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Produktvielfalt mühelos beherrschen

Einsatz von Fertigungssoftware steigt durch Produktionsanforderungen
Produktvielfalt mühelos beherrschen

OEMs und Auftragsfertiger sind ständig auf der Suche nach einem Technologievorsprung gegenüber ihren Mitbewerbern und investieren in bessere, modernere Anlagen, um neue Geschäftsfelder eröffnen zu können und ihren Marktanteil zu vergrößern.Inzwischen sind alle Phasen der SMT-Produktion hochgradig automatisiert, ausgehend von der Programmerstellung über den Lotpastenauftrag, die Bauteilplatzierung, dem Reflowlöten und anschließendem Test. Andererseits wird die Produktionsplanung noch immer meist als rein manuelle Angelegenheit begriffen.

Obgleich Software-Werkzeuge verfügbar sind, die Aufträge und Auftragsreihenfolgen so festlegen, dass die Anlagenkapazität optimal genutzt wird und Rüstwechsel minimiert werden, werden sie längst nicht von allen Herstellern eingesetzt, um die Produktionseffizienz zu optimieren.Die Zeiten ändern sich jedoch und die Unterstützung durch Software-Werkzeuge wird immer wichtiger, um Aufträge effizient zu organisieren, die vorhandene Kapazität optimal zu nutzen und so die Produktivität zu verbessern.

Anforderungen des Marktes forcieren Produktionsumstellungen

Produktionswerke müssen extrem schnell auf sich ändernde Anforderungen des Marktes reagieren. Produktlebenszyklen werden kürzer, als erster auf dem Markt zu sein ist zunehmend wichtig. Gleichzeitig fragen Kunden häufig nach verschiedensten Produktvarianten oder erwarten individuelle Anpassungen. Auch versuchen Hersteller in zunehmendem Maß, kundenauftragsbezogen zu fertigen, um ungenutzte Bestände und zugeordnete Kosten zu minimieren. Infolgedessen werden Losgrößen kleiner und die Bestückung verändert sich zunehmend in Richtung High-Mix und Mid-to-Low-Volume. In der Vergangenheit produzierten große Werke wenige verschiedene Produkttypen in großen Stückzahlen von einigen Tausend oder Zehntausend je Los. Heute produzieren die gleichen Werke typischerweise hunderte Produkttypen in kleinen Losgrößen und setzen dabei tausende unterschiedliche Bauteile ein.

In diesem betrieblichen Umfeld ist es zunehmend schwierig, die Aufgaben der Produktionsplanung allein durch menschliche Intelligenz zu lösen. Produktionsaufträge müssen optimal erstellt werden, um die Auslastung bestmöglich auf Maschinen und Linien zu verteilen, Rüstwechsel durch geeignete Feederanordnungen zu minimieren und sicherzustellen, dass die erforderlichen Bauteile in der benötigten Menge für die richtigen Feeder zur rechten Zeit zur Verfügung stehen. Entscheidender Faktor hier ist die Zeit: Der Produktionsplan hängt vom aktuellen Status der Ressourcen ab, wie z. B. vom Kapazitätsbedarf der anstehenden Projekte, den Lieferzeitpunkten für verschiedene Produkte und der Verfügbarkeit der benötigten Bauteile. Insofern muss der Produktionsplan sehr schnell erstellt und in die Tat umgesetzt werden.

Software-Unterstützung bei Planung und Management

Die Bedeutung hochwertiger Offline-Software-Werkzeuge zur Unterstützung der Planung und Lastverteilung über die Produktionslinien wird für Elektronik-Hersteller in Zukunft noch signifikant steigen.Die Hersteller können sich hierbei für Software-Lösungen von Drittanbietern entscheiden, um die Auftragsreihenfolge sowie die Gruppierung von Produkten auf Linien zu optimieren, damit die errechnete Zuordnung von Feedern und Bauteilen erforderliche Rüstwechsel minimieren kann und so die vorhandene Kapazität bestmöglich genutzt wird. Dieser Ansatz erscheint insbesondere dann vernünftig, wenn Maschinen innerhalb der Linie von verschiedenen Herstellern stammen. Dann ist eine neutrale Software erforderlich, die mit allen Maschinen gleichermaßen kommunizieren kann.

Andererseits kann ein vereinheitlichter Ansatz auf der Basis der wichtigsten Linienkomponenten und der übergeordneten Software vom gleichen Hersteller auch spürbare Vorteile generieren. Yamahas „P-Tool“-Software-Werkzeug ist Bestandteil der umfassenderen „Factory Tools“-Suite. Diese Lösung ist darauf abgestimmt, Daten mit Druckern, Dispensern, Bestückern und Inspektionssystemen aus der Linie auszutauschen. Wesentliche Prozesse der Produktvorbereitung, wie beispielsweise CAD-Datenkonvertierung oder Reverse-Engineering von Gerber-Daten erzeugen Produktionsprogramme, die mit minimalen manuellen Anpassungen direkt auf den Maschinen lauffähig sind. Darüber hinaus unterstützen Funktionen der Software, wie der visuelle Editor, die Programmverifizierung, wobei detaillierte Kenntnisse der Maschinenfunktionen genutzt werden. Die Programmfunktionen zur Optimierung und dem Lastausgleich berücksichtigen ebenfalls die jeweiligen Eigenschaften und Funktionen der Maschinen, wie z. B. Anzahl und Typen der Bestückungsköpfe oder Nozzeln, um Beeinträchtigungen zu vermeiden und Programme zu generieren, die auf Anhieb laufen.

Das Unternehmen engagiert sich kontinuierlich in der Weiterentwicklung und Funktionserweiterung von „P-Tool“ und der gesamten „Factory Tools“-Suite, um auch morgen den Herstellern die benötigten Werkzeuge an die Hand geben zu können. Anwender können den Funktionsumfang von P-Tool optional durch das CAM-Werkzeug „Pioneer Option“ erweitern, welches automatisch präzise Board-Daten aus Gerber-Daten, Board-Bildern, CAM-Dateien wie ODB++, GenCAD oder FABmaster erstellt. Der neue Generator für Bestückvarianten ermöglicht es Herstellern, effizient mehrere Produktversionen auf der Basis einer gemeinsamen Leiterplatte zu generieren. Er importiert mehrere Stücklisten und verwaltet bis zu 254 Bestückvarianten des gleichen Boards. Weitere Pakete innerhalb der „Factory Tools“-Suite unterstützen bei der Rüstverifizierung der Bestücker und verwalten Materialien und Bauteile, wie z. B. die LED-Klassifizierung (S-Tool) oder unterstützen die Rückverfolgung bis auf die Ebene einzelner Bauteile (T-Tool).

Echtzeit-Statusüberwachung

Die Software-gestützte Produktionsplanung ist grundlegend wichtig, um kosteneffizient und termintreu liefern zu können. Ganz andere Herausforderungen liegen im Managen jedes einzelnen Fertigungsauftrags, der sich gerade auf einer Linie befindet. Operative Effizienz und Prozesslenkung sind die Basis dafür, Fertigungsaufträge rechtzeitig abarbeiten zu können und die Linienausbeute zu optimieren.Die Koordinierung einer großen Anzahl an Fertigungsaufträgen, häufig kleine Lose – verteilt auf mehrere SMT-Linien, ist eine große Herausforderung für herkömmliche Vorgehensweisen des Produktionsmanagements, die meist auf der Überwachung einzelner Maschinen und deren Signalampeln beruht. Fertigungsverantwortliche benötigen stets aktuelle Informationen über den Status einzelner Aufträge, um Feeder rechtzeitig nachzufüllen oder Auftragswechsel zu koordinieren.

Die Überwachungssoftware liefert die benötigten Informationen graphisch aufbereitet im Überblick.Farbkodierte Anzeigen wie die der Überwachungssoftware M-Tool des Unternehmens macht es Bedienern leicht, den Status jeder Linie schnell zu erfassen und auf besondere Umstände oder Stillstände sofort zu reagieren. Echtzeit-Anzeigen erlauben dem Bediener, alles rechtzeitig für den nächsten Auftragswechsel vorzubereiten. Bauteil-Restmengenzähler unterstützen dabei, die Linien kontinuierlich am Laufen zu halten, indem sie Vorwarnungen auslösen, wenn Feeder wieder nachgefüllt werden müssen.

Durch die elektronische Erfassung all dieser Daten eröffnet die Überwachungssoftware dem Anwender beispiellose Möglichkeiten, Aktivitäten und Abläufe im Produktionsbereich zu analysieren. Statistische Analysen machen Tendenzen und Ereignisse sichtbar. Sie helfen bei der Identifizierung und Beseitigung wiederkehrender Fehler und unterstützen die Definition von Zielen für die kontinuierliche Verbesserung.

Rückkopplungsschleife schließen

Um optimale Produktivität bei hoher Linienausbeute und minimalem Abfallaufkommen sicherzustellen, müssen jegliche Montagefehler, die von einzelnen Maschinen verursacht werden, schnellstmöglich identifiziert und sofort beseitigt werden. Möglich wird das durch einen geschlossenen Regelkreis für die Inspektionsdaten. Die Software, die automatisch Inspektionsalarme mit Daten vergleicht, kann in Echtzeit die genaue Ursache des Fehlers bestimmen und den Bediener bei der Fehlerbeseitigung unterstützen.

Die QA Option-Software vergleicht die NG-Alarme der Ysi-Inspektions-Stationen mit den Stücklisten für jeden Bestücker. Bei Übereinstimmung wird die betroffene Maschine angehalten und der QA-Alarm gibt den Ort sowie die Art des Fehlers an. Wird die Inspektion unmittelbar nach der Bestückung und noch vor dem Löten durchgeführt, lässt sich ein Fehler wie z. B. eine verstopfte Nozzle, ein blockierter Feeder oder ein Druckerproblem durch falsche Schablonenausrichtung oder verstopfte Öffnungen, rechtzeitig beseitigen.

Die Software „QA Option“ liefert die benötigten Informationen, um die Fehlerursache zu beseitigen, die den Ausfall eines bestückten Boards während der Inspektion verursacht hat. Insofern kann der Bediener die Fehlerursache mit minimaler weiterer Analyse bestimmen, um Stillstandszeiten zu vermeiden. Die Informationen des Fehlerberichts können auch direkt auf das Smartphone des Bedieners gesendet werden.

Eine weitere Funktion der Software betrifft die umgekehrte Datenrichtung: der Bestücker gibt Informationen an das AOI weiter, um die Produktivität der Linie zu maximieren. Ein Bestücker kann das AOI-System sofort informieren, wenn z. B. ein Tray oder ein Feeder gewechselt worden ist. Dadurch kann das AOI mittels optischer Zeichenerkennung bei den ersten Boards nach dem Wechsel die Identität des betroffenen Bauteils verifizieren. Ist die Identitätsprüfung in Ordnung, kann das AOI wieder in sein normales Programm zurückkehren, sodass die Linie mit voller Leistung weiter produzieren kann.

Fazit

Durch die immer weiter steigenden Anforderungen an moderne SMT-Fertigungen werden Planung, Terminierung und Linienüberwachung zu komplex, um sie ohne technische Hilfen zu beherrschen. Software-Werkzeuge unterstützen seit einigen Jahren diese Produktionsprozesse. Mit einfacher Bedienbarkeit über graphische Benutzerschnittstellen unterstützen sie die Bediener dabei, ihre Aufgaben schnell und in höchster Qualität zu erfüllen. Da Elektronik-Hersteller eine gestiegene Vielfalt an Produkten in kleineren Losgrößen, mit kürzeren Lieferzeiten und engeren Marktfenstern zu handeln haben, wandelten sich diese Software-Werkzeuge von einem optionalen „Extra“ zur Grundausstattung in der SMT-Fertigung.

www.yamaha-motor-im.de

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