Produkcja urządzeń elektronicznych

Materiały chemiczne do produkcji elektroniki

W produkcji elektroniki mamy coraz więcej regulacji środowiskowych, związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa pracowników, gospodarką odpadami, emisją zanieczyszczeń, takich jak pary rozpuszczalników, i użyciem materiałów szkodliwych dla środowiska w produkcji. To dlatego, że zakłady produkcyjne nie działają w izolacji, bardzo często są integralną częścią wielkich miast, stref przemysłowych i muszą się dostosować do okoliczności i warunków tam panujących.

Rośnie także świadomość pracowników firm w zakresie obowiązujących norm i zagrożeń wynikających z bycia z nimi niezgodnym, czyli kar oraz sankcji, takich jak przymus wycofania produktu niezgodnego z rynku. Troska za firmę zmusza do tego, aby być zgodnym z przepisami, a bycie na bakier z przepisami najzwyczajniej przestaje się opłacać. Dla pracowników działu produkcji jest to bardzo ważny temat, ponieważ mają oni z nimi kontakt przez wiele godzin w pracy i są wystawieni na narażenia ze strony lotnych zawiązków organicznych, oparami wydzielanymi przez topniki lub detergentami. Do tego dochodzą ekspozycje na pyły, drobinki żużlu i zgarów, na pary alkoholu, barwniki. Na skutek tego to, czy środek do mycia płytek jest na bazie alkoholu, czy wody, zaczyna mieć duże znaczenie w działalności.

Jeśli nawet zarząd firmy nie wykazuje wrażliwości na aspekty środowiskowe, za odpowiednie ustawienie podejścia zadbają klienci (kupujący produkty, zleceniodawcy usług). Ich działania uwzględniają często aspekty środowiskowe produkcji i otrzymanie zlecenia od zachodniego partnera bardzo często obudowane jest wieloma warunkami, które kontrahent musi spełniać i udokumentować. Jest to część świadomej polityki biznesowej, dbania o markę i efekt rosnącej świadomości wielu osób.

Oprócz wymagań prawnych i regulacji branżowych dochodzą jeszcze inne oczekiwania o charakterze społecznym. np. aby produkty nie zawierały minerałów, które są wydobywane na świecie w strefach, gdzie nie przestrzega się praw ludzi i ochrony środowiska. To samo dotyczy teraz wojny i współpracy z firmami/państwami w nią uwikłanymi.

Takie relacje i trendy w dużej mierze determinują zmiany na rynku materiałów chemicznych skutkujące wycofywaniem wybranych problematycznych produktów i zastępowaniem ich nowymi wersjami. Nowe oznacza najczęściej droższe i niekoniecznie tak samo dobre jak poprzednik ani wygodne, czyli często o innych właściwościach, co zmusza do uwagi, zmian w procesie i często włączenia dostawcy w proces zmiany rozwiązania. Środki te mają zwykle bardziej skomplikowaną recepturę i węższe tolerancje procesowe. Ale nawet jak produkty ekologiczne są początkowo droższe, to w rozliczeniu finalnym już mogą się przebić, bo nie wymagają użycia ubrań ochronnych, filtrów i wyciągów oraz utylizacji resztek, które też kosztują.

Zagadnienia bezpieczeństwa w materiałach chemicznych są na pierwszym planie

Zagadnienia bezpieczeństwa są w przypadku preparatów istotne nie tylko z uwagi na wymagania prawne, ale z tego, że zagadnienia chemiczne są co do zasady skomplikowane. Obejmują one aspekty takie jak palność, przewodzenie prądu, zawartość substancji lotnych (freony, chlor), zapach, toksyczność. Do tego dochodzi to, czy materiał powoduje korozję, zostawia osady, jest obojętny dla tworzyw, czy nie zostawia śladów a także spełnia wymagania RoHS/WEEE i podobne.

Bezpieczeństwo preparatów chemicznych jest też powiązane z ekologią. W tym przypadku chodzi o to, aby używane materiały nie wyrządziły szkód majątkowych (jak pożar), nie zawierały substancji uznanych za szkodliwe i zabronione. Bezpieczeństwo to także brak negatywnego oddziaływania na środowisko oraz potwierdzony brak działań negatywnych przy stosowaniu, np. drażnienia skóry.

Bezpieczeństwo w preparatach chemicznych dotyczy także zakresu ich stosowania, np. okresu przydatności do produkcji, czasu, w jakim należy je zużyć po otwarciu opakowania, warunków przechowywania, aplikacji, zakresu temperatur przechowywania i używania, konieczności zapewnienia wentylacji, stosowania środków ochrony osobistej i postępowania w przypadku, gdyby pojawił się problem. Z pewnością opis ten jest bardzo pobieżny, niemniej sygnalizuje dość wyraźnie, że termin bezpieczeństwo jest bardzo pojemny i jednocześnie istotny. Mówiąc o bezpieczeństwie, warto precyzować, co mamy na myśli.

Wzrost zaawansowania urządzeń i miniaturyzacja wymusza rozwój materiałów

Wzrost znaczenia materiałów chemicznych w produkcji elektroniki to w dużej mierze efekt coraz większego zaawansowania urządzeń. Mniejsze odległości, większe upakowanie elementów, więcej cienkich wrażliwych połączeń na płytkach drukowanych, większa moc cieplna tworzą wiele problemów ze stabilnością mechaniczną, bezpieczeństwem, wydzielaniem się ciepła. Preparaty chemiczne są też narzędziem pozwalającym usunąć zanieczyszczenia, resztki topników, zabezpieczyć wrażliwe elementy przed uszkodzeniem w czasie procesu lutowania, przed wnikaniem wilgoci, kurzu i innymi zagrożeniami. Stąd wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne podzespoły trzeba czasem przykleić do płytki lub chassis, z wielu miejsc ciepło można odprowadzić jedynie za pomocą materiałów termoprzewodzących. Zabezpieczenie środowiskowe wymaga umycia płytki, a następnie pokrycia jej powłokami ochronnymi (lakierem) lub zalania wnętrza obudowy żywicą. Inaczej nie ma mowy o jakości i długim czasie pracy bezawaryjnej.

Poza materiałami chemicznymi niezbędnymi do stworzenia produktu, jest jeszcze spora grupa wyrobów do utrzymania w dobrej kondycji linii produkcyjnej, np. do mycia szablonów.

Rola wsparcia technicznego w materiałach chemicznych jest kluczowa

Produkcja elektroniki z każdym kolejnym rokiem staje się coraz bardziej zagadnieniem interdyscyplinarnym. Aby dobrze produkować, trzeba być elektronikiem, to oczywiste, ale także w części prawnikiem, fizykiem, automatykiem, materiałoznawcą, metrologiem, handlowcem itp. Bycie chemikiem też się przydaje, stąd można powiedzieć, że produkcja wymaga posiadania szerokich horyzontów.

Inżynieria chemiczna dla elektroników jest wiedzą odległą, stąd najczęściej klienci traktują takie zaawansowane preparaty jako czarną skrzynkę, o której mają wiedzę wyłącznie aplikacyjną, najczęściej też powierzchowną.

Utrudnia to dobór, stosowanie i analizę przyczyn złego działania oraz optymalne użycie.

Wydaje się, że w przypadku materiałów chemicznych dostępność kompetentnego wsparcia technicznego, a więc dostępu do specjalisty ze sporą wiedzę aplikacyjną, jest kluczowe z punktu widzenia sprzedaży i rozwoju współpracy z klientami. Jest to niezbędny łącznik między światem chemii a elektroniki i w przypadku opisywanych produktów ma on znacznie większe znaczenie niż dla innych grup. Zapewne dlatego dostawcy materiałów chemicznych tak wyraźnie akcentują swoje kompetencje w tym zakresie oraz możliwości w zakresie wsparcia technicznego dla klientów, bo te kompetencje są kluczem do rynku.

Wsparcie uznanego producenta z jego rozbudowanym zapleczem technicznym i badawczym, doświadczoną kadrą pracowników i suportem technologicznym z pewnością też jest dużą pomocą dla dystrybutorów.

Oczywiście wszyscy sprzedawcy są zdania, że oferują klientom wsparcie techniczne, bo jest to termin szeroki i nieujęty w szablon. Ale praktyka bywa różna.

Specyfiką omawianego obszaru produktowego jest to, oczekiwania klientów nie ograniczają się do porady i doboru materiału najlepszego do danych zastosowań, tylko ogólnie do rozwiązywania problemów. Jeśli warstwa lakieru ochronnego się łuszczy, to ktoś musi ustalić, z czym jest problem: z materiałem, przygotowaniem powierzchni, aplikacją, narzędziami, niewłaściwym przechowywaniem, temperaturą, zanieczyszczeniami, czy też może źle wykonaną płytką. Ocena nie jest łatwa ani jednoznaczna, wymaga wiedzy i doświadczenia wynikającego z lat pracy i obserwacji podobnych przypadków. Często wymaga to współpracy dystrybutorem z producentem, który ma najszerszą wiedzę, co ponownie uwypukla znaczenie trzymania się w biznesie autoryzowanych kanałów sprzedaży.

Jakość i marka producenta są ważnymi czynnikami selekcji produktu

Jakości materiałów chemicznych nie jest łatwo ocenić, gdyż wiele problemów pojawia się po dłuższym czasie, niekiedy po wielu miesiącach, gdy zaczynają pojawiać się reklamacje. Nie jest też łatwo powiązać problemy z tym, że podczas produkcji użyto kiepskich materiałów. Co więcej, jakości produktów chemicznych nie da się wiarygodnie określić w momencie zakupu. Opakowanie jest szczelnie zamknięte, więc w praktyce kupujący przyjmuje to, co w karcie katalogowej napisał producent.

Na dodatek nawet dobry preparat może sprawić problemy, bo na skutek innych błędów lub zaniedbań nastąpi kumulacja zjawisk niekorzystnych. Polakierowanie niedostatecznie wyczyszczonej płytki nie przyniesie wzrostu jakości, wilgotna powierzchnia nie zapewni dobrego wiązania z preparatem, a duże zmiany temperatury podczas aplikacji mogą wywołać odwarstwienie. Okazji do popełnienia błędu w tym obszarze tematycznym jest naprawdę wiele. W takich okolicznościach remedium na kłopoty kryje się w bliskiej współpracy z dostawcą renomowanych produktów, dzięki czemu ewentualny problem można będzie rozwiązać wspólnie.

Większość producentów elektroniki rozumie te zależności i nie podejmuje ryzyka zakupów z niepewnych źródeł, bo oszczędności są iluzoryczne. Mniejsze i średnie firmy dbające o jakość współpracują zwykle z jedną lub dwoma firmami i kupują od nich równoważne pod względem technicznym materiały.

Bardzo szeroki asortyment produktów chemicznych

Asortyment materiałów chemicznych przeznaczonych do produkcji jest bardzo szeroki, ale można wydzielić w nim kilka grup. Pierwsza obejmuje materiały do lutowania, czyli stopy lutownicze w formie drutów oraz sztaby do automatów. Do lutowania niezbędne są także topniki alkoholowe lub wodne o różnym stopniu aktywności.

Materiały lutownicze to oczywiście także pasty, będące mieszaniną rozdrobnionego stopu lutowniczego i topnika w formie lepkiej masy. Materiały do lutowania dostępne są w różnych wielkościach opakowań i średnicach drutu, na skutek tego asortyment u każdego producenta składa się z kilkudziesięciu pozycji.

Po stronie produktów chemicznych mamy środki do mycia płytek po lutowaniu, lakiery akrylowe i uretanowe, do zabezpieczania PCB. Są też kleje do zabezpieczania dużych i ciężkich elementów przed drganiami, łączenia elementów i poprawy mocowania. Ostatnia grupa to zalewy do wypełniania przestrzeni w obudowach, ochrony płytek przed wpływem otoczenia.

Oddzielną kategorię materiałów chemicznych tworzą produkty serwisowe. Ich cechą są mniejsze opakowania niż produkcyjne, dozowanie w formie sprayu i ukierunkowanie na regenerację i przywracanie działania urządzeń, a więc czyszczenie powierzchni, płytek i styków, lakierowanie, zamrażanie, wydmuchiwanie kurzu, a także naprawę płaskich połączeń elektrycznych lakierami grafitowymi i przewodzącymi na bazie srebra.

Osobną grupę tworzą materiały termoprzewodzące umożliwiające sprawne odprowadzanie ciepła z elementów elektronicznych. Są to pasty, podkładki, zalewy i kleje, a także wypełniacze szczelin. Nowością w tym obszarze są materiały zmiennofazowe, które są w stanie absorbować i oddawać dużą ilość energii dzięki przemianie fazowej (ciało stałe– ciecz). W każdej z tych kategorii dostępnych jest wiele wersji o różnej przewodności cieplnej, zakresie temperaturowym pracy, sposobie nakładania, gęstości lub grubości i innych szczegółowych parametrach.

Kontraktowa produkcja elektroniki i usługi EMS

W Europie działa około 2200 firm EMS, w tym 563 w Niemczech, 419 we Francji i 197 w Wielkiej Brytanii oraz 126 we Włoszech a dalej w kolejności mamy Polskę, gdzie takich firm jest 83. Pod względem liczby takich przedsiębiorstw nasz kraj jest na 5. pozycji, co oznacza, że sfera usług produkcyjnych elektroniki w naszym kraju tworzy liczny i znaczący biznesowo sektor.

Istotne jest ponadto, że takich firm cały czas przybywa, a popyt na usługi się zwiększa, tak samo jak wielkość rynku. Po części odpowiada za to rozwój branży elektroniki, po części coraz większa chęć do lokowania produkcji na rynkach macierzystych. Hasło "ucieczka z Chin" pojawiło się w kilku komentarzach podczas zbierania ankiet, co przekonuje, iż takie zjawisko jest wymierne, natomiast rosnące zapotrzebowanie na elektronikę, dotyczy zwłaszcza obszarów takich jak telekomunikacja, Internet Rzeczy (IoT) i elektronika konsumencka. Znaczny wzrost zainteresowania firm przeniesieniem produkcji z Azji do Europy dotyczy, jak sygnalizowano, całej UE, stąd Polska jako region zyskuje po stronie napływających zleceń zagranicznych. Producenci EMS w ciągu ostatnich lat stali się też partnerami technologicznymi dla firm OEM. Zapewniają dostęp do zaawansowanych technologii, gwarantują jakość i elastyczność. Są to dzisiaj bardzo istotne korzyści biznesowe.

Po stronie czynników negatywnie oddziałujących na rynek wymieniany jest brak stabilności na rynku podzespołów elektronicznych, w tym wydłużone czasy dostaw oraz wahania cen. To także krótszy czas życia podzespołów i szybkie wypadanie na margines wielu istniejących wersji. Wymusza planowanie popytu przez klientów w dłuższym okresie, co zawsze było nieprzewidywalne i powoduje potrzebę większego zaangażowania kapitału obrotowego na zapasy, a więc tworzy wyższe koszty działalności. Negatywnym zjawiskiem branży jest również szybki wzrost wynagrodzeń i ograniczona dostępność pracowników średniego szczebla, co wpływa na konkurencyjność polskich firm EMS względem gospodarek zachodnich.

Konkurencja cenowa w usługach EMS jest określana jako silna, zwłaszcza ze strony producentów z krajów o niższych kosztach pracy, niemniej dawniej też taka była, czyli producenci nauczyli się z nią żyć.

Ogromną przewagą firm EMS jest możliwość wytworzenia całego wyrobu w jednym miejscu i w oparciu o jednego partnera, począwszy od zakupu elementów elektronicznych, płytek i materiałów, jak lakiery, silikony, szablony, na montażu finalnym obudowy, programowaniu, uruchomieniu urządzeń oraz badaniach w komorach temperaturowych i EMC kończąc. Zbudowanie kompetencji w firmie w tak szerokim zakresie i utrzymywanie ich jest bardzo kosztowne, stąd zlecenia do kooperantów stają się naturalną konsekwencją tego, aby zapewnić zaawansowanie technologii i utrzymać koszty w ryzach.

W ostatnim kwartale 2023 roku widoczne jest osłabienie zamówień z rynku krajowego. Niestety koniunktura mocno zwolniła, co widać we wszystkich wskaźnikach opisujących stan gospodarki. Na szczęście ten dołek jest kompensowany długotrwałymi zamówieniami ze strony klientów zagranicznych.

Harmoniczny rozwój branży ems trwa już 2 dekady

Branża EMS w Polsce cały czas się rozwija, a najważniejsze czynniki sprzyjające rozwojowi krajowego rynku usług to oczywiście niższe koszty pracy, co przekłada się na tańsze usługi w Polsce niż w krajach Europy Zachodniej i Skandynawii. Liczą się też wysokie kompetencje naszej kadry, niezła wiedza na temat technologii produkcji, dobra jakość i rzetelność krajowych firm. Kolejny czynnik to korzystna lokalizacja Polski pomiędzy Europą Zachodnią a Azją. Pozytywnie oddziałuje także wzrost znaczenia kooperacji w produkcji elektroniki na całym świecie, będący wynikiem rosnącego znaczenia specjalizacji, jak i wzrostu stopnia skomplikowania.

Polskie firmy zaczynają powoli odnosić korzyści ze zwiększających się kosztów w firmach azjatyckich oraz ryzyka polityczno-gospodarczego związanego z uzależnieniem się od tamtejszych dostawców. Skutkiem są powroty produkcji na rynki macierzyste lub bliskie geograficznie i w tym kontekście jesteśmy tutaj dobrą alternatywą. Te procesy nasiliły się po pandemii i problemami z dostawami podzespołów. One okazały się katalizatorem przyspieszającym te ruchy biznesowe opisywane terminem reshoring.

Pandemia zmieniła też jeden z głównych paradygmatów związanych z produkcją urządzeń elektronicznych, który mówił, że duże serie (wolumenowe) produkujemy tanio w Azji, a na rynku lokalnym prototypy oraz te średnie i krótkie. To już historia.

Drugi czynnik to dostęp do nowoczesnej technologii. Bez względu na wielkość firmy i jej potencjał produkcja wymaga sięgania po nowoczesne rozwiązania w tym najbardziej zapewniające miniaturyzację lub takie, które sprawdzą się w trudnych warunkach środowiskowych. Wytwarzanie wymaga użycia drogich maszyn, które w wielu przypadkach są poza zasięgiem producentów zwłaszcza tych mniejszych, nie mówiąc o startupach. Inwestycja we własny park maszynowy i budowanie organizacji produkcyjnej, nie tylko wymaga kapitału, ale również kompetencji i wiedzy organizacyjnej, planistycznej oraz inżynieryjnej. Bardzo często takie firmy nie będą w stanie wykorzystać w pełni mocy produkcyjnej, a koszty inwestycji, budynku oraz zatrudnienia trzeba pokryć, nawet jeśli zamówień nie ma.

Liczy się też elastyczność, którą zapewniają firmy EMS, a więc możliwość wytwarzania krótkich serii w różnych technologiach, wariantach, czyli bez ograniczeń wynikających z własnego parku maszynowego. Elastyczność techniczna i terminowa jest jednym z ważniejszych powodów, dla których z producentami EMS współpracują też firmy posiadające własne linie produkcyjne, bo dzięki kooperacji likwidują zatory terminowe i mają dostęp do innych technologii.

Usługi EMS pozwalają skupić się firmie na rozwoju produktu, a więc głównej wartości firmy. Przy dzisiejszym poziomie innowacyjności i rozwoju technologicznym cały wysiłek powinien być poświęcony na produkt, bez tracenia energii i kosztów na zarządzanie produkcją.

Krajowy EMS realizuje coraz więcej zleceń zagranicznych

Po zlecenia zagraniczne sięga coraz więcej firm, często jest to dla nich kolejny krok w rozwoju, gdy rosnący potencjał, większe doświadczenie, park maszynowy pozwalają sprostać wymaganiom tamtejszych klientów. Pomaga w tym procesie to, że producenci z Europy Zachodniej i Skandynawii szukają partnerów na naszym rynku i są zainteresowani współpracą. Europa Środkowo-Wschodnia stała się dla nich atrakcyjnym regionem do transferu produkcji: kompetentnym, tańszym i bliskim, a także stabilnym i przewidywalnym, jeśli chodzi o biznes. Udział zleceń eksportowych waha się w bardzo szerokich granicach, od pojedynczych projektów po znaczącą większość. Dla wybranych firm EMS praca na rzecz klientów z zagranicy stała się w biznesie specjalizacją tak dużą, że niekiedy firmy te nie przejawiają nawet widocznej aktywności na rynku polskim.

Cały czas trwa konkurencyjna walka na ceny zwłaszcza wśród tych przedsiębiorstw, które koncentrują się na rynku krajowym, stąd często wyjście poza granice uwalnia od tego ciągłego problemu.

Dostępność specjalistów cały czas jest problemem

Szybki rozwój elektroniki, w tym branży EMS powoduje, że coraz trudniej o specjalistów niezbędnych do obsługi skomplikowanych urządzeń. Braki w personelu średniego szczebla są bolesne, bo krajowe szkolnictwo nie kształci uczniów o takiej specjalności i w praktyce wiedzę i doświadczenie zdobywa się podczas pracy zawodowej. Brakuje specjalistów średniego szczebla, którzy potrafią nie tylko obsługiwać maszyny, ale rozumieją dziejące się procesy i znaczenie ich dla jakości. Oznacza to, że kształcenie jest procesem w dużej mierze opartym o zasoby wewnętrzne firm produkcyjnych i tym samym staje się procesem długotrwałym. Seminaria branżowe oraz szkolenia pod auspicjami IPC mają znaczenie uzupełniające i nie zmieniają ogólnej wymowy, że kompetentną kadrę trzeba sobie wypracować. Produkcja elektroniki i procesy związane z montażem podzespołów nie są proste. O jakości, którą wszyscy są zainteresowani, decyduje wiele szczegółów, stąd trzeba znać się na technologii i na elektronice. Specjalistów takich nie ma wielu i problem z dostępnością kadr spędza z sen z oczu zarządom. Jest to także temat poruszany w komentarzach towarzyszących naszym ankietom. Tak było też i tym razem.

Usługi kompleksowe nieustannie są pożądane przez rynek

Kompleksowość w produkcji EMS to pełny wachlarz usług produkcyjnych, a więc poza montażem także operacje takie jak pokrywanie lakierem, obudowa i montaż mechaniczny, pakowanie i wysyłka, przygotowanie okablowania oraz montaż serii prototypowej. Niemniej wychodząc poza ten obszar, jest to z pewnością także dostawa płytek drukowanych, pomoc w projektowaniu lub wręcz zaprojektowanie urządzenia, wykonanie niezbędnych badań pod kątem bezpieczeństwa użytkowania i kompatybilności elektromagnetycznej. Na koniec trzeba powiedzieć też o dostawie kompletu podzespołów, gdyż akurat ta część staje się ostatnio bardzo ważna i stanowi nierzadko o przewadze konkurencyjnej jednej firmy nad drugą. Podzespoły stanowią dość dużą część kosztów produkcji urządzenia elektronicznego. Dokładny udział zależy od stopnia skomplikowania i zaawansowania technologicznego, ale można szacować, że jest to od 50 do 75%. To bardzo dużo, przez co nawet małe oszczędności w tym obszarze są w stanie przynieść więcej efektu niż gdzie indziej. Z drugiej strony koszt zaopatrzenia w podzespoły jest spory, bo wymaga zaangażowania pracy działu zaopatrzenia, opłacenia kosztów wysyłki i wielu podobnych aspektów. Stąd przerzucenie tego zadania na kooperanta, nawet jeśli nie obniży kosztu BOM, to zdejmie sporo pracy.

Jakość jest podstawą dla biznesu

Najważniejszym wymogiem stawianym przed firmą usługową z obszaru EMS przez cały czas jest wysoka jakość. Kontrola jakości musi być potwierdzona poprzez AOI, X-Ray i odpowiednie testowanie. Klienci zwracają ponadto uwagę na przestrzeganie zasad ochrony ESD oraz utrzymanie standardów jakości gwarantowanych przez ISO/IPC.

Elementem walki o jakość jest też zwiększająca się popularność lakierowania i zalewania płytek. Klienci zwracają ponadto uwagę na przestrzeganie norm i stosowanie się do standardów IPC. To wszystko są atrybuty zaawansowania technologicznego i wysokiej jakości w produkcji, na które się zwraca uwagę. W przypadku montażu kontraktowego zawsze jakość będzie wiodącym tematem w branży.

Popularnym tematem związanym z jakością jest dzisiaj traceability. Terminem tym określa się możliwość prześledzenia drogi produktu, od momentu jego powstania z surowców do momentu, gdy trafi on do ostatniego klienta w łańcuchu dostaw. Znając historię danego towaru, jesteśmy w stanie odszukać dostawcę komponentów lub surowców, które mają wpływ na np. obniżenie jakości naszego produktu, wezwać do serwisu innych właścicieli urządzenia wykonanego z tych samych komponentów itd. Obowiązek śledzenia historii produktów spoczywa m.in. na producentach z branży farmaceutycznej i motoryzacyjnej. Okazuje się jednak, że wiele firm, które nie mają takiego obowiązku, same dla swojego bezpieczeństwa decydują się na wdrożenie systemu traceability, w tym wiele firm elektronicznych.

Ochrona antystatyczna i elektromagnetyczna – materiały i urządzenia

Asortyment środków ochronnych dostępnych na rynku jest bardzo szeroki, zatem można sobie wyobrazić, że użycie wielu różnych z nich da dobry wynik. Tak będzie, ale koszt takiego rozwiązania może stać się nieakceptowalny. Z tych przyczyn konieczne jest znalezienie kompromisu między liczbą zabezpieczeń a skutecznością ochrony. Do tego potrzebna jest wiedza inżynierska, doświadczenie wyniesione z wielu wcześniejszych lat pracy, wsparcie producenta materiałów i komponentów, aparatura itd. To dostarczają kompetentni dostawcy produktów, natomiast obowiązki nabywcy to stosowanie się do zaleceń, planów wymian i konserwacji, poddawanie audytom, ale przede wszystkim rzeczywista chęć, aby problem rozwiązać rzetelnie.

Świadomość zagrożeń stale się polepsza

Coraz więcej firm świadczących usługi EMS i producentów OEM ma świadomość zagrożeń wynikających z braku ochrony przed ESD. Duży nacisk kładą na ochronę firmy zagraniczne mające produkcję w Polsce. Jednak nadal firmy polskie, a zwłaszcza producenci, którzy zajmują się produkcją we własnym zakresie, nie przywiązują wagi do ochrony przed ESD, czasami nawet ze względu na koszty z niej rezygnują. Mimo że wiele tych firm może się poszczycić latami działalności i wydawałoby się, że ze świadomością rynku nie powinniśmy mieć problemów, ale niekoniecznie się to potwierdza. Jak sygnalizowano nam w ankietach, firmy elektroniczne często traktują ochronę ESD jako zło konieczne, i podchodzą do audytów i kontroli ESD bardziej dla pozyskania dokumentu niż faktycznej potrzeby ochrony swoich produktów przed ESD, najlepiej jak najniższym kosztem. Co więcej, na rynku jest coraz więcej wyrobów słabej jakości, które dają pewne wrażenie ochrony przed ESD, ale nie zapewniają wymaganych parametrów czy zgodności z normami, a więc w praktyce są nieskuteczne.

Niestety jakość materiałów antystatycznych jest niełatwa do zweryfikowania, zwłaszcza w długim okresie, czyli po pewnym czasie eksploatacji. Pomiar ich właściwości wymaga posiadania specjalistycznych mierników, co przy niewielkiej skali działalności wielu firm nie jest opłacalne. Stąd w typowym przypadku dokonuje się jedynie prostych kontroli skuteczności ochrony za pomocą testerów.

Nie jest to złe podejście, gdy używa się pewnych jakościowo materiałów, produktów renomowanych firm, które mają zaplecze badawcze i kontrolują na bieżąco to, co sprzedają, oraz gdy przestrzega się zaleceń w zakresie czasu używania, harmonogramu wymian, a w przypadku odzieży planu konserwacji. Jest słuszny balans między zachowaniem skuteczności ochrony a wydatkami. Niemniej nie wszystkie produkty są jakościowe, pochodzą od dobrych marek i wiodących dostawców. Jest wiele materiałów azjatyckiej produkcji o miernych parametrach lub trwałości. Na dodatek łańcuch dostaw jest skomplikowany, bo jak wiadomo, rzeczywisty producent w Azji jest nierzadko ukryty w sieci powiązań kooperantów i agencji handlowych. To samo dotyczy marek produktów, które często firmują różne towary, a powiązanie między marką i producentem bywa całkiem nieokreślone. Na dodatek materiały ochronne nierzadko nie są znakowane, przez co całe powiązanie konkretnego towaru z marką i producentem staje się wręcz niemożliwe do ustalenia.

Skutkiem takich zależności jest to, że jakość dostaw może się znacznie wahać i doskonale wiadomo, że pierwsze zamówienia często są jakościowo dobre i sugerują, że dostawca jest pewny a produkty bez zarzutu, potem jakość potrafi się pogorszyć, a odbiorca może nie zauważyć tego pogorszenia, bo w pamięci ma to, że sprawdzał wiele razy wcześniej i nic złego nie wykrył.

Elektroniczny handel, internetowe platformy sprzedaży obejmujące cały świat są niesamowitym wynalazkiem dającym dostęp każdemu do ogromnej liczby źródeł zaopatrzenia i towarów. Problem, jaki się z tym wiąże, to taki, że dostęp mają wszyscy, przez co potem materiały ochronne często są sprzedawane przez firmy bez kompetencji z tego obszaru techniki, a dodatkowo nie wiadomo w praktyce, kto kryje się za ofertą i jak będzie reagować na ewentualne problemy. Być może nie będzie reagować w ogóle, bo kiedy się one pojawią, dostawca zniknie lub zmieni nazwę na inną.

Koordynator ESD, czyli osoba odpowiedzialna za ochronę

Panowanie nad ochroną antystatyczną wymaga nie tylko produktów (materiałów) oraz aparatury (urządzeń), ale także odpowiedniej świadomości pracowników, którzy muszą widzieć sens i potrzebę stosowania się do zaleceń i reguł. W idealnym przypadku pracownicy powinni rozumieć też zjawiska fizyczne związane z elektrycznością statyczną, aby zdawać sobie sprawę z tego, jak ich działania i praca powiązane są z zagrożeniami.

Bez takiej świadomości inwestowanie nawet w najbardziej wyrafinowane środki ochronne nie ma większego sensu, gdyż jak w wielu innych dziedzinach najsłabszym elementem całego połączonego ze sobą łańcucha zależności okazuje się zazwyczaj pracownik i jego podejście do obowiązków zawodowych.

Ponieważ trudno jest zbudować świadomość całej kadry, a na dodatek zawsze są jakieś odejścia z firmy oraz nowo zatrudnione osoby, ten ciągły problem usiłuje się rozwiązywać, powołując koordynatora ESD w firmie. Jest to taka osoba, która ma obowiązek pilnowania, aby ochrona antystatyczna działała. Czyli, aby stosowane były właściwe środki zabezpieczające, aby były one dobrej jakości i używane zgodnie w zaleceniami producenta oraz aby pracownicy stosowali się do reguł.

Koordynator ESD z pewnością poprawia warunki w omawianym zakresie, niemniej liczy się też umocowanie tej osoby w strukturze przedsiębiorstwa. Koordynator będzie skuteczny, gdy to, co robi i sygnalizuje wyżej, nie trafi w próżnię i stanie się przyczyną do korekt działań. Bagatelizowanie zabezpieczeń, brak adekwatnych działań na zgłaszane problemy wywołuje pozorny spokój, który trwa do momentu, kiedy firmy nie odniosą strat z tym związanych. Wówczas dopiero okazuje się, że zalecenia i procedury związane z ochroną produkcji mają sens i nie są tylko niepotrzebną uciążliwością.

Małe i złożone równa się bardziej wrażliwe

Ochrona realizowanej produkcji i wytwarzanych urządzeń przed narażeniami ze strony wyładowań elektrostatycznych oraz zaburzeniami elektromagnetycznymi staje się coraz bardziej istotna, gdyż urządzenia są coraz bardziej wrażliwe: bardziej skomplikowane i złożone wewnętrznie, oparte na zaawansowanych technologiach procesowych, pracujące przy niższych poziomach napięć itd. Podatność nowoczesnych układów elektronicznych na uszkodzenia jest tym samym większa niż wtedy, gdy standardem było zasilanie 12/5 V. Układy półprzewodnikowe pracują obecnie przy niskich napięciach znamionowych, pobierają znacznie mniejszą moc niż kiedyś i są wielokrotnie bardziej złożone. Skutkiem tych procesów jest ich znacznie większa podatność na wyładowania, wymuszająca skuteczniejszą ochronę. Ponadto warto zauważyć, że mówiąc o ochronie elementów, najczęściej myśli się o półprzewodnikach, bo są one najdelikatniejsze, ale wraz z malejącymi rozmiarami obudów, ochrona antystatyczna dotyczy teraz również podzespołów pasywnych. One nie mają już tak dużej objętości, aby ich zdolność do pochłaniania energii wyładowania była taka, jak dawniej w dużych komponentach THT.

Szeroka i kompleksowa oferta produktowa

Materiały do ochrony antystatycznej możemy podzielić na trzy grupy. Pierwsza to środki ochronne dla pracowników, czyli odzież, obuwie, rękawiczki, opaski, maski. Druga grupa to materiały chroniące proces produkcyjny, czyli maty, podłogi, pojemniki, meble ESD i inne elementy wyposażenia stanowisk pracy. Trzecia grupa to z kolei produkty do ochrony urządzeń, a więc opakowania, takie jak folie, torebki strunowe, pianki, pudełka itd. Drugi nurt produktów związanych z ochroną antystatyczną stanowią podzespoły, głównie diody, warystory i iskierniki gazowe. Ich rynkowe znaczenie jest znacznie mniejsze, gdyż większość wrażliwych elementów elektronicznych, w tym praktycznie wszystkie układy scalone, ma obecnie zabezpieczenia antystatyczne wbudowane wewnątrz.

Podobny podział na dwie grupy produktowe widoczny jest w przypadku wyrobów przeznaczonych do zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej, gdzie oferta materiałów (pianek, uszczelek, ekranów) towarzyszy podzespołom dyskretnym takim jak filtry i ferryty. Na rynku jest coraz więcej uszczelek, taśm, koszulek, osłon, siatek. Rośnie liczba kształtów, typów, różniących się stopniem tłumienia i przeznaczeniem. Niemniej proces ograniczenia emisji elektromagnetycznej jest dzisiaj nieodłączną częścią każdego etapu pracy inżynierskiej nad układem elektronicznym. Zasada jest taka, aby stosować takie rozwiązania układowe, aby większość niezbędnego tłumienia zapewniał już sam projekt, tj. wielowarstwowa płytka, odpowiednio rozmieszczone elementy i jak najrzadziej sięgać po dodatkowe podzespoły zewnętrzne. Konieczność wbudowania zabezpieczeń na późniejszych etapach życia produktu to kosztowne próby rozwiązania kłopotów związanych z brakiem kompatybilności elektromagnetycznej. Takie działania ostatecznie wpływają często bardzo negatywnie na budżet projektu, gdzie ostateczny koszt produktu jest dużo wyższy, niż początkowo zakładano. Stąd część produktowa związana z ochroną elektromagnetyczną wartościowo i znaczeniowo jest znacznie mniejsza od antystatyki. Najbardziej dotyczy to sprzętu profesjonalnego (lotnictwo, wojsko, medycyna).

Obwody drukowane

Płytek drukowanych stale potrzeba jest coraz więcej, bo rośnie liczba firm zajmujących się elektroniką, a na rynku jest więcej urządzeń, zatem w produkcji trzeba zapewnić powtarzalność i wydajność. To nie wszystko – oprócz zaawansowaniu technologii coraz więcej uwagi poświęca się powtarzalnej jakości, bo nieprawidłowy obwód drukowany może spowodować duże straty finansowe i wizerunkowe. Płytka determinuje wiele cech urządzenia i możliwości aplikacyjnych i niezmiennie od dziesiątek lat jest w centrum uwagi konstruktorów.

Rynkowi obwodów drukowanych w Polsce sprzyja ogólny rozwój branży elektronicznej, a zwłaszcza powstawanie małych i średnich firm produkujących specjalistyczne urządzenia przemysłowe i użytkowe i wszystkie nowe trendy takie jak IoT. Firmy takie często są też beneficjentami środków z wielu funduszy i programów rozwojowych dostępnych w UE, które pozwalają na sfinansowanie wydatków na innowacje.

Coraz szybciej rośnie zaawansowanie płytek drukowanych

Przez wiele lat obwody wykraczające technologicznie poza sztywne płytki jedno- i dwustronne były w zasadzie tylko niszą i ciekawostką. Płytki wielowarstwowe były drogie, ich produkcja trwała długo, a firm, które zajmowały się ich produkcją, nie było wiele. Dzisiaj to już jest historia i warunki są zupełnie inne.

Wszystkie globalne trendy zmieniające światową elektronikę, a więc IoT, komunikacja bezprzewodowa, elektronika mobilna oraz noszona, prowadzą do coraz większej miniaturyzacji i szybkiego wzrostu wymagań technologicznych w zakresie obwodów drukowanych. To tworzy ogromną potrzebę użycia płytek wielowarstwowych, gdyż one pozwalają na miniaturyzację. A ponieważ takich aplikacji jest bardzo dużo, odpowiadający popyt rynku pozwala producentom na inwestycje w technologię. Z podobnych przesłanek ciągle zwiększa się zainteresowanie obwodami sztywno-giętkimi i elastycznymi oraz obwodami HDI. W wielu urządzeniach obwody drukowane to bardzo skomplikowane projekty na małych powierzchniach, gdzie odległości pomiędzy ścieżkami, padami i ringami są coraz mniejsze (nawet 3-milsowe). Pojawiają się również potrzeby w zakresie ślepych i zagrzebanych przelotek, niestandardowe grubości laminatów i miedzi (cieńsze laminaty, grubsza miedź). W przypadku projektów do układów dużej mocy liczy się też dostępność laminatu o wyższej wartości dopuszczalnej temperatury pracy (temperatury szklenia).

Nowe podzespoły determinują procesy produkcyjne

Zmiany technologiczne na rynku płytek drukowanych wywołują w dużej części nowe podzespoły. Są one coraz mniejsze, bo w ten sposób zapewnia się miniaturyzację, niższe koszty i wiele innych istotnych parametrów urządzeń. Obudowy bezwyprowadzeniowe typu BGA z rastrem rzędu 0,4 mm nie są dzisiaj wytworem wyobraźni. Konstruktorzy mają też coraz mniej możliwości wyboru obudowy dla poszczególnych chipów. Często nowe serie są dostępne w dwóch wersjach, z czego obie są bardzo małe. Skutkiem jest konieczność stosowania płytek wielowarstwowych, zagrzebanych przelotek i innych nowinek, bo przy gęstym rastrze nie da się przeprowadzić ścieżek między padami.

W ostatnich latach producenci półprzewodników wycofali z ofert wiele bardziej klasycznych obudów układów i pozostawili tylko wersje BGA o małych rastrach. Powodem były ograniczone moce produkcyjne i duży popyt rynku, który zmusił do rezygnacji z zamykania chipów w obudowach większych lub droższych w produkcji. To musi oddziaływać na sektor PCB, bo kupujący układy scalone mają dzisiaj mniejszy wybór, a obwody drukowane muszą się do tego dopasować.

Jakość płytki drukowanej była i jest bardzo istotna

Płytka drukowana jest bazą dla większości urządzeń elektronicznych i jej wykonanie rzutuje na całe urządzenie. Im większe upakowanie, im więcej elementów, połączeń, warstw, otworów i przelotek, cieńsze ścieżki, trudniejsze warunki termiczne pracy, tym zagadnienie jakości jest bardziej zarysowane. Kluczowa jest również jakość pokrycia powierzchni zarówno cyną, jak i złotem, gdyż muszą zapewnić dobrą lutowność. Doskonale wykonany obwód drukowany w przypadku prototypu jest zagadnieniem kluczowym, ponieważ w przeciwnym przypadku szukanie usterki staje się bardzo trudne. Czy jest nim błędny projekt układowy? Źle zaprojektowania mozaika przerwa w połączeniu, czy też montaż został wykonany nieprawidłowo? Czynników takich można wymienić wiele i jedynym skutecznym rozwiązaniem jest ograniczanie ich wpływu, m.in. przez użycie najlepszej możliwej i przetestowanej elektrycznie w 100% płytki.

W temacie płytek z importu nic się nie zmienia

Płytki importowane z Chin to temat, którym branża PCB żyje od lat. Produkcja obwodów drukowanych jest bezsprzecznie droga i wymagająca od przedsiębiorcy ponoszenia dużych nakładów inwestycyjnych na urządzenia. Wiele procesów technologicznych w PCB zalicza się do tzw. mokrych, a substancje wykorzystywane są szkodliwe dla zdrowia i środowiska naturalnego. Wymagania prawne nadkładają na producentów liczne obowiązki związane z przechowywaniem, wykorzystywaniem, utylizacją. Drogie są materiały, a więc laminaty i chemia, przez co koszty produkcji są znaczące i wymagają od producenta działania w odpowiednio dużej skali, aby całość biznesu zamknęła się na plusie.

Duża skala działania jest też wymagana z uwagi na to, że rynek elektroniki szybko się zmienia po stronie technologii i płytki drukowane muszą być coraz bardziej zaawansowane. Oznacza to cieńsze ścieżki, przelotki o mniejszych wymiarach, więcej warstw w laminacie, precyzyjniejszą obróbkę mechaniczną, lepszą ochronę powierzchni, przy jednocześnie zachowanej powtarzalności i wysokim uzysku produkcyjnym.

To oczywiście nie wszystko, bo lista wymagań, jakie klienci kierują dzisiaj do producenta obwodów, to nierzadko koncert życzeń. Czasy, gdy płytka służyła po prostu do połączenia elektrycznego między elementami, to zamierzchła przeszłość. Wraz z komunikacją bezprzewodową, szybkimi układami cyfrowymi, oświetleniem ledowym, energetyką, definiowane są co chwilę nowe potrzeby.

Płytki importowane z Chin okazały się ważne w skali całego świata, bo tamtejsi producenci postawili na dużą skalę działania i na początku nie musieli się tak przejmować środowiskiem naturalnym. Zapewniły też dostęp do zaawansowanych technologii w PCB, których w kraju nie było i nierzadko nie ma do dzisiaj. W tym aspekcie obwody importowane są dla rynku cenne i pożyteczne. Z czasem okazało się, że tamtejsi producenci konkurują z resztą świata także w prostych obwodach i ta konkurencja stała się w biznesie poważnym wyzwaniem.

Współpraca producentów urządzeń z dostawcami PCB

Zmiany na rynku PCB zachodzą bardzo wolno i krajobraz firm przez lata pozostaje niezmienny. Za ten efekt w dużej mierze odpowiadają klienci kupujący obwody drukowane. Ich przywiązanie do poszczególnych producentów jest bardzo duże i w efekcie migracje od jednego dostawcy do drugiego są relatywnie niewielkie. Jeśli tylko dostawca jest w stanie zachować wysoką i powtarzalną jakość wykonania oraz dobrą obsługę i ma kompetencje techniczne, to drobne niedogodności czy różnice w cenie nie są w stanie spowodować odejścia do konkurencji. Przyczyną inercji jest ryzyko związane z koniecznością ustalenia szczegółów w zakresie formatów plików i dokumentacji, szczegółów związanych z panelizacją, obróbką mechaniczną lub też z ograniczeniami procesowymi i technologicznymi.

Te związki z czasem stają się jeszcze głębsze, bo zakres usług jest coraz szerszy, głównie w zakresie montażu. Jest w tym sens, bo możliwość zamówienia w jednej firmie całego urządzenia w ramach kompleksowej usługi produkcyjnej z roku na rok jest coraz bardziej oczekiwana na rynku i popularna. Powodów jest wiele: wygoda, niższe koszty, jeden dostawca, który odpowiada za całość produkcji, a także wiele innych problemów kadrowych, organizacyjnych, kłopoty z zaopatrzeniem, a także często skala działania na tyle niewielka, aby inwestycje w park maszynowy były uzasadnione. W efekcie takich procesów firmy zajmujące się montażem zapewniają klientom obwody drukowane, a wielu producentów płytek rozszerza ofertę o montaż. Wszyscy razem dają ponadto możliwość zajęcia się kupnem elementów elektronicznych. Można wskazać minimum kilka przypadków, że producent PCB na tyle rozwinął działalność w zakresie usług montażowych, że przestał produkować płytki lub znacząco ograniczył skalę działań i zajął się importem.

W przypadku zleceń PCB + montaż cena jednostkowa płytki nie odgrywa tak dużej roli. Natomiast jest istotna kompleksowość usługi: PCB, kompletacja elementów, montaż i testy oraz doradztwo/wsparcie techniczne. W takich przypadkach klienci naciskają również bardzo na czas wykonania całości usługi, ale ten, kto będzie w stanie zapewnić im dobry serwis, zdobywa zlecenie.

Urządzenia technologiczne do produkcji elektroniki

Im większe skomplikowanie urządzeń, złożoność, upakowanie komponentów na płytkach, im trudniejsze środowisko i warunki pracy, gęstość mocy i podobne czynniki, tym sprzęt trudniej wyprodukować, a jednocześnie wymagania jakościowe są bardziej istotne. Z tej przyczyny od wielu lat głównym kierunkiem rozwoju branży elektronicznej jest wzrost zaawansowania technologii przy zachowaniu wysokiej jakości procesów (produkcji, kontroli, serwisu, obsługi posprzedażnej) dla produktów oraz usług. Aby to było możliwe, konieczne są nowoczesne i dobre narzędzia rozumiane jako całość infrastruktury przedsiębiorstw. Wraz z pogłębiającą się i stale rosnącą złożonością i miniaturyzacją elektroniki, gdzie szczegółów często nie widać już gołym okiem, znaczenie posiadania zaawansowanego sprzętu stale się zwiększa.

Oczywiście centrum produkcji cały czas tworzą: sitodrukarka do pasty, automat pick-and-place i piec lutowniczy, ale ten zestaw już dawno przestał być wystarczającym minimum. Komponenty trzeba przechowywać w odpowiednich warunkach, mieć możliwości ich policzenia, procesory trzeba zaprogramować, po montażu płytkę trzeba umyć, a potem polakierować lub zalać żywicą w obudowie. Działanie układu wymaga przetestowania, nakładanie pasty trzeba sprawdzać, najlepiej w trzech wymiarach, a inspekcją rentgenowską warto zajrzeć w miejsca niedostępne dla kamer i oczu. Inspekcja optyczna montażu to też dzisiaj jest już standard.

Dla potrzeb zapewnienia elastyczności warto mieć w firmie dwie linie produkcyjne, a gdy zleceń jest jeszcze więcej, to nawet trzy nie będą przesadą. Wydzielone stanowiska do reworku, sprzęt do prototypowania też staje się z czasem czymś naturalnym w przedsiębiorstwie. Kilka linii produkcyjnych umożliwia także optymalizację działań, bo niektóre urządzenia ukierunkowane są na wykonywanie dużych jednakowych serii, inne mają małą wydajność, ale za to łatwo się je przestawia, więc są one wygodne do drobnych zleceń i prototypów.

Przy jeszcze większej skali działania park maszynowy wzbogacany jest o urządzenie do wycinania szablonów niezbędnych do nakładania pasty lutowniczej. 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.

Liczba urządzeń niezbędnych szybko rośnie i widok hali produkcyjnej, w której nie ma wolnego miejsca, bo stoi wiele sprzętu, wcale nie jest rzadkością.

W przypadku firm EMS znaczenie posiadania rozbudowanego, kompleksowego parku maszynowego jest większe, bo pozwala na realizację zleceń o szerszym zakresie wymagań bez wspierania się kooperacją, a więc bez dodatkowych kosztów i najszybciej jak się da. Dla producentów elektroniki, posiadających własny pion produkcji, wymagania co do infrastruktury mogą być na pewno nieco mniejsze.

W rzeczywistości park maszynowy nigdy nie tworzy zbioru skończonego. 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 lata. Pojawiają się też nowe technologie, które mają specyficzne wymagania produkcyjne i wymagają kupienia czegoś pod ich kątem, np. maszyny do dozowania i zalewania, wylewania uszczelek, montażu komponentów na podłożach elastycznych i innych. Z reguły park maszynowy rośnie razem z firmą, bo kolejne inwestycje determinują nowe zlecenia, klientów, produkty oraz potencjał finansowy.

Większa wydajność i automatyzacja

Produkcja urządzeń elektronicznych jest coraz bardziej zautomatyzowana i sukcesywnie udział operacji, które muszą być wykonane ręcznie, maleje. Wynika to przede wszystkim z chęci zapewnienia jakości przy niskich kosztach wytwarzania, a także odpowiednio dużej wydajności. Automatyzacja to dzisiaj wykorzystanie robotów do lutowania, skręcania obudowy, montażu wyświetlacza i testowania gotowych konstrukcji. Im więcej robotyzacji i automatyzacji, tym oczywiście zapotrzebowanie na pracę ręczną w przeliczeniu na pojedynczy produkt stopniowo maleje, co prowadzi do ograniczenia liczby wymaganych stanowisk roboczych i także wymaganych narzędzi.

Koszty pracy cały czas rosną, a na domiar złego na rynku brakuje pracowników technicznych średniego szczebla, którzy stanowią trzon obsady kadrowej na produkcji. Nawet jeśli automatyzacja i robotyzacja oznaczają dla firmy większe wydatki na początku, w ostatecznym rozliczeniu zakup automatów może być opłacalny. Tym tropem poszło już w Polsce wiele firm.

Mimo wielu wcześniejszych zapowiedzi wiele procesów produkcyjnych realizowanych jest ręcznie. Komponenty THT nie zniknęły z płytek drukowanych, a montaż dużych elementów, złączy, transformatorów, ekranów, podzespołów mocy, wyświetlaczy wymaga zaangażowania operatora. Nawet gdyby ich montaż SMT był możliwy, bo automaty dokonują dzisiaj cudów, to i tak z punktu widzenia dostępności podzespołów każdy producent musi utrzymywać stanowiska pracy ręcznej.

W tym kontekście roboty współpracujące (coboty), które nie wymagają tworzenia specjalnych stref bezpieczeństwa oddzielających je od ludzi, wydają się szczególnie perspektywiczne. W ostatnich latach takich robotów pojawiło się na rynku bardzo wiele, na skutek konkurencji i rosnącego rynku ceny przestały być szokująco duże. Integrację w procesie ułatwia również oprogramowanie, które nie wymaga specjalnych umiejętności ani też poświęcenia dużej ilości czasu.

Od robotyzacji nie ma odwrotu, niemniej ostatni okres w mniejszym stopniu sprzyja takim inwestycjom. Wydatek związany z robotem jest kalkulowany i do zaakceptowania, gdy urządzenie to będzie działać jak najdłużej, najlepiej w trybie ciągłym. Do tego potrzebne są zlecenia produkcyjne, nic więc dziwnego, że w gorszym okresie plany robotyzacji są odkładane na później.

Miniaturyzacja wymusza rozwój

Szybki i wielotorowy rozwój branży elektroniki jest jednym z czołowych czynników prorozwojowych dla branży produkcji urządzeń elektronicznych (obojętnie czy dla firm EMS lub firmy z produkcją własną) i tezę tę potwierdzają również nasze badania ankietowe. Bez względu na to, czy chodzi o sprzęt przemysłowy, medyczny, wojskowy czy też elektronikę konsumencką w tym sprzęt mobilny, na rynku jest coraz więcej urządzeń relatywnie małych i jednocześnie bardzo skomplikowanych. Można powiedzieć, że poziom złożoności wszystkich produktów z roku na rok się powiększa. Na płytkach drukowanych jest coraz ciaśniej, elementy są coraz mniejsze, ścieżki cieńsze, a połączeń jest coraz więcej. Wiele elementów elektronicznych jest obecnie tak małych, że wielkością przypominają ziarenka maku. Nie ma od tego odwrotu, gdyż nowoczesne aplikacje IoT, układy czujnikowe lub pomiarowe muszą być małe, aby ich aplikacja miała sens.

Takie procesy silnie oddziałują na branżę produkcji elektroniki, gdyż firmy muszą brać pod uwagę przy planowaniu działalności takie zjawiska jak wzrost miniaturyzacji. W przypadku własnej produkcji pole manewru jest teoretycznie szersze, gdyż decyzje w zakresie obsługiwanej technologii firma podejmuje sama, kupując dane podzespoły, wybierając obudowy. Producent EMS musi brać pod uwagę, że nastąpi moment, gdy zlecenie będzie zawierało podzespoły w obudowach 0201, 10005 lub w dowolny inny sposób wykraczało poza to, z czym radzą sobie jego maszyny. I musi być do tego gotowy.

Wydarzenia ostatnich dwóch lat związane z niedostępnością podzespołów uwypukliły znaczenie tych zjawisk, bo wiele starszych typów elementów elektronicznych wycofano z użycia po to, aby zwolnić moce produkcyjne na nowe. Ograniczono też liczbę wariantów dostępnych obudów, preferując te mniejsze, a więc tańsze i bardziej przyszłościowe, a rezygnując z większych, kosztowniejszych, mniej perspektywicznych. W ten sposób rynek przyspieszył z miniaturyzacją jeszcze bardziej.

Wybór urządzenia to wielowymiarowe i skomplikowane zagadnienie

Złożoność zagadnień związanych z produkcją elektroniki, duża liczba szczegółów i niuansów, które trzeba wziąć pod uwagę, wiele klas produktów, marek i alternatywnych rozwiązań powodują, dobór produktu to skomplikowane wielowariantowe zagadnienie, w którym trzeba rozważyć wiele czynników, nie tylko technicznych, ale także w zakresie możliwości finansowych inwestora.

W tak zdefiniowanym obszarze dostawca sprzętu odgrywa szczególnie istotną rolę i jest postrzegany jako ekspert w swojej dziedzinie. Z uwagi na ścisłe powiązanie z producentem i działanie jako jego autoryzowany przedstawiciel, dystrybutorzy mają dostęp do najnowszych technologii, wiedzy oraz zawsze mogą poprosić o konsultacje i pomoc w rozwiązaniu problemu klienta. Dlatego oferowane przez dostawców wsparcie techniczne w doborze, a później instalacji i w odpowiednim przeszkoleniu z obsługi jest doceniane przez klientów i ma duże znaczenie biznesowe. Dobór maszyny zawsze bazował na wiedzy, kompetencjach i rzetelności dostawcy, ale dzisiaj wymagane są jeszcze szersze horyzonty, bo ogólnie zagadnienia produkcyjne coraz bardziej się komplikują. Przez to należy rozumieć podejście nie punktowe, a więc ukierunkowane na planowaną do kupienia maszynę, ale na cały proces produkcji realizowany w skali zakładu, którego dane urządzenie będzie częścią.

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. 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.

Innymi słowy, klienci oczekują przede wszystkim kompleksowego podejścia, które nie ogranicza się jedynie do sprzedaży, ale obejmuje także doradztwo przy wyborze sprzętu, prezentację, testy urządzeń w siedzibie klienta oraz zapewnienie serwisu. To podejście staje się coraz bardziej wszechstronne i obejmuje również zagadnienia energetyczne (energochłonność urządzeń), co jest wynikiem wzrostu cen energii w ostatnich latach.