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Höhere Produktivität im High-Mix-Geschäft

Intelligente Lösung für die Leiterplattenproduktion
Höhere Produktivität im High-Mix-Geschäft

Der Trend in der Elektronikindustrie geht zu höherem Produktmix und kleineren Losgrößen. Dies kann sich auf die Anzahl der hergestellten Produkte auswirken, da Produktmix und kleine Losgrößen einen häufigen sowie zeitraubenden Produktwechsel mit sich bringen. Wenn laut der Produktionsplanung täglich z.B. 6.000 Platinen produziert werden müssen, sollten Sie auch mit 6.000 einwandfreien Leiterplatten rechnen können. Die Produktion muss zuverlässig sein, da kleinere Losgrößen und verfügbare Bauteilmengen oft keinen Raum für Fehler lassen. Neue Konfigurationen und Produktwechsel müssen möglichst schnell durchzuführen sein und die Produktionsanlaufzeiten sollten auf ein Minimum begrenzt werden. Das Produktionsergebnis muss vorhersehbar sein und genau der Planung entsprechen, damit der Durchsatz von größerer Bedeutung ist, als die Leistung.

Assembléon, Veldhoven (Nl)

Wie erreichen Sie also in dieser geänderten Umgebung eine zeitgerechte Produktion, bei der Qualität und Kosten stimmen? Letztendlich sollte sich die Investition in neue Maschinen in jeder Hinsicht rentieren. Die iFlex von Assembléon ist genau für diese Forderungen ausgelegt.
Umstellung von Low- auf High-Mix
Bei der Produktion in einer Low-Mix-Umgebung sind die Rüstzeiten oder der Produktwechsel für Produktion und Anlaufzeiten nicht ausschlaggebend. Ist die Konfiguration erst einmal durchgeführt, kann die Produktion eines Produktes oft Tage, Wochen oder länger unverändert laufen. Die Leistung der Gesamtanlage ist hier ein wichtiger Parameter, der letztendlich darüber entscheidet, ob die Zahl der geplanten Produkte in dem erwarteten Zeitraum tatsächlich erreicht wird. Mit steigender Produktvielfalt der Hersteller sind die Zeiten spezieller Fertigungslinien mit begrenztem Produktwechsel vorbei. Fertigungsvolumen, Losgrößen und Produktvielfalt nehmen ständig zu. Diese Änderung in der Produktionsphilosophie zwingt die Hersteller von Bestückautomaten nach Lösungen zu suchen, die auf auftragsbedingte Schwankungen reagieren und den Ertrag steigern können. Die iFlex ist genau für diese Anforderungen ausgelegt. Sie gewährleistet minimale Rüst- und Produktionsanlaufzeiten sowie eine effiziente, flexible und berechenbare Bestückung. Damit steigert sich der tägliche Durchsatz der Produktionslinie und die Zuverlässigkeit der Produktionsplanung.
Wachsende Bedeutung der Software
Heutzutage bringt die Hardware allein nicht den gewünschten Erfolg. Softwaretools spielen eine entscheidende Rolle bei der Vorbereitung und Planung einer effizienten Produktion. Je höher der Produktmix, umso schwieriger ist es, eine effiziente Produktion zu realisieren. Welche Produkte können miteinander kombiniert werden und wie ist eine Verteilung auf die Linien realisierbar, so dass alle Anlagen möglichst gleich ausgelastet sind? Diese Aufgabe wird von der Planungssoftware übernommen. Durch einen Mausklick findet die Software logische und geeignete Kombinationen, gruppiert diese und weist sie den entsprechenden Produktionslinien zu, damit eine optimale Auslastung der Linien gewährleistet ist und Konfigurations- oder Feederwechsel auf ein Minimum reduziert werden. Durch die Anbindung an das Warenlager entscheidet die Software unmittelbar, ob genügend Teile für die geplanten Jobs vorhanden sind und ermöglicht so die richtigen Produktionsentscheidungen.
Der Zeitfaktor ist allerdings immer noch kritisch. Nach der Gruppierung werden die Programme optimiert und auf die Produktionslinien aufgeteilt. Wie verhält es sich dabei allerdings mit Ihren Produktionsanlaufzeiten? Eine solide Basis bilden gute CAD Importprogramme, Programme zum Anlernen der Komponenten und intelligente Gerber-Tools. Ein wesentlicher Zeit- und Qualitätsfaktor sind allerdings zuverlässige Bauteildaten sowie Tools, die die Produktion zunächst offline simulieren und überprüfen. Eine vollständige Überprüfung des neuen Produktes sorgt dafür, dass alle Informationen über unbekannte Komponenten zunächst getestet sowie auf der Maschine optimiert, dann genehmigt, freigegeben und an die Tools für die Datenvorbereitung zurückgesendet werden. So wird sichergestellt, dass beim nächsten Mal 100 % fehlerfreie, richtige Daten eingesetzt, und die Produktionsanlaufzeiten inklusive der Qualität erheblich verbessert werden. Wesentlich dabei ist die graphische Darstellung der Leiterplatte. Dies ermöglicht die Durchführung der Produktion in einer virtuellen Umgebung, in der das tatsächliche Bestückergebnis vorab auf einer Grafik der Leiterplatte zu sehen ist. Grundlegende Fehler, ob falscher Bauteiltyp, unrichtige Bauform, Versatz oder Verdrehung der Komponente wie auch eine Verpolung, werden erkannt und sofort korrigiert, ehe die Programme an die Linie geschickt werden. Dies erspart zeitaufwendige Probeläufe auf der Maschine selbst. Die Partnerschaft zwischen Assembléon und Valor, dem führenden Hersteller der NPI Software, ist ein weiterer Schritt zu einer noch effizienteren Datenvorbereitung. Die Produzenten arbeiten öfter mit Maschinen unterschiedlicher Fabrikate. Mit der Assembléon-Valor Softwareplattform steht nunmehr ein leistungsfähiges Werkzeug für die Planung und Verteilung der Programme auf Linien verschiedener Hersteller zur Verfügung. Programme anderer Maschinenlieferanten können ebenfalls konvertiert werden, so dass diese mit nur einem Werkzeug auf eine Assembléon Linie oder umgekehrt übertragen werden können.
Sofortige Steigerung der Produktion
Das Programm ändert sich im letzten Moment, Komponenten werden von einem anderen Lieferanten in einer anderen Verpackung geliefert, unterschiedliche Bauteilausrichtung im Gurt, Anzahl der Komponenten gerade ausreichend für die Produktion des Loses – all das sind bekannte Probleme. Auch hier spielt die Software eine wesentliche Rolle. Für die Prüfung der Bauteile sind Bauteil-Managementsysteme wichtig, die ebenfalls eine flexible Beschaffung der Komponenten ermöglichen. Hiermit kann die iFlex automatisch an eine neue Bauform oder Bauteilausrichtung angepasst werden, wenn der Lieferant der Komponente erkannt wird. Zuverlässige Konfigurationsüberprüfungen mit intelligenten Feedern stellen sicher, dass die richtigen Feedersets und Bauteile verwendet werden. Das System programmiert automatisch den richtigen Gurtvorschub im Feeder, so dass ein Eingriff seitens des Bedieners nicht erforderlich ist. Intelligente Feeder gewährleisten, dass sowohl Bauteilinformationen als auch -menge gespeichert werden und ermöglichen die Positionierung des Feeders in einem beliebigen Slot, wobei sich das System automatisch auf die neue Konfiguration einstellt. Durch integrierte Bearbeitungsfunktionen ist eine einfache Durchführung kurzfristiger Programmänderungen oder das NPI-Teachen neuer Komponenten über bedienerfreundliche, grafikbasierten Touchscreen Assistenten möglich. Wenn die genaue Zahl der Komponenten bekannt ist, zeigen die ersten Bauteilaufnahmevorgänge der iFlex Live-Bilder mit Fadenkreuzen aller zuerst aufgenommenen Komponenten, um eine fehlerfreie Bauteilaufnahme zu gewährleisten.
Stets optimale Maschinenleistung
Haben Sie am Tagesende die Anzahl Leiterplatten produziert, die Sie Ihren Kunden versprochen haben innerhalb der geplanten Zeit?
Die Qualität der bestückten Platinen ist, wie die Produktionszuverlässigkeit und -vorhersehbarkeit, für den Hersteller von Bestückautomaten ein Schlüsselfaktor. Aus diesem Grunde hält sich das Unternehmen an sein Konzept mit einem „Single Pick“ und „Single Place“ Bestückkopf. Dies ist Basis für die optimale Handhabung aller Bauteile, unabhängig von deren Größe: von zerbrechlichen nackten „Dies“ und 01005 Chips bis hin zu großen Steckern. Da bei diesem Konzept je Kopf nur eine Düse verwendet wird, können die Bestückköpfe einen sehr großen Bauteilbereich abdecken. Insofern kann ein geringes „Derating“ über ein großes Bauteil- und Produktspektrum erzielt werden. Die Maschine reagiert sehr stabil gegenüber Einschränkungen, die auf unterschiedliche Bauteile in verschiedenen Fertigungsaufträgen zurückzuführen sind. Hierdurch wird die Berechenbarkeit der Produktion für alle Aufträge zuverlässig und bildet eine solide Basis für eine genaue Produktionsplanung. Außerdem ist die iFlex durch ihre leichten Kohlefaserträger, die das Gewicht des Bestückkopfs tragen, und die Einzelköpfe mit ihrem minimalen Druckluftverbrauch das mit Abstand energiewirtschaftlichste Pick&Place Modul auf dem Markt. Dies macht sich deutlich auf der Stromrechnung bemerkbar und ist ein weiterer Beitrag zum Umweltschutz.
Beim High-Mix ist der Durchsatz ausschlaggebend
In der Großserienfertigung zählt der Durchsatz. Bei der High-Mix Produktion ist die Produktvielfalt so hoch, dass die Leistung der Maschine verglichen mit dem Durchsatz, eine geringere Rolle spielt. Wie bereits erwähnt, führt das Konzept mit nur einem Bestückkopf zu weniger Einschränkungen und einem geringeren „Derating“. Das allein reicht jedoch nicht aus. Eine Produktionslinie unterliegt vielen Unterbrechungen oder geringfügigen Stopps. Diese tauchen ziemlich willkürlich auf und können den Durchsatz erheblich beeinträchtigen. Ein Modul, das nicht produziert, blockiert das vorhergehende Modul innerhalb einer Linie oder liefert nicht mehr an das folgende Modul. Ein Problem kann also zum Produktionsstopp von drei Modulen führen. Diese Unterbrechungen dürfen nicht ignoriert werden und die Konstruktion der Maschine sollte dafür entsprechend ausgelegt sein.
Das System beinhaltet Funktionen, wie zum Beispiel „bei Fehler fortfahren“, wenn ein Roboter in einer Maschine stoppt, setzen die anderen Roboter den Betrieb möglichst lange fort, damit die Bediener angemessen reagieren und korrigierend eingreifen können. Da Unterbrechungen das Gleichgewicht zwischen den Maschinen beeinträchtigen könnten, sind Leiterplatten-Pufferpositionen integriert, die sich auf die tägliche Liniendynamik einstellen. Ein iFlex Modul kann also eine Leiterplatte zu einem Puffer transportieren, wenn die nachfolgende Maschine noch belegt ist oder eine Maschine kann eine Platine aus dem Puffer entnehmen, wenn die vorhergehende Maschine gerade nicht produziert. Außerdem können voll beladene „Trayhandler“ durch ihre langen Tray-Wechselzeiten zu einem Engpass für den Durchsatz werden. Der Trayfeeder verwendet besondere Cache-Positionen, von denen die Paletten zugeführt werden und sorgt so bei jedem Produkt immer für eine gleichbleibende Palettengeschwindigkeit. Puffer, die Auslegung der Bestückköpfe und die Tray-Trolleys gewährleisten, dass die Produkte die Produktionslinie in einem gleichmäßigen Takt verlassen.
Produktiver mit flexiblem Produktwechsel
Produktwechsel stellen innerhalb einer High-Mix-Produktionsumgebung den zeitaufwendigsten Faktor dar. Losgrößen, verfügbare Feederpositionen und eine Produktgruppierung bestimmen, welcher Produktwechsel am günstigsten ist. Bei Systemen mit einer Bauteilaufnahme, einem Bestückkopf und einem großen Bauteilbereich muss der Kopf zwischen den einzelnen Gruppen nicht neu konfiguriert werden – allein dies bringt schon eine bedeutende Zeitersparnis. Das Wagen-basierte System (einschließlich Tray-Wechselwagen) ermöglicht eine Offline-Vorbereitung und einen schnellen Tausch der Feederwechselwagen. Dies kann zeitgleich geschehen oder aber modulbezogen: Die ersten Wagen an den Modulen in der Linie können bereits ausgetauscht werden, wenn diese die Produktbestückung beendet haben, während die übrigen Module noch am vorhergehenden Auftrag arbeiten. Bei der auftragsübergreifenden Gruppierung der intelligenten Feeder ist es möglich, diese so zu gruppieren bzw. positionieren, dass segmentierte Produktwechsel auf Feederebene schnell durchführbar sind; dies betrifft ebenfalls die Unterstützung einer „beliebigen Feederposition“, die zu einem flexibleren, segmentierten Produktwechsel führt. Die intelligente Konfigurationssoftware und das Scannen von Bauteilen passen sich automatisch an Zweitlieferanten an, auch wenn die Komponenten in unterschiedlichen Packungen zugeführt werden.
Wenn das System doppelspurig ausgelegt ist, erhöht sich die Produktionsflexibilität weiter. Neben den üblichen Produktionsvorteilen von zwei Spuren verfügt es über eine unabhängige Unterstützung der Doppelspur. Hier können gleichzeitig und vollkommen unabhängig voneinander zwei unterschiedliche Produkte mit ihrem eigenen Setup bearbeitet werden.
Verschlankte Produktion
Durch die Partnerschaft zwischen Assembléon und Valor ist ein effizientes „Production Floor Management“ für die Maschinen des Unternehmens und auch praktisch aller anderen Lieferanten gewährleistet. Assembléon setzt ebenfalls eine offene CamX Datenschnittstelle ein, über die kontinuierlich detaillierte Daten an alle angeschlossenen MES-Systeme geliefert werden. Hierzu zählen Daten über Leistung, Prozess, Warenlagerung, Überwachung und Rückverfolgbarkeit sowie der Feederwartung. Eine Eingangsstelle für die Verwaltung und Bearbeitung von Komponenten und die einfache Touchscreen-Benutzeroberfläche für Betrieb und Aufrechterhaltung der Produktion ermöglichen eine kurze Lernphase der Bediener an der Linie. Durch den reibungslosen und schnellen Betrieb mit Ferndiagnose werden Stillstandszeiten auf einem absoluten Minimum gehalten. Dies macht das System zu eine intelligente Lösung für die Leiterplattenproduktion – und das immer und jederzeit.
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