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Intelligentes Optimieren der Leiterplattenfertigung

Minimierung der Angebotszeit und Erhöhung der Genauigkeit in der EMS-Produktion
Intelligentes Optimieren der Leiterplattenfertigung

Neue Produkteinführungen (NPIs) und kundenspezifische Anpassungen haben in den letzten Jahren rapide zugenommen. Die Folge ist, dass die ohnehin schon geringen Gewinnspannen in der Elektronikmontage noch weiter schrumpfen. Vor fünfzehn Jahren war die Leiterplattenbaugruppen das Produkt. Heute sind die meisten Produkte ein System, das aus mehreren Leiterplattenbaugruppen, Kabeln und Gehäusen besteht. Viele Hersteller wollen schlüsselfertige Produkte anbieten, die mehrere Stücklisten haben, was den Montageprozess noch komplizierter macht.

Genaue Kostenvoranschläge sind wichtiger denn je. Aber jeder Elektronikhersteller weiß, dass das keine leichte Aufgabe ist. Dateitypen, Formate (Text, XML, Datenbank) und die Genauigkeit der Stücklisten für die Leiterplattenbestückung sind sehr unterschiedlich. Die OEMs sind gezwungen, erhebliche Ressourcen in die Bereinigung der Daten und die Validierung des Inhalts zu investieren, bevor sie ein Angebot erstellen. Selbst nach der Extraktion gibt es keine Möglichkeit, die Teilenummern des Herstellers zu validieren, die Verfügbarkeit des Produkts zu überprüfen und zu kontrollieren, ob es eine zugängliche, kostengünstigere Alternative gibt. Diese Herausforderungen führen zu ungenauen Angeboten und Problemen bei der Beschaffung und Produktion.

Traditionell verlassen sich EMS-Unternehmen (Electronic Manufacturing Services) bei der Angebotserstellung für Leiterplattenprojekte auf manuelle Tätigkeiten und Excel-Makros. Da sich die verfahrenstechnischen Lösungen jedoch ständig weiterentwickeln, ist eine effizientere Methode zur Überprüfung des Entwurfs, zur Beschaffung von Komponenten und zur genauen Kalkulation des Projekts erforderlich.

In Anbetracht der geringen Gewinnspannen in der Elektronikmontage ist eine genaue Angebotserstellung entscheidend. Da Entwicklungsunternehmen jedoch in der Regel mehrere Anfragen für jedes Projekt versenden, geben die Hersteller am Ende Angebote für viel mehr Projekte ab, als in die Produktion einfließen. Wie bei den OEMs müssen auch die EMS-Unternehmen für jeden Kunden unterschiedliche Stücklistendateitypen, -formate und -inhalte verwenden. Dies kann zu ungenauen Angeboten und Problemen bei der Produktion führen. Aufgrund des schieren Volumens ist die Fähigkeit, schnell genaue Angebote zu erstellen, ohne die Prozessingenieure zu beanspruchen, von entscheidender Bedeutung.

EMS Quoting ist nicht nur eine Frage des Preises

Fehler in den Quelldaten führen zu Verzögerungen bei der Angebotserstellung oder teuren Produktionskosten. Globale Ereignisse wirken sich auch auf die Versorgung mit Komponenten aus und verlängern die Lieferzeiten um acht bis dreißig Monate. Die Identifizierung veralteter Teile oder solcher, die kurz vor dem Ende ihrer Lebensdauer stehen, ist der Schlüssel zu einem effektiven Einkauf. Die Beschaffung zuverlässiger Informationen über Preise und Vorlaufzeiten ist ein mühsamer, manueller Prozess, wenn man ihn auf die alte Weise durchführt. Die Angebotserstellung wird von der Kostenrechnungs-/Einkaufsabteilung durchgeführt und ist nicht Teil der Fertigung. Auch die OEMs haben mit vielen dieser Probleme zu kämpfen, wenn auch unter „kontrollierteren“ Bedingungen.

Das neue Tool Valor BOM Connector wurde entwickelt, um diese Herausforderungen zu meistern und den Zeitaufwand für die Erstellung präziser Angebote für Leiterplattenbaugruppen zu reduzieren. Die Lösung importiert und erstellt Vorlagen für Stücklistendateien zur Ausgabe einer Stückliste, die direkt mit dem ERP-System des Herstellers verbunden ist. Bei Verwendung mit Valor Process Preparation wird die Konsistenz mit der CAD-Datei sichergestellt, so dass bestätigt werden kann, dass alle Teile für die Leiterplatte geeignet sind.

Die Software bietet eine Online-Verbindung zu den Zulieferern. Die Hersteller können somit Preise und Verfügbarkeit in Echtzeit überprüfen. Sie sehen, welche Teile mit dem vorhandenen Bestand im ERP-System übereinstimmen und welche von Zulieferern beschafft werden müssen. Das System kann eine Verbindung zu zugelassenen Lieferanten herstellen, um automatische Online-Suchen und Abfragen auf der Grundlage von Teilebeschreibungen durchzuführen und sicherzustellen, dass Vorzugspreise und -lieferungen verfügbar sind. Über diese Schnittstellen sind auch Mindestbestellmengenrabatte möglich.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Tool die Möglichkeit bietet, für jeden Kunden eine Historie zu führen. Sobald ein Entwurf eingegangen ist und die Komponenten aufgelistet sind, können die Daten für zukünftige Projekte gespeichert werden. Die Speicherung der Daten, damit sie für den nächsten Auftrag des Kunden zur Verfügung stehen, spart Zeit und gewährleistet die Genauigkeit künftiger Aufträge.

Fallstudie: Verbesserung des Stücklistenprozesses

Das folgende Beispiel zeigt, wie dieses Tool von der BMK Group, einem Anbieter von elektronischen Entwicklungs- und Fertigungsdienstleistungen für den Lebenszyklus elektronischer Baugruppen, eingesetzt wurde. Das Dienstleistungsportfolio des Unternehmens umfasst die Entwicklung, Herstellung und das End-of-Life-Management von elektronischen Baugruppen und fertigen Geräten für Kunden aus den Bereichen Industrie, Energie, Fahrzeuge, Telekommunikation und Medizin. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Augsburg und verfügt über Niederlassungen in der Tschechischen Republik, Israel und China. Als Pionier auf dem Gebiet der Fertigungsautomatisierung wurde das Unternehmen kürzlich vom Focus Money Magazin mit dem Deutschen Digital Champion Preis für den Industriesektor ausgezeichnet, da das Unternehmen sich für die digitale Transformation von Abläufen, Geschäftsmodellen und der Unternehmenskultur einsetzt.

Angesichts des Branchentrends hin zu einer Produktion mit hohem Mix und geringen Stückzahlen steht das Unternehmen vor der Herausforderung, immer häufiger NPIs und technische Änderungsaufträge (ECOs) zu erfüllen. Gleichzeitig versucht das Unternehmen, die Effizienz zu steigern und das Rentabilitätsniveau zu halten. Um dies zu erreichen, wurden die Digitalisierungsbemühungen auf manuell ausgeführte Fertigungsprozesse ausgeweitet.

BMK nimmt regelmäßig an den von Siemens und seinem regionalen Partner Circuit Byte gesponserten Valor-Round-Table-Treffen teil, um sich mit anderen PCB-Bestückungsspezialisten darüber zu beraten, wie man die betriebliche Effizienz durch Automatisierung verbessern kann. Während dieser Treffen boten Siemens und Circuit Byte an, das alte Unicam NPI-Tool des Unternehmens durch die Valor Process Preparation Software zu ersetzen.

Robert Rudolph, Leiter der Prozessverbesserung und leitender NPI-Projektleiter, erklärte: „Die Entscheidung für das Valor-System war aufgrund der umfangreichen NPI-Funktionen und der umfassenden Teilebibliothek ein Selbstläufer.“

Das Unternehmen hat Valor Process Preparation in seinen Prozessablauf integriert, um Schablonendaten zu generieren, SMT-Maschinenprogramme zu erstellen, Fertigungsdokumente zu generieren und Komponenten mit Hilfe der Valor Parts Library (VPL) zu validieren.

SMT-Fertigungsingenieur Jürgen Gagesch fügte hinzu: „Mit dieser Lösung können wir die fehlenden CAD-Daten aus Gerber-Dateien generieren und dann die genauen physischen Modelle der elektronischen Komponenten aus der VPL-Datenbank importieren. Das sind Möglichkeiten, die wir vorher nicht hatten.“

Das Unternehmen erstellt die Schablonendaten, um ein höheres Qualitätsniveau für den SMT-Prozess zu erreichen. Mit der neuen Integration konnte dieser Datenvorbereitungsprozess verbessert werden, so dass diese Daten schneller und automatischer erzeugt werden. Die Herausforderung besteht darin, einen identischen Footprint für alle Instanzen eines bestimmten Bauteils zu erhalten, das auf der Leiterplatte montiert werden soll. Jetzt muss ein Footprint nur noch einmal überprüft werden. Dieser Footprint kann dann für alle Instanzen des Bauteils verwendet werden. Mit dem Schablonenmodul ist das Unternehmen in der Lage, eine eigene Footprint-Datenbank zu erstellen. Footprints aus früheren Baugruppen lassen sich somit in neuen Projekten wiederverwenden. Das spart eine Menge Zeit.

Um den Prozess der Stücklistenerstellung zu verbessern, wurde schließlich Valor BOM Connector eingeführt. Dieses neue Tool erleichtert das Laden, Vorbereiten, Bereinigen, Formatieren, Prüfen und Vergleichen von Stücklistendaten. Damit können viel schneller genauere Angebote erstellt werden. Das Tool bietet ein leistungsstarkes Datenbank-“Backend“, um die Arbeit für zukünftige Projekte zu verfolgen und wiederzuverwenden.

Die Vorteile waren messbar. Das Unternehmen stellte fest, dass Layoutfehler und fehlerhafte Baugruppen zunehmend vor der Produktionsphase erkannt wurden. Der gesamte SMT-Prozess des Unternehmens wurde um 10 % beschleunigt. Die Schablonenvorbereitung ist jetzt 30 % schneller als zuvor. Die steigende Anzahl von NPIs kann in kürzerer Zeit und ohne zusätzliches Personal durchgeführt werden und die Erstellung hochkomplexer NPIs ist einfacher.

www.plm.automation.siemens.com; www.circuit-byte.com; www.bmk-group.de

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