Małoseryjna produkcja pakietów elektronicznych – wyposażenie

Uwzględniając powyższe, projektowanie linii małoseryjnej produkcji elektroniki należy rozpocząć od przestrzeni, w jakiej odbywać się będzie działalność. Ze względu na wrażliwość dużej części stosowanych w branży komponentów powinna zostać wyznaczona i odpowiednio wyposażona strefa ochronna ESD (electrostatic discharge), co zmniejsza ryzyko strat związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi. Dotyczy to zarówno odpowiedniej podłogi, mebli, jak i urządzeń. Podłogi antystatyczne, jak np. te marki FORBO, dostępne są w formie płytek szybkiego montażu o boku 60 cm, które można kłaść na każdą powierzchnię, więc pokrycie nawet dość dużej strefy, a nawet jej późniejsze rozbudowywanie nie stanowi problemu.

Nasuwającym się przykładem mebli antystatycznych przeznaczonych do produkcji elektroniki jest uznana w Europie polska marka REECO. Dla małych firm i rozpoczynających działalność doskonałym rozwiązaniem mogą okazać się stoły Classic zapewniające bezpieczeństwo antystatyczne w cenach zdecydowanie niższych niż te, z jakimi spotkamy się w importowanych rozwiązaniach. Możliwości dopasowania stanowiska opartego na takim stole, ale są bardzo szerokie – konstrukcje tego typu mają charakter modułowy – co pozwala na ich dowolną konfigurację pod potrzeby danej linii produkcyjnej.

Odzież

Zanim przejdziemy do urządzeń, warto wspomnieć jeszcze o często zaniedbywanym elemencie stref ESD – odpowiednim stroju pracowniczym. Odpowiednia odzież, czyli taka o właściwościach antystatycznych – powinna być traktowana jak każdy inny niezbędny element wyposażenia. Praktyka pokazuje, że zaniedbania w tym względzie są często słabym ogniwem powodującym, że wszystkie starania włożone w odpowiednie wytworzenie i utrzymanie strefy ESD są niweczone. W tym przypadku również godnymi polecenia są produkty marki REECO. Oferta odzieży antystatycznej, znów w konkurencyjnych cenach, jest tu bardzo szeroka, co pozwala na wybór rozwiązań dopasowanych do charakteru działalności.

Stanowisko pracy ręcznej

Po zapewnieniu właściwej ochrony należy skupić się na narzędziach i urządzeniach. Jak wspominaliśmy na wstępie, kluczem jakim, ze względu na swoją specyfikę działalności, musi kierować się produkcja małoseryjna, jest elastyczność. Podstawą, poza narzędziami ręcznymi, takimi jak obcinaczki i pęsety, jest dobra stacja lutownicza. Duże znaczenie ma więc możliwość szybkiej, a najlepiej programowalnej zmiany temperatury końcówki lutowniczej i szerokiej gamy kompatybilnych grotów. Pracę przyspieszą stacje wyposażone w kilka rączek lutowniczych z różnymi końcówkami, dzięki czemu kolejne zadania mogą być realizowane bez konieczności modyfikacji narzędzi. Funkcje takie mają np. Pace ST50 lub WJS-100. Duże znaczenie dla wydajności stanowiska mają również rozlutownice – jak np. DEN-ON SC7000Z – pozwalające na wprowadzanie szybkich poprawek w lutowanych połączeniach.

Urządzenia

Wychodząc poza stanowisko pracy ręcznej, dla produkcji w małej i średniej skali dobrym rozwiązaniem mogą być półautomatyczne drukarki szablonowe jak np. TWS SR-2700. Urządzenia te wyposażone są w dwie niezależne, samopoziomujące, sterowane ciśnieniem, elektronicznie uruchamiane rakle, co pozwala na precyzyjne i bardzo wydajne rozprowadzanie pasty lutowniczej. Jednocześnie urządzenie umożliwia szybką zmianę szablonu, doskonale wpisując się w specyfikę działalności małoseryjnej.

Kolejnym krokiem, a zarazem etapem produkcji jest montaż komponentów na płytce PCB. Przebiega on z użyciem automatów typu pick & place, jak na przykład bardzo popularnego w ostatnim czasie i zarazem najszybszego na rynku (wydajność aż 31 tys. komponentów na godzinę) urządzenia Yamaha YSM 10. Znów, kierując się elastycznością produkcji, przy wyborze należy uwzględnić to, jak szybko urządzenie może być przekonfigurowane do wykonania kolejnej serii produktów. Na przykładzie YSM 10 można zauważyć, że kluczowe znaczenie ma tu intuicyjność oprogramowania i szybkość fizycznej rekonfiguracji urządzenia (np. zmiany szpul z komponentami).

Gospodarka magazynowa

W tym miejscu należy zwrócić również uwagę na zagadnienie gospodarki magazynowej. Produkcja małoseryjna wbrew pozorom może być dużo większym wyzwaniem logistycznym niż produkcja wielkoseryjna. Często wymaga ona bowiem trzymania na stanie i operowania szerokim spektrum komponentów elektronicznych. Błędy w tym procesie zarządzania prowadzą do przestojów, a w przypadku wrażliwych komponentów (np. MSD) do strat materiałowych. Z tego względu gospodarka magazynowa opiera się na nowoczesnych przedsiębiorstwach o rozwiązaniach ERP (enterprise resource planning) pozwalających na efektywne zarządzanie procesami gospodarki magazynowej. Przykładem mogą być uznane rozwiązania IEMME LZERO 3. System ten oparty jest na szafie ochronnej oraz oprogramowaniu, które umożliwia śledzenie liczby, lokalizacji i przepływu komponentów i podzespołów w zakładzie produkcyjnym. Zauważyć należy jednak, że miejsca przechowywania mogą być definiowane również poza szafą – np. w schemacie magazyn/regał/półka. Pozwala to na zarządzanie nie tylko komponentami elektronicznymi, ale również dużymi elementami – np. obudowami. W konsekwencji oprogramowanie pozwala na śledzenie stanów magazynowych i przepływu wszystkich komponentów, nie tylko tych przeznaczonych do produkcji pakietów elektronicznych. Oprogramowanie pozwala ponadto na uzyskanie pełnego archiwum danych dotyczących komponentów użytych w konkretnym pakiecie (urządzeniu), co pozwala np. na łatwe ustalenie, od którego producenta pochodził wadliwy komponent.

Wracając do linii produkcyjnej, jej zwieńczeniem jest oczywiście piec rozpływowy. Trudno o bardziej uznaną markę niż światowy lider w produkcji tych urządzeń – Heller Industries i ich fl agowy model 1707 MK5 wyposażony w 7 w pełni programowalnych stref grzewczych i 1 strefę chłodzenia. Inwestycja w urządzenie tego typu pozwoli na wykonywanie każdego rodzaju zlecenia i umożliwi sprawne przechodzenie z jednej serii produktów do następnej.

Uzupełnieniem linii są rozwiązania pozwalające na automatyzację montażu THT. Konwencjonalnie w tym procesie wykorzystuje się fale lutownicze. W przypadku produkcji małoseryjnej bardziej wydajnymi kosztowo są jednak precyzyjne roboty lutownicze, które nie wymagają nagrzewania całego tygla spoiwa i mogą być szybko przeprogramowywane z realizacji jednej serii na drugą. Najlepszym przykładem takiego rozwiązania jest robot lutowniczy REECO, którego wielu fanów lutowania sportowego miało okazję widzieć na różnych wydarzeniach branżowych w Polsce i Europie rywalizującego na czas z mistrzami w lutowaniu.

Podsumowując – rozwiązania dla produkcji małoseryjnej poza spełnianiem tych samych wymogów co dla produkcji wielkoseryjnej muszą umożliwiać elastyczną i szybką rekonfigurację linii.