Kontinuierliche Verbesserung der SMT-Bestückung und der Weg zur intelligenten Fertigung

Der Einstieg in die intelligente Fertigung?

Früher waren SMT-Linien nicht in der Lage, nützliche Informationen über die Leistung von Prozessen, wie dem Lotpastendruck oder der Bauteilbestückung, zu erfassen. Es war schlicht kein Kommunikationsstandard verfügbar, der das für den Austausch von Qualitätsdaten benötigte, umfassende Feedback unterstützt hätte.

Um diese Grenzen des SMT-Equipments zu überwinden und die Informationen für kontinuierliche Verbesserungen nutzbar zu machen, entwickelte Yamaha seine eigenen Schnittstellen für die Maschinenkommunikation. Die Erfassung der umfangreichen Daten der Maschinen der Linie wurde erheblich erleichtert und damit die Analyse, die Reporterstellung oder das Auslösen von Alarmen in Echtzeit erst ermöglicht. Baugruppen-Hersteller werden dabei unterstützt, ihre Produktqualität zu verbessern und die Produktivität zu steigern, indem Fehler wie fehlende oder schlecht platzierte Bauteile identifiziert werden und so Abstellmaßnahmen sofort eingeleitet werden können. Yamahas Initiative machte es auch möglich, Informationen zu erfassen, die zur Durchführung einer vorbeugenden Wartung – ein wichtiger Aspekt intelligenter Fertigung – erforderlich sind.

Bild 1 illustriert, wie die Rückkopplung von Daten, die unmittelbar nach der Bestückung im AOI-System anfallen, die Analyse von Bestückungs- oder Lotpastenfehlern bis herab auf die Ebene einzelner Bestücker-Nozzeln bzw. Schablonenöffnungen ermöglichen. Die auf den Maschinen laufende Software ist in der Lage, die genauen Ursachen von Störungen zu bestimmen und Alarme an ein mobiles Terminal, wie z. B. das Smartphone des Linienverantwortlichen zu senden und so zu einer schnellen Fehlerbeseitigung beizutragen und Stillstandszeiten zu minimieren. Diese mobile Entscheider-App ist Bestandteil von Yamahas bewährter Software-Suite Y.Fact, die für die Optimierung von Rüstung und Leistung auf Maschinen-, Linien- und Werksebene entwickelt worden ist. In Kombination mit den Fähigkeiten und Eigenschaften einzelner Maschinen bietet diese Software eine Plattform, von der aus eine Strategie der intelligenten Fertigung initiiert und kontinuierlich erweitert und verbessert werden kann.

Die Y.Fact-Software umfasst die vier Module P-Tool, M-Tool, S-Tool und T-Tool für die Bereiche Datenprogrammierung, Linienüberwachung, Rüstnavigation und Rückverfolgung (Traceability). Das P-Tool führt CAD-Daten-Konvertierungen durch und bietet, falls erforderlich, auch ein Reverse-Engineering von Gerber-Dateien, um den Zeitaufwand für die Arbeitsvorbereitung zu minimieren. Probeläufe werden überflüssig, Material wird eingespart und die Linienverantwortlichen können sich produktiveren Tätigkeiten zuwenden. Selbstverständlich wird die Rüstung automatisch optimiert und die Linie damit ausbalanciert.

Die Linienüberwachung mit Hilfe des M-Tools ist vermutlich der offensichtlichste Bereich, mit dem die Software-Suite die intelligente Fertigung unterstützt. Die Darstellung des Linien- oder Werksstatus über eine webbasierte Schnittstelle versorgt die verantwortlichen Mitarbeiter in Echtzeit mit detaillierten Informationen zu beispielsweise Effizienz, Austaktung und Pickup-Raten. Bild 2 illustriert, wie farbkodierte Anzeigen eine schnelle und einfache Überwachung des Linienstatus ermöglichen. In einem einfachen, nächsten Schritt werden die Daten automatisch konsolidiert und in Reports gespeichert und/oder zur Analyse durch übergeordnete Cloud-Anwendungen übergeben.

Durch die Unterstützung des Rüstvorgangs erleichtert das S-Tool die Verwaltung des Produktionsmaterials, das ansonsten leicht zu lange gelagert werden könnte und so seine optimale Verarbeitbarkeit verlieren würde. Die automatische Überwachung der Lagerzeit und -bedingung, beispielsweise durch Beobachtung der maximalen Lagerdauer feuchteempfindlicher Bauteile (MSD) und Prüfung des Mindesthaltbarkeitsdatums von Bauteilen und Lotpasten stellt sicher, dass kein ungeeignetes Material in Produkte verbaut wird.

Datenverbindungen mit beliebigen Bauteil-Lagersystemen sorgen in Zusammenarbeit mit den Bauteil-Restmengenzählern der Maschinen dafür, dass Stillstandszeiten für Rollen- und Feederwechsel minimiert werden. Bei der Nutzung zur Koordinierung der Spleiß-Vorgänge lässt sich sogar ein kontinuierlicher Nonstop-Betrieb aufrechterhalten. Das Tool protokolliert Daten wie Barcode, Lotpastentyp und die Identitäten der Feeder und Bauteilrollen, die von einem Hand-Barcodeleser erfasst werden können. Ein aktuelles Beispiel ist die Erfassung von Barcode-Informationen wie Helligkeit, Farbtemperatur und Ausleuchtungsmuster von LEDs, um zu verhindern, dass Bauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften in die gleiche Baugruppe verbaut werden. Diese intelligente Fähigkeit ist direkt für eine der aktuell wichtigsten Marktchancen für Elektronik-Hersteller nutzbar.

Das T-Tool geht einen weiteren Schritt über das Prüfen der Bauteile hinaus. Es protokolliert für jede einzelne Baugruppen-Identität die Leiterplatten-ID sowie die Bauteil-Daten zu jeder bestückten Position auf der Leiterplatte. Das ist ein Bereich, in dem die zugrundeliegende Datenstruktur des SMT-Equipments entscheidend ist für die Verarbeitung der Informationen auf Bauteilebene. Yamahas selbst entwickelte Datenstruktur bildet die Basis, um sowohl Bauteil-Seriennummern als auch Positionsdaten und Seriennummern der Leiterplatten aufzeichnen zu können und diese Informationen dann in eine Traceability-Datenbank zu übertragen (Bild 3). Diese Datenbank steht dann für zahlreiche Zwecke zur Verfügung. So lassen sich Lagerbestände und Materialien entlang der Produktionskette verfolgen, um die Materialbeschaffung für die Just-in-Time-Bestückung zu erleichtern, die Einhaltung von Kundenanforderungen nachzuweisen oder die Herkunft der Bauteile zu verifizieren.

Ein Vergleich der Traceability-Daten mit den Produktionsdaten kann dazu beitragen, wiederkehrende Probleme mit Bauteilen oder Produktionsequipment zu identifizieren. Schließlich lassen sich, falls Feldausfälle bekannt werden, die Seriennummern der betroffenen Bauteile ermitteln, was entscheidend zur Ermittlung der Ausfallursache oder der Eingrenzung von Rückrufaktionen beitragen kann.

Bereit für die Revolution

Die Erfassung und der Austausch umfassender Datensätze sowie die Anbindung an Softwarewerkzeuge zur Analyse, die alle Prozesse der Fertigung, von der Bauteil-Bereitstellung bis zur Baugruppenproduktion, abdecken, bilden die Grundlage dafür, dass Yamahas intelligente SMT-Linien die Prinzipien intelligenter Fertigung, auf die sich alle Branchen zubewegen, exzellent umsetzen:

• Höchste Qualität, Netzwerk-zentrierte Kommunikation zwischen Menschen und Systemen im gesamten Wertschöpfungsnetzwerk – einschließlich der Endanwender
• Digitalisierung von Informationen und eine Kommunikation zwischen allen Partnern der Wertschöpfungskette und in der Produktion – auf allen Ebenen
• Genau zugeschnittene, flexible, intelligente und jederzeit anpassbare Herstellungs-Technologien, um die hochspezifischen Anforderungen der Endanwender zu erfüllen

Fazit

Der intelligenten Fertigung gehört die Zukunft. Sie gilt als effektivste Art, wettbewerbsfähige Produkte für globale Märkte zu liefern. Die Grundlagen der intelligenten Fertigung, einschließlich der Protokolle für die Maschine-Maschine-Kommunikation, der Echtzeit-Überwachung sowie geeigneter Analysewerkzeuge, sind für einige Branchen, wie z. B. der SMT-Bestückung, schon gut etabliert. Hier findet der Übergang zur intelligenten Fertigung bereits jetzt statt und beschert dem gesamten Produktionsbereich spürbare Verbesserungen. Die fortwährende Umsetzung der Prinzipien und die Nutzbarmachung der Cloud übertragen die Vorteile schließlich auf das gesamte Unternehmen.

Über Yamaha Robotics SMT Section

Yamaha Surface Mount Technology (SMT) Section ist eine Abteilung der Yamaha Motor Robotics Business Unit in der Yamaha Motor Corporation und wurde 1984 gegründet. Yamahas Bestücker haben sich im SMD-Markt einen Namen gemacht mit Ihrem "Modul-Konzept", dass sie hervorragend mit dem Trend bei der Bestückung von Leiterplatten, hin zu kleineren und vielfältigeren elektrischen/elektronischen Bauteilen, kombinieren können.

Yamaha SMT Section hat einen starken Marktanteil im Bereich der SMD-Bestückung mit über 40.000 (2017) installierten Maschinen. Dies ermöglicht, dass Design und Engineering, Herstellung, Vertrieb und Service in einem umfassenden System durchgeführt werden können. Darüber hinaus hat das Unternehmen seine Kerntechnologien in den Bereichen Servomotor-Steuerung und Bilderkennung für Kamerasysteme für Lotpasten-Drucker, Leiterplatten-Inspektion, Flip-Chip-Hybrid-Bestücker Dispenser und intelligente SMD-Lagersysteme eingebracht. Dies ermöglicht es, eine komplette Linie für die elektrische/elektronische Bauteil-Montage anzubieten, d.h. Yamaha kann den Bedürfnissen der Fertigung mit einer optimalen Auswahl an Systemen begegnen.

Yamaha SMT Section verfügt über Vertriebs-und Service-Niederlassungen in Japan, China, Südost-Asien, Europa und Nordamerika und bietet damit ein globales Vertriebs-und Servicenetz mit kurzen lokalen Wegen. Weitere Informationen über Yamaha SMT Section, finden Sie unter:

www.yamaha-motor-im.de