Soweit die Theorie. Doch wie können Null-Fehler-Ansätze im Jahr 2021 am vorteilhaftesten umgesetzt werden? Worauf müssen beispielsweise Unternehmen aus der Automobilzulieferindustrie achten, um die Linieneffizienz ihrer Produktion zu verbessern? Dabei ist absehbar, dass Automatisierungslösungen und künstliche Intelligenz (KI) zentrale Themen sein werden. Effiziente Inspektionslösungen und innovative Bildverarbeitungstechnologien, in Kombination mit hochwertigen, ganzheitlichen Datenansätzen und -analysen müssen Bestandteil jeder zukunftsorientierten Null-Fehler-Strategie sein.
Zuverlässige elektronische Komponenten für die Automobilindustrie der Zukunft
Elektronische Systeme und Bauteile werden in modernen Fahrzeugen immer wichtiger. Während neue Elektrofahrzeuge Leistungselektronik für die Steuerung des Antriebsmotors oder das Management des Batteriesystems benötigen, sind zukünftige autonome Fahrzeuge noch stärker auf leistungsfähige Computersysteme und Sensoren angewiesen. Die Zahl der elektronischen Komponenten wächst stetig. Von Kamera- und Sensorsystemen, drahtlosen Kommunikationsschnittstellen bis hin zu intelligenten Scheinwerfern und Innenbeleuchtungen sowie Navigationshilfen. Eine Studie von Roland Berger „Das Auto wird zu einem Computer auf Rädern“ geht davon aus, dass der Kostenanteil der elektronischen Komponenten am Gesamtwert des Personenwagens von derzeit rund 16 % bis 2025 auf rund 35 % steigen wird. Etwa ein Viertel der Kosten ist dabei auf die Digitalisierung von Funktionen zurückzuführen.
Mit dem Ziel, die höchstmögliche Sicherheit und Zuverlässigkeit einzelner Komponenten, und somit auch ganzer Fahrzeuge, zu erreichen, ist ein umfassender und leistungsfähiger Prüfprozess erforderlich. Das Motorsteuergerät (ECU) ist in dieser Hinsicht eines der anspruchsvollsten elektronischen Bauteile. Doch dabei bleibt es nicht. Moderne Kraftfahrzeuge verfügen teilweise über mehr als 80 Steuergeräte, deren eingebettete Software in Bezug auf Zeilenzahl, Komplexität und Ausgereiftheit immer weiter zunimmt. Für Automobilunternehmen bedeutet dies, dass sie bei der Produktion, Montage und Inspektion verstärkt darauf achten müssen, dass keine Fehler auftreten, oder diese zumindest frühzeitig erkannt werden, welche die System- und Fahrersicherheit der späteren Fahrzeuge beeinträchtigen könnten.
Vorteile der automatisierten
Röntgeninspektion
Die Null-Fehler-Strategien im Bereich der Inspektion führen dazu, dass die Einführung neuer Produkte beschleunigt, die Time-to-Market-Zeit reduziert und die Anzahl an Reklamationen und Rückrufaktionen minimiert werden kann. Hersteller können dies erreichen, indem sie die Inspektionsprozesse in diesen Bereichen zunehmend automatisieren und manuelle, fehleranfällige Abläufe ablösen. Ein großer Vorteil solcher automatisierten Qualitätsprüfsystemen ist ihre höhere Genauigkeit im Vergleich zu traditionellen Prüfmethoden sowie der reproduzierbare, nachverfolgbare Inspektionsprozess. Gleichzeitig helfen diese Systeme, den Ausschuss zu reduzieren, Prozesse zu optimieren und Kosten zu sparen. Dabei werden automatisierte Röntgeninspektionslösungen immer wichtiger, um diese Kundenanforderungen und Qualitätsstandards zu erreichen. Traditionelle, bisherige Röntgentechnologien sind auf die Inspektion von elektronischen Bauteilen wie BGAs, LGAs oder THTs beschränkt. Neuste Entwicklungen und Herangehensweisen überwinden diese bisherigen, technologischen Unzulänglichkeiten durch die Integration der Hochgeschwindigkeits-Computertomographie (CT). Diese Technologie liefert hoch genaue Röntgenbilder, die eine präzise und zuverlässige Inspektion, beispielsweise von verdeckten Lötstellen unterhalb eines BGAs, ermöglichen. Die Inspektionsschritte können während der Produktion durchgeführt werden, ohne dass die Taktzeit negativ beeinflusst wird.
Dank der Kombination von Computertomographie mit Hochgeschwindigkeitsbilderfassung und -verarbeitung, bieten diese neuen Systeme ein Höchstmaß an Inspektionsmöglichkeiten. Durch die schnelle Inspektion von Baugruppen zielen die Systeme klar auf die Anforderungen der Produktion von autonomen Fahrzeugen und Elektrofahrzeugen ab, bei denen Sicherheit und Zuverlässigkeit der Einzelkomponenten an erster Stelle stehen. Darüber hinaus sollte das Konzept der PCB Design Free Fertigung eingeführt werden. Die neuen Software-Designs enthalten innovative KI-Funktionen, die die Programmierung des Inspektionsprozesses unterstützen, verbessern und den Prüfvorgang je nach Komplexität der Leiterplatte bis zu fünfmal schneller machen als bisher. Des Weiteren wird dank KI, in Kombination mit einer verbesserten Logik, die Bedienung für die Anwender vereinfacht, so dass sich die Mitarbeiter auf andere, wertschöpfungsintensivere Produktionstätigkeiten konzentrieren können.
Weitere Anwendungsfelder sind die automatische Einstellung der Röntgenröhrenspannung, die Verbesserung der Bildqualität und der Taktzeiten.
Automatisiertes Inline-Röntgenprüfsystem VT-X750
Ein konkretes Praxisbeispiel für diese neue Generation an Inline-Röntgenprüfsystem ist die VT-X750 von Omron. Das System prüft präzise und zuverlässig anspruchsvollste Baugruppen auf Lötfehler und Hohlräume bei der Verarbeitung von BGA, PoP, LGA, THT und weiteren komplexen Bauteilen. Darüber hinaus bietet die Anlage kürzere Zykluszeiten, die mittels einer Bildverarbeitung von weniger als 3,5 Sekunden pro Sichtfeld erreicht werden. Diese Zykluszeiten sind der Schlüssel für den modernen Inline-Fertigungsprozess. Darüber hinaus können die Ergebnisse der prozessinternen Daten- und Bildzusammenführung von SPI, AOI und AXI für die Optimierung anderer Prozessschritte und Produktionsmaschinen, wie Drucker, Bauteilbestücker oder Lötsysteme genutzt werden.
Sechs Aspekte, auf die sich Automobilhersteller konzentrieren müssen, um ihr Null-Fehler-Projekt in der Elektronikfertigung voranzutreiben:
1. Verbesserung der Linieneffizienz, des Fertigungsprozesses und der Effizienz mit dem Konzept der PCB-Design-Free-Limits
2. Ausschussreduktion durch Verbesserung der Effizienz, der Qualitätsprüfung und der Minimierung von Fehlern
3. Verringerung der Kosten und Steigerung der Kundenzufriedenheit aufgrund der minimierten Reklamationsanzahl und weniger Rückrufaktionen
4. Verwendung der Röntgentechnologie als abschließenden Inspektionsprozess nach dem Baugruppenlöten, die hochwertige, ganzheitliche Daten liefert.
5. Beschleunigung der Einführungsprozesse neuer Produkte (NPI) auf ein qualitativ hochwertiges Produktionsniveau
6. Erhöhung des Automatisierungsgrades, um manuelle Prozesse und ineffiziente Handhabung zu eliminieren.
Omron Corporation
Omron ist weltweit führend auf dem Gebiet der Automatisierung auf Grund seiner Kerntechnologie des „Abtastens & Steuerns + Denkens“. 1933 gegründet, beschäftigt das Unternehmen weltweit derzeit etwa 36.000 Mitarbeiter, die Waren und Dienstleistungen in über 110 Ländern und Regionen anbieten. Die Geschäftsfelder des Unternehmens decken ein breites Spektrum ab, von der industriellen Automatisierung und elektronischen Komponenten bis hin zur Fahrzeugelektronik, zu sozialen Infrastruktursystemen, zum Gesundheitswesen und zu Umweltlösungen. Auf dem Gebiet der industriellen Automatisierung unterstützt das Unternehmen fertigungstechnische Innovationen durch Bereitstellung moderner Automatisierungstechnologien und -erzeugnisse sowie durch einen umfangreichen Kundensupport, um bei der Gestaltung einer besseren Gesellschaft zu helfen.
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