Od ponad dekady można obserwować w Polsce szybki wzrost możliwości technologicznych zapewnianych przez krajowe przedsiębiorstwa w zakresie produkcji elektroniki. Dotyczy on dwóch ścieżek, gdzie pierwsza obejmuje usługi produkcji kontraktowej elektroniki (EMS), które dla klientów z kraju i zagranicy świadczy około setki firm. Drugą ścieżkę tworzą producenci urządzeń elektronicznych, którzy również inwestują w rozbudowę potencjału produkcyjnego i zdolności wytwórczych w swoich zakładach.
Koniunktura w ostatniej dekadzie sprzyjała całej branży elektronicznej, a kryzysy raczej ją wspierały, zamiast osłabić. To dlatego, że kłopoty gospodarcze powodowały napływ do Polski zleceń montażowych z Europy Zachodniej i Skandynawii, bo nasze firmy EMS są tańsze i jednocześnie mają kompetencje techniczne nieodbiegające od konkurencji na tamtejszych rynkach. Z kolei producenci elektroniki dostrzegli możliwości kryjące się w wielu niszach rynkowych i branżach specjalistycznych, na które jest spore zapotrzebowanie nie tylko rynku krajowego, ale i innych krajów w UE. Elektronizacja jest też metodą na obniżenie kosztów lub zyskanie przewagi konkurencyjnej, stąd gdy na rynku działo się nie najlepiej, elektronicy nie narzekali na brak pracy, inwestycji oraz specjalnie nie zmagali się z oszczędnościami.
Zawsze pojawiają się jakieś nowe otwarcia, dające szansę na zdobycie przyczółków dotychczas nieznanych i na rozszerzenie biznesu bez konieczności mozolnego wyrywania udziałów konkurentom. Dawniej były to technologie LED-owe, obecnie jest tym IoT i technologie mobilne. Elektronika jest dzisiaj aplikowana wszędzie i zawsze znajdzie sobie obszary, gdzie biznes rośnie, może jedynie w jednoprocentowej skali, ale do przodu. Na rynku mamy też zagraniczne zakłady produkcyjne i oddziały macierzystych firm zagranicznych. Poszerzają one ogólny potencjał branży, tworząc zapotrzebowanie na inżynierów i także w jakimś fragmencie na sprzęt produkcyjny.
Nasz rynek opiera się głównie na małych i średnich przedsiębiorstwach, z reguły nieuczestniczących w ryzykownych od strony gospodarczej projektach ani też nieaktywnych w skali globalnej. Tym samym firmy z omawianego obszaru stoją nieco z boku wielu procesów gospodarczych i mają zrównoważoną sprzedaż.
Pandemia wpływa negatywnie na rynek
Rynek urządzeń technologicznych, jak każdy inny zresztą, cierpi obecnie na skutek trwającej pandemii. Skutki są takie, że projekty zakupu nowych maszyn zostały wstrzymane lub rozciągnięte w czasie. Skala inwestycji została ograniczona lub podzielona na części. Akurat produkcja elektroniki nie jest dziedziną, która jest bardzo narażona na wirusa, bo jest w dużej części zautomatyzowana i oparta na komunikacji przez Internet (np. zaopatrzenie, kontakty biznesowe), ale nie jest też zawieszona w próżni. Produkować trzeba mieć dla kogo, a skoro w przemyśle motoryzacyjnym sytuacja jest daleka od normalności, a wiele z produkowanych urządzeń przeznaczone było na eksport, to wirus musi odciskać negatywne piętno na biznesie.
W aspekcie krótkoterminowym pandemia oczywiście oddziałuje negatywnie na rynek, ale w długiej perspektywie może doprowadzić do korzystnego przekształcenia. To dlatego, że firmy po tej trudnej lekcji biznesu staną się bardziej wyczulone na ponoszone ryzyko w działalności. Pojawia się ono przy współpracy z jednym dostawcą, przy braku dywersyfikacji źródeł zaopatrzenia, czyli oparciu się na jednym usługodawcy. Ryzykiem jest też całkowity brak magazynów buforowych na materiały i podzespoły do produkcji w zakładach, brak planowania swoich potrzeb z wyprzedzeniem lub też korzystanie z firm w odległych lokalizacjach (na innych kontynentach), co uwypukla problem z logistyką i transportem itd. Istnieje więc duża szansa, że po pandemii biznes stanie się bardziej lokalny i ewentualne decyzje na temat, czy oddać zlecenie produkcyjne do Chin, wcale nie będą przychodziły tak łatwo.
O takich procesach mówiło się już dawno, bo ceny wielu usług i towarów się wyrównują, ale w praktyce powroty zleceń z Chin były raczej incydentami. Teraz takich incydentów może być więcej, tym bardziej że jak zapowiadają eksperci, pandemia nie odpuści łatwo i ryzyko problemów w biznesie będzie jeszcze długo nam towarzyszyło. Pandemia może przyspieszyć decyzje klientów o rozwoju własnego potencjału produkcyjnego lub rozbudowie infrastruktury w przyszłości. Bo przy istniejącym ryzyku własna linia jest w stanie zapewnić komfort pracy i dynamikę działań i właśnie mniejszą niepewność.
Dostępność nowości została uznana za najmniej istotną. To zapewne efekt tego, że w zakupach w obszarze produkcji maksymalizuje się współczynnik możliwości do ceny, bo budżet w praktyce zawsze jest ograniczony. Sprzęt nie najnowszy, ale nadal dobry i na poziomie wydaje się najkorzystniejszym i najmniej ryzykownym wyborem.
Robotyzacja zapewni rozwój
Głównym procesem technologicznym w produkcji elektroniki jest montaż powierzchniowy. Dzięki dużej automatyzacji operacji związanych z układaniem i lutowaniem elementów oraz na skutek dalekiej standaryzacji obudów elementów elektronicznych SMD, zapewnia on dużą wydajność i małe koszty, a także znakomitą jakość. Przez wiele lat wydawało się, że uda się osiągnąć stan, kiedy na płytce drukowanej będą tylko elementy SMD i producentom uda się stworzyć odpowiedniki powierzchniowe dla wielu komponentów przewlekanych, jak złącza, transformatory, ekrany. Takich rozwiązań na rynku jest wiele, ale mimo to problem z zapewnieniem automatycznego montażu całego PCBA jest daleki od opanowania. Elementy indukcyjne, moduły, konektory oraz elementy montażowe i podobne części są za duże lub za ciężkie, aby można było je montować w procesie SMT. Nawet gdyby montaż był możliwy, bo automaty dokonują dzisiaj cudów, to i tak z punktu widzenia trwałości montaż powierzchniowy jest za delikatny. Stąd każdy producent musi montować i utrzymywać stanowiska pracy ręcznej.
Szans na pozbycie się takich elementów z płytek drukowanych nie widać. Z jeden strony przyczyną jest szybki rozwój elektroniki, a więc to, że elektronizacja dotyczy dzisiaj także specjalistycznych dziedzin, takich związanych z dużą mocą (energia odnawialna, energoelektronika), sterowania silnikami, motoryzacją i podobnych obszarów, gdzie wykorzystuje się wiele mało typowych elementów. Są to też dziedziny, w których czas życia produktów jest relatywnie długi, konieczne jest zapewnienie możliwości serwisu poprzez naprawę, a niekoniecznie tylko przez wymianę całej płytki i tak dalej. Wiele takich i podobnych czynników przekłada się na to, że na płytkach drukowanych cały czas są elementy THT, które trzeba jakoś zamontować.
Montaż THT to proces w dużej mierze ręczny, a więc mało wydajny, podatny na błędy i coraz bardziej kosztowny. Większość płytek zawiera elementy różnego typu, czyli SMD i THT, w dowolnych kombinacjach stron PCB, na skutek czego lutowanie automatyczne wymaga też odpowiedniej organizacji procesu. Praca ręczna dotyczy też mechaniki, w tym montażu płytki w obudowie, przykręcenia wyświetlacza lub montażu okablowania, a w kolejnym etapie także zapakowania produktu. Efekt jest taki, że czynności wykonywanych przez personel jest cały czas dużo.
Ten problem próbuje się rozwiązywać za pomocą robotów. Urządzenia te w działaniu przypominają człowieka z jedną ręką, którą trzyma lutownicę, wkrętak lub chwytak. Różnica jest taka, że robot jest bardzo sprawny, niesamowicie dokładny i nigdy się nie męczy. Nowe konstrukcje robotów, tzw. współpracujące (coboty), nie wymagają tworzenia specjalnych stref bezpieczeństwa oddzielających ich od ludzi. Są to małe urządzenia, które można postawić na stole, dzięki czemu są bardzo wygodne. W ostatnich latach takich robotów pojawiło się na rynku wiele, na skutek konkurencji i rosnącego rynku ceny przestały być szokująco duże. Integrację w procesie ułatwia też oprogramowanie, które nie wymaga ani specjalnych umiejętności, ani też poświęcenia wiele czasu. Jak wynika z naszego badania ankietowego i danych pokazanych na wykresie, branża produkcji elektroniki traktuje roboty jako atrakcyjną propozycję rozwoju technologicznego.
Fundusze cały czas są paliwem dla rynku
Niezmiennie od lat fundusze rozwojowe Unii Europejskiej dostępne są za pomocą programów mających na celu poprawę konkurencyjności oraz innowacyjności polskich przedsiębiorstw. Prowadzone przez NCBiR konkursy, takie jak Szybka Ścieżka, konkursy sektorowe, programy regionalne, pozwalają częściowo sfinansować wydatki na badania i rozwój i są wykorzystywane przez firmy do kupowania urządzeń, aparatury oraz do opłacenia prac z nimi się wiążących.
Programy rozwojowe sprzyjają rozwojowi, bo ich wykorzystanie daje właśnie pożądany cel, a więc wzrost konkurencyjności, innowacji, możliwość wprowadzenia na rynek nowego produktu lub usługi. Przyznane środki można wydać tylko na nowe urządzenia, co ogranicza też znaczenie rynkowe urządzeń używanych.
Coraz szybszy wzrost zaawansowania w technice
Szybki rozwój elektroniki jest jednym z najważniejszych czynników rozwojowych dla branży produkcji urządzeń elektronicznych (EMS lub własnej w obrębie firmy). Mamy na rynku coraz więcej urządzeń mobilnych, a więc małych i jednocześnie skomplikowanych, a poziom złożoności wielu innych produktów też stale się powiększa. Na płytkach drukowanych jest coraz ciaśniej, bo z uwagi na koszty i wymagania klientów co do funkcjonalności, układy elektroniczne stają się bardziej złożone i upakowane na mniejszym obszarze. Elementy elektroniczne są obecnie tak małe, że łepek od szpilki jest w stanie je zakryć. A nowoczesne aplikacje IoT, układy czujnikowe lub pomiarowe muszą być małe, aby ich użycie miało sens.
Takie procesy silnie oddziałują na branżę elektroniki, gdyż producenci muszą brać pod uwagę przy planowaniu działalności takie zjawiska. W przypadku własnej produkcji pole manewru jest szersze, gdyż decyzje w zakresie miniaturyzacji firma podejmuje sama. Ale producent EMS musi brać pod uwagę, że nastąpi moment, gdy zlecenie będzie zawierało podzespoły w obudowach 0201 lub w dowolny inny sposób wykraczało poza to, z czym radzą sobie jego maszyny.
Niezmienne zainteresowanie wysoką jakością
Zainteresowanie poprawą jakości produkcji jest powszechnie i staje się celem większości działań inwestycyjnych. W zamyśle chodzi w tym o to, aby wytwarzać szybko, tanio oraz bez problemów. W szczegółach chodzi o dopracowanie procesu produkcyjnego pod kątem zapewnienia powtarzalności, stabilności oraz o możliwie całkowitą eliminację braków. Im bardziej zaawansowana elektronika, mniejsze komponenty, bardziej upakowane ścieżki na płytce, tym zadanie to staje się trudniejsze, bo przeszkodą stają się możliwości technologiczne maszyn i parametry graniczne materiałów. W efekcie konieczne stają się inwestycje w bardziej zaawansowany sprzęt, dla poprawy wydajności niezbędna jest rozbudowa o kolejne urządzenia, np. te do kontroli procesu (AOI, SPI, X-Ray, także w wersjach 3D).
Walka o jakość w produkcji elektroniki to ciągły proces modernizacyjny, dotykający nie tylko parku maszynowego, ale też struktury organizacyjnej firmy, wykorzystywanych narzędzi, oprogramowania i innych nierzadko drobnych aspektów działalności. Takich zagadnień jest wiele, a słowo jakość po prostu stanowi do nich wspólny mianownik.
Walka o jakość to także traceability, czyli dokumentowanie krok po kroku poszczególnych etapów procesu technologicznego (operacje, parametry procesu, obsługa, wykorzystywane materiały, numery partii i produktu). Takie zapisy są źródłem danych dla zakładowego systemu kontroli jakości i pozwalają na doskonalenie procesu, czyli na poprawę jakości. Reklamacje, zgłoszenia serwisowe można dzięki temu powiązać z produkcją, znajdując i eliminując słabe punkty. Traceability może też obejmować dane na temat komponentów pochodzące z dystrybucji (numery partii, opakowań zbiorczych, daty przepakowywania, certyfikaty). Takie źródło informacji, poza wsparciem procesu doskonalenia technologii w zakładzie, ogranicza też ryzyko biznesowe i pomaga rozstrzygać spory na linii klient-producent EMS, który też dzięki temu jest postrzegany jako przejrzysty partner w biznesie.
Coraz więcej sprzętu w halach
Z roku na rok w halach produkcyjnych działa coraz więcej urządzeń i sprzętu technologicznego, a jedną z ważniejszych danych technicznych jest wymagana ilość miejsca na podłodze do działania. Oczywiście centrum tworzą sitodrukarka do pasty, automat pick-and-place i piec lutowniczy, ale ta trójka już dawno przestała być wystarczającym minimum. W trosce o jakość szybko do tego zestawu doszła inspekcja optyczna i testery funkcjonalne dla zmontowanych pakietów, potem inspekcja pasty lutowniczej, następnie inspekcje zmieniły się w wersje trójwymiarowe. Piec rozpływowy lub falę uzupełniono wersją selektywną. Do hal produkcyjnych weszły też szafy z kontrolowanymi wewnątrz warunkami środowiskowymi służące do przechowywania elementów.
Sprzęt to także urządzenia do zalewania, lakierowania płytek po to, aby zabezpieczyć je przed wpływem środowiska. To także inspekcja rentgenowska, za pomocą której zagląda się w niedostępne dla systemów wizyjnych miejsca w celu oceny jakości lutowania, np. kulek BGA.
Przy większej skali działania park maszynowy wzbogacany jest o urządzenie do wycinania szablonów niezbędnych do nakładania pasty lutowniczej, o maszyny do mycia płytek, zautomatyzowane programatory chipów oraz systemy do liczenia komponentów. Elementem infrastruktury produkcyjnej są zabezpieczenia antystatyczne, w tym podłoga, stoły, meble i stojaki, a także transportery do przewożenia płytek między stanowiskami. Produkcja wymaga oczywiście jeszcze mnóstwa innego wyposażenia, niemniej nie jest ono już specyficzne dla branży. To na przykład oświetlenie, sprzęt komputerowy i oprogramowanie do zarządzania produkcją, systemy dokumentowania operacji (traceability) i podobne.
Jak widać z tego krótkiego i bardzo pobieżnego opisu, infrastruktura produkcyjna obejmuje wiele sprzętu, nie tylko dużego i widowiskowego w działaniu, którym jest niewątpliwie automat do układania elementów (tzw. placer). W przypadku firm EMS znaczenie posiadania rozbudowanego parku maszynowego jest większe, bo pozwala na realizację zleceń o szerszym zakresie wymagań bez wspierania się kooperacją, bez dodatkowych kosztów i najszybciej jak się da.
Duża liczba maszyn to też pokłosie drugiego trendu, a więc zakupu urządzeń przeznaczonych tylko do montażu prototypów i krótkich serii, które uzupełniają posiadaną już wysoko wydajną linię produkcyjną. Rozwiązanie takie umożliwia niezależny montaż nowych opracowań w działach R&D bez przerywania bieżącej produkcji. Kilka linii produkcyjnych umożliwia też optymalizację działań, bo niektóre urządzenia ukierunkowane są na wykonywanie dużych jednakowych serii, inne mają małą wydajność, ale za to łatwo się je przestawia, przez to są one wygodne do drobnych zleceń i prototypów.
Rośnie też liczba urządzeń specjalizowanych, a więc o przeznaczeniu takim jak wymieniono, ale o unikatowych właściwościach, dostosowanych do specyficznych zadań. Przykładem może być montaż elementów na podłożach metalowych (laminat MPCB do oświetlenia LED) i podłożach giętkich (flex), do którego są inne urządzenia oraz lakierowanie selektywne.
W praktyce park maszynowy nigdy nie jest czymś, co można uznać za działanie zakończone. Zawsze coś trzeba uzupełnić, wymienić lub zmodernizować, bo na rynku pojawiło się nowe rozwiązanie lub stare przestało być funkcjonalne. Proces inwestycyjny ma charakter prawie ciągły, ale z uwagi na duże koszty dochodzenie firm do stanu stabilnego trwa nierzadko długie lata.
Rozbicie inwestycji w urządzenia produkcyjne na lata ma też swoje dobre strony i jest istotne zwłaszcza w warunkach polskich, a więc gdy kapitały na inwestycje są ograniczone. Rynek usług EMS pozwala zorganizować produkcję dla najmniejszych firm, nawet takich, gdy w grę wchodzi pojedyncze zlecenie. Ale jak z czasem biznes się rozkręci, nierzadko dochodzi o momentu, że w firmie pojawia się mała własna linia. Nawet jeśli początkowo jest to sprzęt kupiony na rynku wtórnym i nie najnowszy, to i tak nierzadko stanowi on kamień milowy w działalności. Pozwala on nabrać doświadczenia i w późniejszym czasie taka firma jest w stanie precyzyjniej zdefiniować swoje potrzeby przy kolejnych zakupach.
Dostawcy sprzętu wyróżniają się kompetencjami
Orientacja na rynku, w którym jest wiele marek produktów, mnóstwo rozwiązań technicznych, technologii oraz metod rozwiązywania problemów z procesem, nie jest w żadnym stopniu łatwa. Mało kto dysponuje przekrojową wiedzą na temat dostępnych na rynku rozwiązań, ich wad i zalet oraz potencjału. Z reguły producenci potrafią zdefiniować i wskazać problem, jaki im przeszkadza w pracy, np. złą jakość danej operacji, wąskie gardło w produkcji lub brak powtarzalności. Ich trosk wysłuchują dostawcy urządzeń, którzy mają dobrą wiedzę na temat swojej oferty i mogą przedstawić koncepcję rozwiązania. Dostawcy mają też możliwość wsparcia się w tych działaniach kompetencjami producenta, którego reprezentują. Ten schemat przepływu wiedzy od producenta, przez dystrybutora do klienta jest bardzo istotny, bo zapewnia możliwość podjęcia optymalnej decyzji. Podkreśla on też znaczenie i dużą rolę rynkową dystrybutorów urządzeń technologicznych w pogłębianiu wiedzy i przekazywaniu jej od producentów do klientów w formie szkoleń, seminariów technicznych, artykułów inżynierskich i w osobistych kontaktach.
Urządzenia z omawianego obszaru nie są produktami kupowanymi z półki lub w sklepach internetowych, co wskazuje, że znaczenie wyboru dostawcy i tego, jaki poziom merytoryczny on reprezentuje, jest w tytułowym obszarze techniki czynnikiem pierwszorzędnym. Dobór optymalnego rozwiązania to wielowymiarowe zagadnienie, w którym trzeba rozważać wiele czynników nie tylko związanych z danym urządzeniem, ale całym środowiskiem produkcyjnym oraz możliwościami finansowymi inwestora. Do tego dochodzą zagadnienia przyszłego wykorzystania, możliwości rozbudowy, dopasowania do innych zadań, a także kwestie utrzymania w ruchu (koszty i dostępność części). Takich problemów jest bardzo dużo, stąd w praktyce dobór bazuje na wiedzy, kompetencjach i rzetelności dostawcy.
Z tych przyczyn działalność w przedmiotowym obszarze nie jest zajęciem dla przypadkowych osób i firm. Do pozycji na rynku dochodzi się latami, kontakty wymagają wejścia w środowisko, poznania ludzi i tak naprawdę też tego, aby praca była pasją. Wiele przedstawicieli legitymuje się ponad 10-letnim stażem pracy, co przekonuje, że urządzenia do produkcji dają im satysfakcję zawodową. Podobnie jest z firmami, które z reguły mają długi staż rynkowy i stałą kadrę. Nie znaczy to, że życie branżowe jest sielanką, bo konkurencja jest spora, o kontrakty prowadzona jest walka, ale raczej o to, że uczestnicy i relacje między nimi są znacznie bardziej trwałe niż na rynku dystrybucji komponentów.
Ciekawe jest to, że w dwóch poprzednich edycjach naszego opracowania poświęconego urządzeniom technologicznym do produkcji elektroniki, konkurencja na rynku była często określana jako nieuczciwa (zaniżanie cen, naginanie rzeczywistości w zakresie parametrów i możliwości oraz dyskredytacja działań konkurentów). Tym razem nie było takich opinii w ogóle.
Firmy
Większość dostawców omawianych w tym opracowaniu ma szeroką i kompletną ofertę urządzeń do produkcji, dla których zasadniczą część działalności stanowi sprzedaż urządzeń do montażu podzespołów. Z reguły z czasem oferta produktowa się powiększa i niektórzy dystrybutorzy są przedstawicielami kilkunastu, kilkudziesięciu producentów urządzeń (maszyn pick & place, dostawcami pieców, sitodrukarek i innych grup). Takie firmy w tym zestawieniu to m.in. CPS-IEP, Pakt Electronics, PB Technik, Renex, Robtools SMT, Scanditron oraz DAS, Essemtec, Labem, SMT-Tech. JSD, Amtest. Jak widać, grono takich firm jest stosunkowo liczne.
Poza wymienioną grupą funkcjonują firmy o bardziej specjalistycznym profilu, specjalizujące się w urządzeniach do nakładania powłok ochronnych i lutowania selektywnego jak AMB Technic, Semicon (szablony SMT), PCB Technology (maszyny do produkcji PCB) oraz Treston Ergona specjalizujący się w dostawach mebli i wyposażenia produkcji. Są też firmy niezwiązane bezpośrednio z montażem podzespołów, ale powiązane mocno z elektroniką, np. Prokon (mikroelektronika). Krajowych producentów reprezentuje Mechatronika – wytwórca automatów i półautomatów SMT, pieców, dozowników pasty i kleju, drukarek szablonowych, ale mamy też w kraju producenta maszyn do produkcji cewek i dławików – firmę Neotech.
Przegląd ofert w tabelach
Zestawienie ilustrujące przegląd ofert poszczególnych firm pokazane zostało w tabeli 1. Kolejne wiersze zawierają sekcje poświęcone montażowi podzespołów, sprzętowi do lutowania, urządzeniom produkcyjnym, sprzętowi do zabezpieczania i lakierowania, kontroli jakości, produkcji wiązek i osprzętowi. W tabeli 2 podajemy dane kontaktowe do dostawców.