Skalierbare industrielle Automatisierung: Flexibilität und Effizienz für die Fabrik der Zukunft

Das Design von PCBA und HLA Montagelinien / Arbeitszellen beruht auf diesen Grundprinzipien:

• Soweit möglich werden die Richtlinien des Design for Excellence (DFX) befolgt, um Fehlerquellen und Abweichungen zu minimieren und gleichzeitig den Durchsatz zu verbessern
• Die Montagelinien / Arbeitszellen müssen so konzipiert sein, dass die Fahrzeiten und der Platzbedarf minimiert werden
• Das Handling wird soweit wie möglich durch Automatisierung minimiert
• Bei PCBA-Linien sind alle Prozesse, einschließlich der Tests, inline angeordnet, um einen schnelleren Durchsatz und die Prozessintegrität zu gewährleisten
• Wenn eine Automatisierung vorgeschlagen wird, muss die Lösung die Durchsatzziele erfüllen und sich innerhalb eines Jahres amortisieren.

Die Taktzeit ist eine wichtige Kennzahl bei der Einrichtung von Produktionslinien. Takt“ bedeutet soviel wie Puls oder Schlag.

In stark automatisierten Bereichen wie der SMT-Fertigung achten die Fertigungsingenieure nicht nur auf die Ausgewogenheit der Anlagen, sondern auch auf die Gesamtausrichtung der Taktzeit in der Sekundär- und Endmontage, damit ein ausgewogener Arbeitsablauf und ein Minimum an überschüssigem Umlaufbestand (Work-in-Process, WIP) oder Handling während des gesamten Fertigungszyklus gewährleistet sind.

Halbautomatische Montage für spezialisierte Beleuchtung

Bei einem speziellen Beleuchtungsprodukt, wo jede Einheit mehr als 50 Zoll lang war, wurde eine spezielle Ausrüstung von der Pastenaufbringung bis zur Endmontage benötigt. Da jede PCBA Hunderte von LED-Bestückungen enthielt, erforderte der Produktionsprozess außerdem ein Closed-Loop-Feedback in Echtzeit, um die Ausbeute während des gesamten Prozesses zu überwachen.

Optimierung des SMT-Teils: Eine sorgfältige Entscheidung

Für den SMT-Abschnitt des Projekts untersuchte das Ingenieurteam im Werk Juarez, Mexiko, die Leistungsfähigkeit und den Platzbedarf von Bestückungsautomaten dreier Marken. Der nächste Schritt bestand darin, die Geschwindigkeit und die Integrationskompatibilität mit den vorhandenen Anlagen zu ermitteln. Da die Bestückungsgenauigkeit der Maschinen nahezu gleich war und alle drei das branchenübliche Schema-Kommunikationsprotokoll unterstützten, kam es auf die Größe und Geschwindigkeit an.

Die Auswahl erfolgte auf der Grundlage von Größe und Geschwindigkeit der Geräte. Die Bestückungsgenauigkeit war bei allen drei Geräten ähnlich. Darüber hinaus verwendeten sie alle das LACROIX-Standardkommunikationsprotokoll. Eine Maschine übertraf die beiden anderen bei der Bestückungsgeschwindigkeit um etwa 12 %. Trotz des etwas größeren Platzbedarfs bot die Geschwindigkeit einen klaren Vorteil.

Innovation bei Testprozessen

Daher war es notwendig, einen ergänzenden Testprozess zu entwickeln, der mit Hilfe von Kameraerfassung einen „globalen“ Test durchführt, bei dem die gesamte Leiterplatte in einem einzigen Durchgang gemessen wird, um sicherzustellen, dass die Taktzeit mit der SMT-Linie übereinstimmt.

Verbesserte Qualität und Effizienz mit dem richtigen System

Für die konforme Beschichtung arbeitete das Team mit einem bereits vorhandenen Ausrüster zusammen, um die von ihm standardisierte Plattform mit speziellen Sprühdüsen zu modifizieren, mit denen die erforderliche Abdeckung erreicht und die Taktzeit eingehalten werden konnte. Die mit dem geänderten Design erzielten Effizienzsteigerungen führten dazu, dass eine dritte SMT-Bestückungsmaschine für die Linienbalance benötigt wurde, wobei die Durchsatzverbesserungen dafür sorgten, dass diese Anlagenerweiterung kostenneutral blieb.

Fortschrittlicher Prozess für eine ausgewogene Produktionslinie

Es wurde ein halbautomatischer Endmontageprozess entwickelt, bei dem eine Roboter-Schraubmaschine, eine Roboter-Endkappenbestückung und eine automatische Inspektion zusammen mit Bedienern für manuelle Montagevorgänge eingesetzt werden.

Das Ergebnis dieses Prozesses war eine ausgewogene Produktionslinie mit minimalem Handling bzw. Transport sehr empfindlicher Baugruppen. Inline-Inspektion und -Test liefern Echtzeit-Feedback über die Ausbeute und ermöglichen eine schnelle Korrektur von Problemen im Zusammenhang mit der Qualität der Komponenten oder der Prozessausführung.

Wenn sie angesichts des Projektvolumens möglich ist, verbessert die Automatisierung die Qualität und Effizienz bei Montage, Prüfung und komplexen Vorgängen.

„Das Team stellte fest, dass seine Automatisierungsbemühungen zu einer Vervierfachung der Produktion bei gleichzeitiger Reduzierung des Produktionspersonals um drei Viertel und des Platzbedarfs um 50 Prozent führten.“

Dank kontinuierlicher Fließfertigung und skalierbarer Automatisierung kann LACROIX seine Produktionskapazitäten erhöhen. Die Effizienz der Automatisierung von Großprojekten setzt Arbeitskräfte und Platz für neue Projekte frei.

Die Mitarbeiter werden auf neue Projekte mit weniger Automatisierung umorientiert. Das sichert die Verfügbarkeit qualifizierter Arbeitskräfte und bietet den Mitarbeitern mehr Abwechslung bei ihren Tätigkeiten. Übergreifende Schulungen verbessern die Vielseitigkeit der Mitarbeiter weiter.