Die Steuerung einer Oberflächenmontagelinie oder eines Produktionswerks über eine zentrale Softwareumgebung ist theoretisch absolut sinnvoll. In der Praxis stoßen hochwertige Softwarelösungen von Drittanbietern jedoch an ihre Grenzen, wenn es darum geht, Daten in unterschiedlichen, proprietären Formaten von Maschinen verschiedener Hersteller zu erfassen und zusammenzuführen.
Die Kompatibilität von Software mit den verschiedenen Datenschnittstellenspezifikationen zu gewährleisten, ist stets schwierig, da Hersteller Updates unabhängig voneinander veröffentlichen, ohne Drittanbieter zu berücksichtigen. Zwar sind die meisten Systeme mit branchenüblichen Geräteschnittstellen wie SECS/GEM kompatibel, diese ermöglichen jedoch nur grundlegende Kommunikation. Zudem sind die renommiertesten Linienmanagement-Softwareprogramme teuer, und Module müssen in der Regel separat erworben werden.
Angesichts dieser Herausforderungen erkennen einige Elektronikhersteller die Vorteile, sich für Druck, Bestückung und Inspektion auf eine einzige Marke zu binden und die Smart-Factory-Tools des Anbieters für umfassende Transparenz und Kontrolle zu nutzen. Andere wiederum schätzen die Freiheit, Geräte verschiedener Hersteller auszuwählen und ihre Produktionslinien individuell zu verwalten und zu optimieren.
Die Rahmenbedingungen ändern sich. Weltweit rückt Big Data immer stärker in den Fokus, um Entscheidungen zu treffen und kontinuierliche Verbesserungen voranzutreiben. Dies funktioniert, weil die Rechenleistung zur Verarbeitung großer Mengen an Prozessdaten erschwinglicher denn je ist, ebenso wie der benötigte Speicherplatz. Darüber hinaus wächst die Datenwissenschaft, die aus den erfassten Informationen handlungsrelevante Erkenntnisse generiert, rasant. Fertigungsunternehmen müssen diese Werkzeuge nutzen, um die Teamleistung zu maximieren, Fehler zu minimieren und so ihre Produktivität weiter zu steigern.
Der Nutzen von SMT-Management-Software:
Eine effektive Softwarelösung für das SMT-Linien- und Werksmanagement ermöglicht es Herstellern, den Status der Betriebsqualität zu visualisieren, SMT-Linien in Echtzeit zu überwachen, die Ursachen von Problemen und Ausfällen zu identifizieren und auftretende Störungen an jeder Linie zu beheben.
Maschinenbediener benötigen Informationen auf Linienebene, um den Betriebszustand zu beurteilen, Maschinenfehler zu beheben und die Produktion wiederherzustellen. Teamleiter benötigen Informationen zu allen SMT-Linien im Werk, um den Gesamtfortschritt zu überwachen, die Anlageneffektivität (OEE) im Blick zu behalten, Maschinenprobleme zu beheben und fehlerhafte Produkte zu bearbeiten. Ingenieure und Werksleiter, die auf strategischer Ebene arbeiten, benötigen Analyseanwendungen, die ihnen helfen, die OEE zu steigern, die Ursachen von Problemen und Ausfällen zu identifizieren und die Maschineneinstellungen kontinuierlich zu verbessern und zu optimieren. Schließlich benötigen Führungskräfte übergeordnete Informationen, um den Status der Linie jederzeit zu überprüfen, Anweisungen zu erteilen, zukünftige Investitionen zu planen und der Geschäftsleitung zu berichten.
Die Druck-, Platzierungs- und Inspektionssysteme von Yamaha erfassen und teilen Daten, die in Kombination mit einem fortschrittlichen grafischen Benutzerinterface-Design hochmoderne Analysen ermöglichen, um tiefere Einblicke in die Prozessleistung zu gewinnen.
Durch die Verarbeitung dieser Daten ermöglicht die YSUP Dashboard-Anwendung einen einfachen visuellen Zugriff auf Leistungsdaten auf Linien- und Anlagenebene, wie z. B. OEE-Kennzahlen. Leistungsstärkere Analysetools stehen ebenfalls zur Verfügung und bieten tiefere Einblicke in die Leistung von Druck-, Bestückungs- und Lötprozessen. Mit diesen Tools können Anwender Trends und Korrelationen zwischen Prozesskennzahlen, wie z. B. der Bestückungsgenauigkeit, erkennen. Dies hilft bei der Feinabstimmung von Anlagen und Prozessen sowie bei der Identifizierung von Fehlern und der schnellen Diagnose ihrer Ursachen. Mithilfe leistungsstarker Bildanalyse-Tools unterstützt das Dashboard zudem die individuelle Analyse von Ausnahmefällen und die Bestimmung der jeweils geeignetsten Korrekturmaßnahmen.
Werks-, Linien- und Prozessüberwachung
Das Anlagenüberwachungstool zeigt die Verfügbarkeit, Leistung und Qualität jeder einzelnen Produktionslinie im Werk an – die Komponenten, aus denen sich die bekannte Kennzahl Gesamtanlageneffektivität (OEE) zusammensetzt. Die OEE wird aus diesen Daten berechnet und zusammen mit der Kommissionierrate, der Fehlerrate und dem Durchsatz am Ende der Linie angezeigt. Alle Daten sind farblich gekennzeichnet, um eine schnelle und einfache Auswertung zu ermöglichen (Abbildung 1).
Die Linienmonitoransicht (Abbildung 2) bietet einen detaillierteren Überblick über die Leistung jeder Linie, einschließlich des Chargenfortschritts und der Auftragsfertigstellungszeit sowie der Montage- und Produktionschargenkennung. Die Möglichkeit, die Genauigkeit der Bestückung und Platzierung gleichzeitig zu überwachen, hilft den Anwendern, die Ursache von Fehlern bei der Bauteilplatzierung zu ermitteln und Korrekturmaßnahmen wie die Wartung der Zuführung oder die Düsenreinigung einzuleiten.
Abbildung 2: Leistungskennzahlen für jede Linie ermöglichen eine detaillierte Bewertung des Produktionsfortschritts.
Darüber hinaus sind erstmals Druckanalyse und Lötpasteninspektion (SPI) in die Umgebung integriert. Der Benutzer kann die Ergebnisse auf Zeilenebene auf einen Blick erfassen. Ein Klick darauf zeigt die Analyse des Druckstatus und die Inspektionsergebnisse für jedes einzelne Lötpellet an. Es ist außerdem möglich, Drucktrends wie die Ausrichtungsanalyse einzusehen, die Zusammenhänge zwischen Druckergebnissen und Parametern wie Druck, Düsengeschwindigkeit und Trenngeschwindigkeit zu untersuchen – alles im selben Fenster (Abbildung 3) – und den Druckereigniskalender mit Informationen zu Pastennachfüllung, Reinigungszyklen und Druckfehlerindikatoren einzusehen. Diese Informationen sind auch dann verfügbar, wenn keine SPI-Daten vorliegen. Zusammen helfen diese Funktionen des Bedienfelds dem Benutzer, die Ursachen von Druckfehlern schnell und präzise zu identifizieren.
Abbildung 3. Die Anzeige der Druckparameter und Kennungen im selben Fenster erleichtert die Steuerung des Druckvorgangs.
Die Dashboard-Software unterstützt Anwender bei der Auswertung von Inspektionsbildern zur Fehlerbehebung. Alle Inspektionsbilder jeder produzierten Einheit werden gespeichert und können im Dashboard abgerufen werden, um die Untersuchung von Fehlern zu erleichtern. Die Visualisierung von Prozessdaten wie Druck- und Erfassungsinformationen zusammen mit Bildinformationen hilft Anwendern, die Ursachen von Fehlern zu identifizieren, deren genaue Lokalisierung andernfalls stundenlange manuelle Analysen erfordern würde.
Die folgenden Beispiele zur Fehleranalyse veranschaulichen, wie die Verwendung des Dashboards die Prozessleistung hervorhebt und es den Bedienern ermöglicht, verschiedene Ereignisse zu untersuchen oder auszuschließen und ihre Fehlersuche auf maximalen Durchsatz zu konzentrieren.
Inspektionsgestützte Fehleranalyse
Bei der Überprüfung einer Leiterplatte nach dem Reflow-Löten wurde festgestellt, dass sich ein SMD-Steckverbinder während der Produktion um einige Grad gedreht hatte. Die Analyse mithilfe von Dashboard-Tools bestätigte die Positionsänderung und half, die Ursache zu ermitteln, indem die Abtastrate des Steckverbinders mit der anderer Bauteile verglichen und der Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers genau bestimmt wurde. Dadurch konnte das Fertigungsteam das Problem durch eine Korrektur des Abtastversatzes beheben. Anschließend konnte bestätigt werden, dass keine weiteren Fehler auftraten.
Die Inspektionsdaten vor dem Reflow-Prozess zeigten ebenfalls Ausrichtungsfehler zwischen den in einer 2x4-Anordnung angeordneten 0402-Chipwiderständen. Mithilfe der Lötmarkenerkennung wurde festgestellt, dass die Fehlausrichtung im oberen linken Bereich der Baugruppe am größten war und nach unten rechts abnahm. Die Auswertung des als Referenz für die Ausrichtung der Widerstände verwendeten Lötmarkenbildes mit All Image Tracer ergab, dass die Marke falsch erkannt worden war. Durch Korrektur der Mittelposition der Marke konnte die Fehlausrichtung der Chipwiderstände behoben werden.
Die Tools des YSUP-Bedienfelds halfen auch dabei, ungewöhnliche Probleme zu identifizieren, wie beispielsweise Fremdkörper auf der Platinenoberfläche und im Inneren eines Bauteils (Abbildung 4), sowie einzelne Fehler, etwa ein Bauteil mit verbogenem Draht. Ohne diese fortschrittlichen Tools hätte die Suche und Behebung der Ursachen dieser Defekte erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand erfordert.
Abbildung 4. All Image Tracer hilft bei der Identifizierung von Fehlern durch den Vergleich von Inspektionsbildern mit Prozessdaten.
Abschluss
Big Data steht kurz davor, die Elektronikfertigung grundlegend zu verändern und die Oberflächenmontage auf ein neues Leistungs- und Qualitätsniveau zu heben. Allerdings können einige bekannte Hürden den Datenaustausch zwischen Fertigungsteams und Fertigungsmanagementsoftware behindern. Yamaha hat mit seiner ONE STOP SMART SOLUTION gezeigt, wie diese Hürden überwunden werden können. Darauf aufbauend liefert die neueste Generation von Softwaretools wertvollere und umsetzbare Einblicke in die Leistung von Fabriken, Linien und Prozessen als je zuvor.
Über die SMT-Abteilung von Yamaha Robotics
Yamahas Division Surface Mount Technology (SMT), ein Geschäftsbereich der Robotik-Sparte der Yamaha Motor Corporation, produziert ein umfassendes Sortiment an Anlagen für die Hochgeschwindigkeits-Online-Bestückung elektronischer Bauteile. Diese intelligente Komplettlösung umfasst Lötpastendrucker, Bestückungsautomaten, 3D-Lötpasteninspektionsgeräte, 3D-Leiterplatteninspektionsgeräte, Hybrid-Flip-Chip-Bestückungsautomaten, Dispenser, intelligente Bauteillager und Managementsoftware.
Diese Systeme, die Yamaha-Technologie in die Elektronikfertigung integrieren, legen Wert auf intuitive Bedienerinteraktion, effiziente Koordination aller Online-Prozesse und Modularität und ermöglichen es Anwendern so, die neuesten Fertigungsanforderungen zu erfüllen. Die Expertise der Gruppe in der Servomotorsteuerung und Bilderkennung für Bildverarbeitungssysteme (Kameras) gewährleistet höchste Präzision bei hohen Geschwindigkeiten.
Die aktuelle Produktlinie umfasst die neueste Generation von YR-Geräten mit fortschrittlichen automatisierten Funktionen für Programmierung, Konfiguration und Änderungen sowie die neue YSUP-Managementsoftware mit modernster Grafik und integrierter Datenanalyse.
Die Yamaha SMT-Abteilung vereint Design- und Entwicklungskompetenz mit Fertigungs-, Vertriebs- und Serviceleistungen und gewährleistet so operative Effizienz und unkomplizierten Support für Kunden und Partner. Mit regionalen Niederlassungen in Japan, China, Südostasien, Europa und Nordamerika ist das Unternehmen global präsent.
