П'ять найбільших вбивць продуктивності в індустрії друкованих плат

Деякі рішення

Шлях до максимізації продуктивності фабрики лежить у підході зверху вниз, який розглядає детальні робочі моменти в попередніх розділах. Необхідно зробити кроки в таких областях:  Підготовка даних  Симуляція виробничого процесу  Підготовка виробничого процесу  Системи виконання виробництва Для всіх цих проблем необхідні технічні рішення. І, що важливо, системи звітності мають бути на місці для інженерів, операторів ліній та керівників виробництва, які визначають конкретні дії, які необхідно вжити для підвищення ефективності. Більше того, інформація має бути достатньо своєчасною, щоб уможливити вдосконалення до того, як ця можливість буде втрачена і нові проблеми не з’являться в інших місцях. Підготовка даних Обов’язковим першим кроком є ​​підготовка даних як для введення моделі компонента, так і для введення проектних даних: Моделювання компонентів – виробникам необхідно запровадити точне фізичне моделювання всіх деталей, які вони планують використовувати на лінії, включаючи контакти для припою. з'єднання, інтегровані з даними CAD. Це має включати:  Послідовне, нейтральне до бібліотеки CAD, моделювання деталей, щоб забезпечити стандартизовані функції DFM та підготовки процесу вниз по ходу.  Нормовані зміщення компонентів, повороти та полярності відповідно до стандарту. Продажі електронної промисловості в усьому світі становлять 750 мільярдів доларів, дві третини яких припадає на збірку друкованих плат. Виробництво друкованих плат характеризується нав’язливим прагненням до підвищення продуктивності в контексті трьох значущих факторів галузі: Коротший життєвий цикл продукції – необхідно розробити кращі продукти та вивести їх на ринок до того, як це зробить конкуренція, за менших витрат, одночасно розвиваючи продукт наступного покоління. Лише п’ять років тому життєвий цикл продукції вимірювався роками; тепер вони вимірюються місяцями, що змушує дизайнерів і виробників прискорити процес переходу від стадії прототипу до виробництва великого обсягу. Більш складність – виробники виробляють більш складні конструкції з більшою щільністю зі збільшеною мініатюризацією та більш витонченими дошками. Типова специфікація (BOM) для збірки друкованої плати тепер може містити тисячі деталей, що складаються з сотень унікальних позицій. «Куплені» елементи — конденсатори, резистори, діоди тощо — матимуть одну або кілька «альтернативних частин», щоб забезпечити мінімальну вартість специфікації та максимальну доступність деталей. Більш складні специфікації матеріалів надають перевагу підвищеній якості компонентів і кращому відстеженню. Аутсорсинг швидко розвивається – коротший життєвий цикл продукції та підвищена складність змусили OEM-виробників використовувати аутсорсинг, який зараз найбільш швидко розвивається сегмент індустрії друкованих плат. Компанії Electronics Manufacturing Service (EMS) становили 21% ринку в 2004 році, але їх частка досягне приблизно 30% до 2008 року. Загалом ринок зросте лише на 16% за цей час. Постачальники EMS пропонують нижчі ціни, прискорений вихід на ринок і кращу ефективність виконання замовлень, оскільки вони використовують величезну сукупну купівельну спроможність, отриману від обслуговування сотень різних клієнтів, а також консолідуючи свої виробничі активи та керуючи ними для досягнення мінімальної вартості одиниці продукції. Постачальники EMS зосереджуються на своїй основній компетенції у виробництві та закупівлі компонентів; OEM-виробники можуть зосередитися на дизайні та маркетингу нових продуктів. Ці галузеві тенденції добре зрозумілі й сприяли тому, що збірка друкованих плат стала однією з найбільш конкурентоспроможних галузей у світі. З тиском на скорочення витрат, одночасно покращуючи врожайність і швидкість виходу на ринок, триває пошук тих змін у діяльності фабрики, які можуть підвищити конкурентоспроможність. Як правило, 60-70% інвестованого капіталу в основні засоби в операції складання друкованих плат закривається в машинах на складальних лініях. Складання SMT особливо капіталомістка, наприклад, одна лінія коштує понад 1 мільйон доларів, а ціна зростає. Менеджери виробничих заводів, які перебувають у важкому стані, запитують себе, як вони можуть забезпечити, щоб їхній інвестований капітал забезпечував максимальну продуктивність і конкурентоспроможність. Відповідь лежить не лише на рівні окремих машин, а й на рівні всієї лінії чи заводу. Монтажники друкованих плат використовують багато вимірювань продуктивності виробництва, починаючи від специфіки побічного продукту, що включає час циклу, частоту биття лінії та продуктивність першого проходу, до контрольних показників вищого рівня, таких як «вартість перетворення BOM» та рентабельність використаного капіталу. Які б ключові показники ефективності (KPI) не використовувалися, мета полягає в тому, щоб створити максимальний вихід продукту прийнятної якості з доступних складальних ліній, матеріалів, приладів і людських ресурсів.

  • Частини хаосу
  • Неефективна установка лінії
  • Повільніше, ніж оптимальні частоти ударів
  • Низька максимальна продуктивність машини
  • Комбінація PCB/процес неоптимальна
  1. Частини Хаос Перша проблема, яка впливає на продуктивність, полягає в тому, що матеріали знаходяться не в потрібному місці в потрібний час і готові до використання на складальних лініях. Багато хто вважає, що достатньо повного охоплення в ERP або головній системі контролю запасів усіх специфікацій, які потрібно зібрати. Але критичним фактором є наявність правильної кількості деталей і матеріалів, які були встановлені на машинах у точний час, коли це необхідно. Масова перевірка наявності номерів комплектуючих не запобігає збою у виробництві через відсутність деталей на заводі, оскільки:

i. Деталі, які вже передані до інших установок – Компоненти для складання на друковані плати зазвичай обробляються оптом – або в барабанах, що містять тисячі деталей, або в стопках лотків, які вміщують сотні. Якщо одні й ті самі деталі потрібні одночасно для двох виробничих замовлень, жодна лінія не може бути правильно налаштована. Помноження впливу цієї проблеми на сотні барабанів або лотків компонентів, присутніх на типовому заводі друкованих плат, збільшує ризик неможливості доставити потрібну кількість деталей на лінії для кожного виробничого замовлення, незважаючи на той факт, що в сукупності , необхідна загальна кількість деталей для виробничих замовлень відповідає загальній кількості деталей у системі контролю основного запасу.

II. Доступні запчастини неможливо знайти – часто на великих фабриках системи ERP не дуже точно відстежують матеріали, коли вони надходять на виробництво. Ключові дані – про лінію, на яку розподіляються деталі, про те, чи налаштовані установки все ще у виробництві, і про точну кількість деталей, які були зв’язані в цих установках, – часто відсутні. Хоча наявні дані показують, що деталі доступні для початку виробництва, їх часто неможливо знайти. Непотрібні затримки призводять до початку виробничого циклу, поки «експедитори» несамовито шукають відсутній матеріал. Так само, і через те саме відсутність видимості, де знаходяться деталі, часто деталі можуть бути доставлені без потреби на лінію для підтримки налаштування, коли фактично достатня кількість цих частин уже завантажена на лінію, що залишилася від попереднє виробниче замовлення. Ці неточності відстеження призводять до непотрібного збільшення вартості запасів на заводі. через промах або поломку форсунки перед розміщенням. За великим рахунком, це змушує виробників друкованих плат переоцінювати

III. Деталі на карантині. Іншим фактором, що впливає на доступність деталей на машині для збирання і розміщення, є чутливість деяких категорій компонентів до впливу нормальних атмосферних умов на заводі. Іноді компоненти піддаються впливу атмосферної вологості після розпакування з герметичної тари, і всього через кілька годин їх потрібно запікати в духовці, щоб видалити вологу з корпусів компонентів. Розриви, викликані циклами запікання в духовці, означають, що певні деталі проходять цикли «доступності» та «недоступності» для складання, навіть якщо вони постійно «в наявності».

IV. Неточний контроль запасів – наявність запасів запчастин, які зберігаються в системі ERP, часто є неточними через незареєстровані втрати. Коли компоненти повертаються на склад після використання на заводі, складно отримати точне уявлення про те, скільки деталей залишилося на бобіні. Чи повинні керівники виробництва просто взяти початкову кількість і вирахувати кількість розміщень, визначену в специфікації? Ймовірно, ні, тому що він ігнорує деталі, втрачені через рівень запасів машини, що призводить до несподіваного браку на заводі в наступних виробничих замовленнях. Дорогі (і незаплановані) зупинки виробництва, подібні до цього, створюють необхідність очищення матеріалів з ліній для подальших замовлень і термінової закупівлі деталей для виправлення недоліків. Неточний контроль запасів також призводить до тривалої та дорогої практики аудиту запасів на всій дільниці, коли виробництво по суті призупиняється, а записи в системі ERP вручну синхронізуються з реальністю виробничого цеху.

v. рівні запасів, що призводить до несподіваного браку на заводі в наступних виробничих замовленнях. Дорогі (і незаплановані) зупинки виробництва, подібні до цього, створюють необхідність очищення матеріалів з ліній для подальших замовлень і термінової закупівлі деталей для виправлення недоліків. Неточний контроль запасів також призводить до тривалої та дорогої практики аудиту запасів на всій дільниці, коли виробництво по суті призупиняється, а записи в системі ERP вручну синхронізуються з реальністю виробничого цеху.

  1. Неефективна установка лінії Ефективна складальна лінія SMT залежить від здатності координувати сотні змінних налаштування одночасно. Якщо будь-який аспект налаштування лінії є неправильним, результатом є низька якість. Існує кілька поширених причин повільного налаштування та налагодження лінії:

i. Інструкції з налаштування не збігаються з програмами машини – У багатьох випадках інженерні дані, що надходять на лінії, надходять з кількох роз’єднаних потоків даних. Список комплектації для кожної машини ґрунтується на специфікації в системі ERP, але він не враховує рішення щодо розділення специфікації та балансування, прийняті програмістами машин. CAM-системи, що використовуються для генерування машинних програм, часто працюють з іншою базою даних, ніж CAM-система, яка використовується для створення мандрівника на заводі. Системи CAM, що використовуються для програмування машин AOI, відрізняються від систем, що використовуються для програмування машин для підбору та розміщення. Фрагментація потоків даних може бути великою; кожна точка розриву між інженерними базами даних пропонує ще одну можливість генерувати несинхронізовані дані або інструкції для різних частин складальних ліній. Усі помилки налаштування мають бути усунені в джерелі, задумом, або виявлені на етапі «першого виходу» та усунені шляхом редагування інструкцій налаштування, коли лінія не працює та непродуктивна

II. Дані про запчастини на машинах відсутні або неправильні – Кожній машині SMT для вибору та розміщення, машині AOI та внутрішньосхемному тестеру потрібна бібліотека даних для опису ключових характеристик кожного компонента, який потрібно зібрати, перевіряти або випробувати. Тільки коли бібліотека компонентів машини заповнена даними, що описують компоненти для виробничого замовлення, машина може виконувати свою роботу. Кожна нова деталь, завантажена на завод, означає, що дані бібліотеки для цієї деталі повинні бути введені в машини та перевірені. Після створення даними також потрібно правильно керувати, оскільки будь-які внесені зміни потенційно можуть призвести до непотрібного простою, якщо їх не виконуватиме кваліфікований оператор. Без контрольованого та централізованого рішення для керування даними компонентів на рівні машини дані повинні бути ретельно введені на кілька машин, що спричиняє непотрібні простої та високий ризик неузгодженості даних між кількома машинами.

III. Повна автономна настройка не досягається – багато виробників не здатні автономно завантажувати компоненти та перевіряти налаштування. Це змушує розбирати і налаштовувати лінію до початку виробництва, що призводить до марнотратного простою. Безсумнівно, загальна вартість запасів живильника може бути мінімізована, виконуючи налаштування в режимі онлайн, але висока ціна сплачується з точки зору втрат лінії виробництва та використання машини.

IV. Налаштування неправильне на першому етапі – якщо загальне налаштування лінії не перевіряється паралельно з перевіркою інвентаризації на початку, помилки повинні бути виявлені під час виготовлення першого включення. Це найдорожчий спосіб знайти та усунути помилку налаштування, оскільки час, що минув від створення помилки до виявлення, збільшується. Помножте можливості виявлення/виявлення/виправлення помилок відповідно до кількості фідерів, машин, програм, і стане зрозумілою можливість збільшення часу налагодження налаштування, порівняно з перевіркою кожного аспекту налаштування під час його виконання. Після того, як перша стадія завершена і лінія запущена в повне виробництво, також важливо уникати помилок, коли нові деталі надягають на машину для поповнення вичерпаного живильника. У гіршому випадку, неправильно розміщені деталі будуть виявлені після складання повної партії, на етапі перевірки або випробування. Такі ремонти мають максимальну вартість і впливають на загальну продуктивність заводу.

v. Невикористання наявних налаштувань машини – найкращий спосіб мінімізувати час простою налаштувань – це усунути необхідність розбирати лінії та налаштовувати їх знову між виробничими замовленнями. Через складність управління величезною різноманітністю компонентів, живильників, положень живильників, кількості компонентів та факторів, які впливають на оптимізоване налаштування для мінімального часу циклу, більшість виробників вилучають усі живильники та компоненти з рядків між виробничими замовленнями. Це зберігає контроль, але різко знижує продуктивність. Заздалегідь аналізуючи виробничі замовлення та визначаючи групи продуктів, які можуть мати однакові налаштування (або більшість налаштувань) на конвеєрі без втрати швидкості до неприйнятного ступеня, можна досягти значної економії часу простою. Використання методів групування продуктів забезпечує значне підвищення продуктивності в операціях високого змішування/низького до середнього обсягу, коли перемикання є одним із основних факторів простою лінії.

VI. Нездатність передбачити вимоги до поповнення запасних частин – у виробничих середовищах з великими обсягами та низьким змішуванням відсутність попереднього підходу для точного підходу, заснованого на моделюванні, до програмування лінії в цілому. ii. Машинне програмування не базується на повному кінематичному моделюванні – якщо моделювання на рівні лінії та програмування (балансування) відокремлено від машинного програмування, між ними виникне конфлікт; балансування залежить від точної інформації про окремі часи циклу, і машинне програмування може генерувати час машинного циклу, відмінний від того, що передбачається функцією балансування лінії. Ключем до цього є дуже точне моделювання конфігурації кожної машини (подавачі, сопла,…) та кінематики її руху. Без точності моделювання часу машинного циклу не тільки погіршиться продуктивність окремої машини, але й загальна лінія не буде збалансована для оптимальної загальної продуктивності. Помітність необхідності поповнення запасних частин на лінії є найбільш важливою причиною простою. Найгірший випадок відбувається, коли всі компоненти живильника вичерпані, але це стає несподіванкою для оператора лінії (який повинен контролювати сотні живильників одночасно). Це змушує волосінь опускатися, поки пристрій подачі знімається, завантажується нова котушка (якщо вона є під рукою) і пристрій подачі знову завантажується на машину.

  1. Повільніші, ніж оптимальні, частоти ударів Після того, як лінії були налаштовані, виробництво входить у свій повторюваний ритм, коли зібрані друковані плати виходять з лінії з фіксованою частотою, що визначається балансом лінії, можливостями машини та рівнем оптимізації, вбудованим у продукт. самі конкретні машинні програми. У цей момент продуктивність впливає дорого, але непомітно, якщо лінії не запрограмовані на роботу з максимально можливою частотою биття. Це може статися з кількох причин: i. Моделювання, розділення/балансування специфікації та машинне програмування не виконуються на повному рівні лінії – окремі машини можна запрограмувати на оптимальний рівень, але якщо до завдання програмування не використовується повний підхід на основі повного кінематичного моделювання з усіх машин, що входять до лінії, загальна продуктивність страждає, в першу чергу через дисбаланс робочого навантаження машини. Час циклу або частота ударів лінії визначається найповільнішою машиною на лінії, що підкреслює необхідність точного підходу, заснованого на моделюванні, до програмування лінії в цілому.

II. Машинне програмування не базується на повному кінематичному моделюванні – якщо моделювання на рівні лінії та програмування (балансування) відокремлено від машинного програмування, між ними виникне конфлікт; балансування залежить від точної інформації про окремі часи циклу, і машинне програмування може генерувати час машинного циклу, відмінний від того, що передбачається функцією балансування лінії. Ключем до цього є дуже точне моделювання конфігурації кожної машини (подавачі, сопла,…) та кінематики її руху. Без точності моделювання часу машинного циклу не тільки погіршиться продуктивність окремої машини, але й загальна лінія не буде збалансована для оптимальної загальної продуктивності.

III. Дані про деталі на рівні машини не запрограмовані для оптимальної продуктивності обробки. Дані про деталі, які використовуються кожною машиною, визначають, як обробляти компоненти: з якою швидкістю, з яким соплом, як довго мають бути різні часи витримки, які зміщення мають застосовуватися до пункт самовивезення тощо. Завершення першого включення достатньо, щоб переконатися, що виріб зібрано правильно, але це не виявляє жодних ефектів низької швидкості складання через неоптимальні інструкції з обробки, вбудовані в бібліотеку даних деталей машини. Оператор іноді вирішує зменшити швидкість розміщення компонента, щоб забезпечити збірку, часто маскуючи проблеми технічного обслуговування, які слід вирішувати, одночасно значно знижуючи загальну продуктивність лінії. Як і в разі оптимізації самих машинних програм, без доступу до детальних даних про продуктивність люди практично не можуть ідентифікувати ці ефекти; і без виявлення їх неможливо виправити.

  1. Низька максимальна продуктивність машини З інвестиціями в лінії, які сягають мільйонів доларів, очевидно, що машини повинні працювати з максимальною продуктивністю протягом максимального часу. Однак є багато аспектів стану машини, які підступно впливають на зниження загальної продуктивності.
  1. Вакуумний тиск у форсунці – якщо це виходить за межі специфікації, це спричиняє падіння компонентів під час транспортування між точкою збирання та їх положенням на друкованій платі.
  2. Перемикання вакууму з липкою форсункою – Якщо вакуумний перемикач липкий, це призводить до пропусків сопел. Для безпомилкового вибору компонентів з живильника необхідне позитивне і швидке перемикання подачі вакууму на форсунки. Те ж саме стосується і розміщення; повільне або неточне перемикання вакууму спричиняє неточний підйом або розміщення.
  3. Зношені годівниці – це призводить до високої частоти промахів. Подавачі компонентів – це механічні індексні пристрої, які з часом зношуються. Оскільки механізм зношується при нормальному використанні, точність представлення компонента для підйому знижується, що призводить до неправильного підбору, що призводить до втрати компонентів і часу циклу. iv. Погані інструкції з обслуговування – лінії SMT розміщують компоненти зі швидкістю десятки або сотні тисяч деталей на годину. Така блискавична швидкість машини ускладнює спостереження за зниженням продуктивності. Промахи відбуваються занадто швидко, щоб їх було помітно, але затримка на кілька мілісекунд для повторюваної функції призводить до розстрочення продуктивності. Без точного та своєчасного сповіщення про зниження продуктивності оператори ліній та обслуговуючий персонал мають мало шансів вжити правильних дій для підвищення продуктивності.
  4. Погані інструкції з обслуговування – лінії SMT розміщують компоненти зі швидкістю десятки або сотні тисяч деталей на годину. Така блискавична швидкість машини ускладнює спостереження за зниженням продуктивності. Промахи відбуваються занадто швидко, щоб їх було помітно, але затримка на кілька мілісекунд для повторюваної функції призводить до розстрочення продуктивності. Без точного та своєчасного сповіщення про те, де відбувається зниження продуктивності, оператори ліній та обслуговуючий персонал мають мало шансів вжити правильних дій для підвищення продуктивності.
  5. блискавична швидкість машини ускладнює спостереження за зниженням продуктивності. Промахи відбуваються занадто швидко, щоб їх було помітно, але затримка на кілька мілісекунд для повторюваної функції призводить до розстрочення продуктивності. Без точного та своєчасного сповіщення про те, де відбувається зниження продуктивності, оператори ліній та обслуговуючий персонал мають мало шансів вжити правильних дій для підвищення продуктивності.
  1. Комбінація друкованої плати/процесу – це неоптимальна друкована плата, яку можна спроектувати так, щоб вона була зручною для процесу збирання або небезпечною для процесу. Більшість друкованих плат в кінцевому підсумку можна зібрати, але вищі витрати, ніж необхідно, через неоптимальний дизайн, рівні переробки та ефективність лінії змінюються в результаті таких особливостей конструкції, як:

i. Печатна плата не є зручною для машин чи ліній – референти приховані, компоненти конфліктують з конвеєрами, конструкція монтажної панелі не є зручною для оптимізації. Конструктивні обмеження, такі як розподіл компонентів на платі або різноманітність на специфікації, є такими, що один тип машин не може досягти низьких витрат на розміщення, і це не стає видимим, поки продукт не запуститься на лінію.

II. Конструкція припою за трафаретом призводить до неоптимальних паяних з’єднань – це призводить до високої кількості переробок. Основне завдання складання - створити надійні пайки. Крім хорошого контролю над процесом пайки, комбінація штифтів компонентів, шаблону накладки та отвору припою-трафарету повинна бути оптимізована, щоб дати процесу найкращі шанси на досягнення з’єднань, які знаходяться в межах прийнятних допусків (як правило, вимірюється в десятках поганих з’єднань, на мільйон виробленого).

iii Конструкція друкованої плати заохочує згинання та скручування – панелі друкованих плат, завантажені на лінію для складання, повинні бути ідеально плоскими, щоб уникнути «зависань» конвеєра та помилок обробки в машинах. Розробивши друковану плату з рівномірним розподілом міді по всіх осях, тенденція друкованої плати вигинатися і скручуватися під час обробки буде зведена до мінімуму.

iv. Візерунки колодок і доріжок сприяють утворенню надгробків під час оплавлення. З огляду на тенденцію до менших пасивних компонентів чіпів, таких як пакети 0201, які зараз обробляються в об’ємі, дизайн колодок і доріжок, щоб забезпечити однакові ефекти тепловідведення з обох боків компонента, є все більшого значення. У міру того як компоненти стають легшими, вплив ефектів поверхневого натягу під час оплавлення стає більш важливим; якщо одна сторона повертається раніше іншої, поверхневий натяг може спричинити підйом сухої сторони суглоба, що спричинить ефект «надгробку».

Деякі рішення

Шлях до максимізації продуктивності фабрики лежить у підході зверху вниз, який розглядає детальні робочі моменти в попередніх розділах. Необхідно зробити кроки в таких областях:  Підготовка даних  Симуляція виробничого процесу  Підготовка виробничого процесу  Системи виконання виробництва Для всіх цих проблем необхідні технічні рішення. І, що важливо, системи звітності мають бути на місці для інженерів, операторів ліній та керівників виробництва, які визначають конкретні дії, які необхідно вжити для підвищення ефективності. Більше того, інформація має бути достатньо своєчасною, щоб уможливити вдосконалення до того, як ця можливість буде втрачена і нові проблеми не з’являться в інших місцях. Підготовка даних Обов’язковим першим кроком є ​​підготовка даних як для введення моделі компонента, так і для введення проектних даних: Моделювання компонентів – Виробники повинні запровадити точне фізичне моделювання всіх деталей, які вони планують використовувати на лінії, включаючи контакти для припою. з'єднання, інтегровані з даними CAD. Це має включати:  Послідовне, нейтральне до бібліотеки CAD, моделювання деталей, щоб забезпечити стандартизовані функції DFM та підготовки процесу вниз по ходу.  Нормовані зміщення компонентів, обертання та полярності до стандарту.

Ключові слова:
,
Без коментарів

Опублікувати коментар

X