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Zukunftsfähige IT-Konzepte

Elektronikproduktion 2020

Zukunftsfähige IT-Konzepte

Eine Null-Fehler-Produktion ist die Vision aller Produktionsverantwortlichen. Das gilt in besonderem Maße für Elektronikproduzenten oder 'Electronic Manufacturing Services'-Dienstleister. Gefordert sind daher IT-gestützte Steuerungs-, Fertigungs- und Qualitätssicherungskonzepte, um bei extrem hohen Taktraten gesicherte Prozessergebnisse zu erzielen, Fehlerraten in den unteren PPM-Bereich zu reduzieren sowie bei minimalen Wartungs- und Stillstandszeiten zuverlässig und effizient zu produzieren.

Bild: TCW

Neue Produkte kommen in immer kürzeren Abständen auf den Markt. Globale Beschaffungswege und die mehrere Unternehmen übergreifenden Logistikketten werden von extremen Marktzyklen aus Spitzen und Tälern mit extremen Ausschlägen beeinflusst. Letztere machen im sehr volatilen Elektronikfertigungsmarkt Planungszyklen kürzer und schwieriger. Gefordert sind Steuerungs-, Fertigungs- und Qualitätssicherungskonzepte, um bei extrem hohen Taktraten gesicherte Prozessergebnisse zu erzielen, Fehlerraten in den unteren ‚Parts per million‘-Bereich (PPM) zu reduzieren sowie bei minimalen Wartungs- und Anlagenstillstandszeiten – etwa für das Umrüsten – zuverlässig und mit hoher Bestückungseffizienz zu produzieren; lückenlos über Jahre hinweg rückverfolgbar. Dies sind die zentralen Herausforderungen der Elektronikproduktion 2020. Dienstleister aus dem Bereich Electronic Manufacturing Services (EMS) benötigen daher nicht zuletzt leistungsfähige Software, um an Hochpreisstandorten wie Deutschland wettbewerbsfähig zu bleiben und qualitativ hochwertig zu produzieren.

Systemeinsatz in vier Exzellenzgruppen

An die Bedürfnisse der Elektronikproduzenten in besonderem Maße angepasste Manufacturing Execution-Systeme (MES) können durch die Unterstützung der beschriebenen Abläufe eine zentrale Rolle für die Elektronikproduktion 2020 spielen. Damit die Fehlerquote im zwei- oder gar einstelligen PPM-Bereich liegt, müssen vier zentrale Faktoren optimal zusammenpassen: Logistik, Prozess, Qualität und Test. Angesichts von Kundenanforderungen wie lückenloser Dokumentation und Rückverfolgbarkeit aller Prozesse, relevanter Prozessdaten und deren Ergebnisse nimmt die Bedeutung klassischer Qualitätsberichte, die nur eine Rückschau auf Vergangenes ermöglichen, deutlich ab.

MES bieten sich als Werkzeug für ein aktives Qualitätsmonitoring über die Produkt-, Prozess- und Lieferqualität an. Ziel ist es, hohe Qualität zu produzieren. Entscheidend hierbei: Prozesskenndaten müssen kontinuierlich in Echtzeit überwacht und analysiert werden, um bei Abweichungen frühzeitig eingreifen zu können. Durch den Einsatz produktionsnaher IT lassen sich dazu eine Vielzahl an Messdaten über den gesamten Fertigungsprozess hinweg verfolgen.

Anhand statistischer Datenanalysen lassen sich zum Beispiel frühzeitig Trends erkennen sowie Maschinen- und Bearbeitungsparameter nachführen. So wird etwa erkennbar, bei welchem Prozessschritt die meisten Fehler entstehen, wo Rüst- und Stillstandszeiten allzu häufig auftreten. Über die Software-Umgebung kann das Störungsmanagement so effizienter gestaltet werden: Mithilfe ausgefeilter Analysetechniken können Parameter, die aus dem Ruder laufen, frühzeitig erkannt werden. Entsprechend können rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, bevor ein Produktionsstopp unvermeidlich oder Ausschuss produziert wird. Eine über die MES-Ebene realisierte Closed-Loop-Steuerung kann auf diese Weise bei sich abzeichnenden Fehlern für ein sofortiges Gegensteuern im Fertigungsprozess sorgen – eine entscheidende Voraussetzung für eine Null-Fehler-Fertigung.

Langfristig liegt das Ziel darin, so genannte ‚Cyber Physical Systems‘ im Sinne autonomer Produktionseinheiten durch das Zusammenspiel von ‚Anlagenintelligenz‘ und Software dahingehend zu realisieren, dass Produktionsprozesse sich selbst organisieren und Probleme autonom gemeistert werden können. Der Einsatz von Produktionsmanagement-Software kann zudem das effektive, kosteneffiziente und dynamische Zusammenwirken der Logistik- und Prozessketten in der Elektronikbranche unterstützen. Dabei geht die Entwicklung weg von anwenderspezifischen Produktionssteuerungssystemen, die Produktionsabläufe und Maschinenbetriebszustände lediglich visualisieren, hin zu modularen Standardsystemen, die sich im Rahmen einer kurzen Implementierungsphase durch Parametrierung oder Modifikation auf viele Betriebsfälle und die steigenden Anforderungen der OEMs erweitern lassen.

Der Einsatz von Produktionsmanagement-Software kann neben Prozessüberwachung und -steuerung in der Werkhalle selbst auch das kosteneffiziente und dynamische Zusammenwirken der Logistik- und Prozessketten in der Elektronikbranche unterstützen. Bild: IBS AG

Verschwendung im Produktionsprozess erfassen

Viele Fertigungsunternehmen wissen um Verschwendung in ihren Produktionshallen. Die Frage, wo genau Verschwendung entsteht, kann oft nicht fundiert beantwortet werden. Voraussetzung um die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu verbessern ist die Kenntnis aller Informationen, die den Produktionsprozess betreffen. Dazu bietet die IBS AG das MES IBS:Prisma an, um eine durchgängige Verbesserung des Produktionsprozesses zu ermöglichen.

Die Systemkomponenten dienen nicht nur der Planung und Steuerung, Auslastung von Maschinenkapazitäten und Ressourcen und der Steuerung von Varianten, sondern darüber hinaus auch der Reduzierung von Lagerbeständen, Senkung von Nacharbeitskosten, Optimierung der Produktentwicklung und Integration der Produktbewährung sowie Ausschussminimierung und nicht zuletzt Traceability, der lückenlosen Rückverfolgung von Produkten, Bauteilen und Chargen.

In der modernen Elektronikfertigung laufen Prozesse vollautomatisiert und in hoher Geschwindigkeit ab. Da die Elektronikindustrie den Verbau einzelner Komponenten bis auf die Ebene der Bestückung exakt dokumentieren muss, ist es notwendig, dass alle Produktionsschritte und alle anfallenden Daten erfasst werden. Die Software kann diese vollautomatisierte Erfassung und Verwaltung leisten. Das System schließt darüber hinaus die Informationslücke zwischen Enterprise Resource Planning- und Produktionsplanungssystemen (ERP/PPS) und der Fertigungsebene.

Die Nutzenpotenziale umfassen folglich kürzere Produktionszeiten, verbesserte Qualität und niedrigere Kosten. Gleichzeitig unterstützt die Software Anlagenbetreiber dabei, schnell zu reagieren und adäquate Entscheidungen zu treffen: Nach Schätzungen der internationalen Manufacturing Execution Systems Association (Mesa) können mit dem Einsatz von MES-Software die Durchlaufzeiten um bis zu 56 Prozent gesenkt werden.

Zentrale Infrastruktur für globale Unternehmen

Die Lösungen des Softwarehauses aus Höhr-Grenzhausen können standortübergreifend eingesetzt werden und entsprechen damit den Anforderungen global tätiger Unternehmen. Alle im Produktionsprozess anfallenden Daten werden vollständig automatisiert gespeichert und stehen unternehmensweit für Reportings und Analysen zur Verfügung. Die exakte Dokumentation aller in Elektronikkomponenten verbauten Teile sowie der eingespielten Software ermöglicht es den Herstellern, alle Komponenten rückzuverfolgen. Die Lösungen unterstützen Traceability-Funktionen auch durch den Einsatz aktueller Technologien. So können zum Beispiel funkgestützte Kennzeichnungstechnologien auf Basis von RFID genutzt werden.

Software-Versionierung reduziert Fehlerquellen

Der Softwarestand in Elektronikbauteilen ändert sich schnell. Damit bekannt ist, in welcher Komponente welche Software in welcher Version im Einsatz ist, bietet das Unternehmen eine Lösung an, die diese komplexe Aufgabe bewältigen kann und damit die Fehlerhäufigkeit reduziert und unerwartete Seiteneffekte vermeidet. Damit wird die Produktion von Elektronikbaugruppen und Geräten über den gesamten Prozess – vom Rüsten über die ‚Surface Monted Device‘- (SMD) und ‚Through Hole Technologie‘-Bestückungen (THT) unterstützt, inklusive der nach geschalteten Inspektionsstrategien wie ‚In Cuircuit Test‘ (ICT), automatischer optischer Inspektion (AOI) und den Bereich des ‚Paperless Repair‘.

Durch die Integration mit dem ERP-System werden arbeitsgangbezogene Stücklisten, unter anderem für Reparaturschleifen, genutzt. Die Integration der jeweiligen Tester mit gängigen CAD-Systemen im Elektronikbereich ermöglicht eine bestmögliche Unterstützung des Reparaturprozesses. Eine integrierte Auswertung unterstützt hohen Überblick in der Produktion, eine automatiserte Fehlerauswertung sowie eine beschleunigte Reparaturabwicklung.