜的小部件。美國把所有生產業務都外包了出去。歐洲也是，但德國還是有一些工廠在為汽車市場進行大量生產。這些工廠就已經實現了自動化。其他歐洲工廠雖然不能像德國工廠一樣從事如此大規模的生產，但他們也參照德國工廠實現了自動化。可以去拜訪德國的工廠，學習他們是怎么實現自動化的。在美國，我們沒有可以參照的榜樣。每家公司都緊閉大門，對同行不太友好。

我發現EIPC研討會就比IPC APEX EXPO研討會的氛圍要友好很多，制造商、供應商都很積極地溝通交流。同時，歐洲各工廠之間的合作也要高于美國工廠。美國和歐洲在很多方面都是很相似的。歐洲雖然也把生產任務外包了出去，但還是保留了汽車制造業，于是也就取得了一些發展。但是在美國，我們把所有生產都外包了出去，曾經已經實現自動化的很多工廠也相繼關停。

亞洲也在全力以赴進行自動化生產，因為亞洲是世界工廠。自動化生產能帶來規模經濟，具備自動化生產能力以后，競爭優勢也會隨之增強。

如果要實現靈活的生產，就不能采用與專門從事批量生產的工廠相同的自動化策略。只能是采用半自動化策略，因為設備不能一天只生產同一種編號的部件。這種情況下，就要把每個流程當成一個工作單元，重點關注哪個產品要在何時以何種形式通過哪個工作單元。從運營規劃的角度來看，美國的工廠內，一臺設備通常需要應對多種不同工藝，而不同的工藝又涉及不同的方法。如果需要用到化學鍍銅、去鉆污等工藝，使用的設備就不能僅僅是可去除通孔的鉆污或在通孔中進行化學鍍銅，還需鉆盲孔、可完成圖形電鍍用環氧樹脂填充的導通孔。

設備還可以用來完成圖形電鍍或全板電鍍，或管理晶種層，產品的復雜程度越來越高。美國可以生產需要400個工序的產品，但是那些簡化制程、有更大生產線、增加生產線的步驟和標準化生產的工廠，對此類產品就束手無策。

在美國，如果想完成繁雜的生產步驟，最好使用產品壽命周期管理（Product Lifecycle Management，簡稱PLM）系統。這類系統的性價比非常高，可以用PLM創建工藝清單——如何落實生產配方以及如何讓各個環節相互作用。這樣一來，就得到了工廠自動化升級方案的框架。只需要較低的成本就能用這種軟件工具創建出方案框架。我也會用DSM（Design-Structure-Matrix，即設計結構矩陣）來優化工藝清單（Bill of Process，簡稱BOP）。

如果不使用科學的方法，只是對不斷演變的操作進行自動化升級，那么長期來看不會有很高的資本效率和ROI。不能因為只追求敏捷的速度就只使用標準的工作單元，然后給每個工作單元都配備同樣的裝載機和卸料機。相反，要考慮到所有設備都是不同的，所以對每臺設備都要應用不同的方案、不同的系統架構，且要考慮如何管控這個系統才能達到最大ROI。不要為了標準化而標準化，即使從系統層面上來看這樣會呈現出非常好的書面效果，而是要更關注分系統層以節省支出。每個工作單元都有截然不同的系統。要根據投資回報率逐個去解決。首先要做的就是把工作單元與客戶的項目聯系在一起，這就是方法。

我們如何才能通過加速這個進程來改善美國市場？正如前文所討論的，培訓是一種很好的方式，但開發一個課程項目還需要更多的人來集思廣益。另一種方式是單獨建立一二處工廠進行自動化升級，讓人們看到自動化帶來的好處。Schweitzer Engineering Labs在這方面可能是思維最開放的，他們以美國市場為導向，愿意向同行展示他們現在掌握的技術。其他工廠雖然擁有很多IP，或者說只是有很多秘而不宣的東西，他們最擔心的就是分享這些信息。

Holden：在密歇根西部，至少有12家企業專注研究自動化制造，尤其是機器人。比如JS Automation公司就不僅能滿足底特律地區的需求，還能給日本、德國和全球其他一些地區供貨。

Stepinski：我也認為在美國境內，這樣的工廠數量比其他任何地方都要多。

Holden：不幸的是，工程師的需求量永遠都得不到滿足，而失業率又降到了2.8%。行業正依靠社區大學培養具有技能的技術人員。

Stepinski：但這樣并不是正確的方法。我把這種情況稱之為用全面的方案去解決不確定的問題。最好去想一想采取什么行動才能解決這個問題。首先，行業可以聯合起來起草一份工作清單，降低境內自動化工藝和設備的成本。要給基本的商品設備制定標準的技術規范要求，并在美國境內完成生產。大多數工具在美國售賣的價格通常是亞洲的兩倍。通過標準化的分系統，可以緩解這一問題。

如果我們都有相同的工作重點，所有設備就都能高度自動化，這些技術人員自然也就會去選擇做工程師了。其次，要充分利用這些知道如何使用設備的人才，這才是工作的重點。下一步就是找到負責運營工廠的人。如果使用了協作式機器人自動化技術，老實講，CTO也不是多有技術含量的工作。

我們太過于關注那些技能型人工（并不是說這類人工沒有價值或是沒有存在的必要），但工作重點應該是撰寫出更清晰的作業說明書，以實現任何人都能操作的簡單自動化技術和制造流程。這樣做才能具備更高的成本效益，然后就可以利用內部的自動化專業人才來進一步完善制程。這樣做才更合理。

Matties：最后你還有什么想與讀者分享的信息嗎？

Stepinski：如果想幫助這些工廠扭轉現在面臨的局面，需要和他們認真探討，需要組建團隊，用幾天的時間制定出有利于行業發展的良好戰略。

Matties：我們一定要找機會繼續這場采訪。一定會有足夠的時間讓我們把所有信息都匯總到一起。

Stepinski：謝謝你們。

Johnson：非常感謝。

審核編輯 ：李倩