Выпуск #5/2007
С.Гафт.
Выбор сборочного автомата для оснащения крупносерийного производства
Выбор сборочного автомата для оснащения крупносерийного производства
Просмотры: 1302
При выборе сборочного автомата для оснащения крупносерийного производства изделий электронной техники обычно учитываются следующие критерии: производительность, гибкость, функциональность, надежность, ремонтопригодность, цена. До последнего времени попытки увеличения функциональности и гибкости неизменно приводили к снижению производительности.
Продолжение. Начало: ПМ, № 4.
Продолжение. Начало: ПМ, № 4.
Переналадка на другой тип монтируемых печатных узлов
По бытующему у большинства производителей мнению, наиболее трудоемкой операцией при переходе на другой тип выпускаемой продукции является заправка и замена питателей. Но заправку запасных питателей можно производить параллельно со сборкой и, таким образом, к моменту переналадки все питатели могут быть уже подготовлены к работе.
Процесс переустановки питателей при использовании мобильных систем групповой замены занимает несколько минут. Значительно больше времени требуется для установки поддерживающих штырей, особенно при использовании плат больших размеров, с короблением. Обеспечение параллельности верхней поверхности плат при фиксации ее в автомате – необходимое условие для точного позиционирования компонентов, сохранности их корпусов и, в конечном итоге, производства печатных узлов с минимальным уровнем дефектов.
Расстановка поддерживающих штырей вручную, даже в заранее определенных позициях – процесс весьма трудоемкий. Фактически, в большинстве случаев он определяет время переналадки. В автоматах NXT этот вопрос решен максимально эффективно: поддерживающие штыри устанавливаются специальным захватом автоматически по координатам, заданным в программе (рис.10).
Положение установленных поддерживающих штырей контролируется с помощью системы технического зрения. При обнаружении отклонений позиции установки поддерживающих штырей от заданных координат система автоматически их переустановит.
При запуске нового заказа в соответствии с существующей на большинстве предприятий практикой, изготавливается несколько пробных печатных узлов, которые должны успешно пройти по всей технологической цепочке, включая операции инспекции и контроля. Запуск всего заказа в производство осуществляется только при успешном прохождении пробных печатных узлов. В противном случае запуск откладывается до обнаружения и устранения всех несоответствий. Такая технология позволяет избежать массовых регулярных дефектов, ремонтов в процессе производства и еще более дорогостоящих ремонтов у потребителя.
Одной из наиболее вероятных причин возникновения подобного вида дефектов являются ошибки оператора при заправке и/или установке питателей в автомат.
Компания FUJI разработала эффективный комплекс программно-аппаратных средств Fujitrax, предупреждающих появление дефектов указанного типа (рис.11). Применение интеллектуальных питателей и оригинальных программно-аппаратных средств Fujitrax (рис.12) позволяет при правильной организации работ минимизировать влияние человеческого фактора за счет многократной проверки соответствия между конструкторской документацией, программой установки, переданной в производство, заряжаемым в питатель компонентом и позицией его установки в автомат. Операции производятся в следующей последовательности:
Полученные упаковки (катушки, пеналы, паллеты) новых компонентов маркируют индивидуальным штрих-кодом. Для этого сканером штрих-кода считывается в базу данных информация о компоненте, затем на принтере распечатывается этикетка с новым индивидуальным штрих-кодом для маркировки.
При заправке в питатель сканером штрих-кода считываются индивидуальный номер питателя и катушки, что обеспечивает привязку конкретного питателя к компоненту.
При подключении питателя к автомату происходит считывание его индивидуального номера (индивидуальные номера питателей присвоены производителем). Этот номер в базе уже привязан к номеру катушки с конкретным компонентом.
В процессе работы идет подсчет установленных и отбракованных компонентов.
Если компоненты были израсходованы не все и должны быть возвращены на склад, то в любой момент, отсканировав индивидуальный штрих-код на катушке, можно определить остаточное количество компонентов в ленте, поставщика, изготовителя, в какие изделия (печатные узлы), на каком автомате, когда (время и дата) были установлены компоненты из этого носителя.
Захват компонента из вновь установленного питателя возможен только при условии соответствия данных рабочей программы и введенных данных о конкретном питателе.
Надежность и безотказность
Надежность и безотказность сложных систем, содержащих большое количество разнообразных конструктивных элементов, обеспечить совсем непросто. С другой стороны, надежность таких систем возрастает при увеличении количества автоматов, запущенных в эксплуатацию, так как данные об отказах и неудовлетворенности потребителей постоянно накапливаются и систематизируются. На основе анализа указанных данных проводится доработка конструкции и программного обеспечения. В результате, чем больше автоматов установлено и запущено в эксплуатацию, тем надежнее они работают. Получается замкнутый круг: невозможно получить отработанную конструкцию, не имея значительного количества установленных автоматов. Не имея доработанной конструкции, нельзя продавать большое количество автоматов, так как это повышает расходы на ремонт, вызывает неудовольствие потребителей и подрывает авторитет компании-производителя, как поставщика высококачественной продукции.
Конечно, уговорить потребителя купить дорогостоящее сверхвысокопроизводительное сборочное оборудование, надежность и безотказность которого не подтверждена, практически невозможно, если изготовитель не имеет многолетнюю репутацию. Компания FUJI такую репутацию имеет, являясь на протяжении последних пятнадцати лет одним из безусловных лидеров в разработке и производстве сверхвысокопроизводительных автоматов (рис.1, ПМ, 2007, №4). Автоматы NXT являются на сегодняшний день одними из самых продаваемых в мире (около 600 модулей в месяц).
Являясь многолетним лидером в области точного машиностроения, компания FUJI нашла простое и гениальное решение – модульная конструкция с максимальной унификацией. Автоматы собираются из ограниченного количества унифицированных блоков (рис.13).
Высокая ремонтопригодность и короткое время восстановления
Высокая ремонтопригодность и короткое время восстановления обеспечиваются, в первую очередь, за счет модульной унифицированной конструкции автоматов NXT. Минимальный набор унифицированных блоков у заказчика и/или у компании, обеспечивающей сервисное обслуживание, гарантирует быструю диагностику и локализацию неисправного узла. Быстрое восстановление работоспособности автоматов является результатом ремонта методом замены блоков.
Известно, что гораздо эффективнее предупреждать появление дефектов, чем впоследствии героически заниматься ремонтом. Учитывая описанную выше ситуацию, компания FUJI для сборочного автомата NXT, оснащенного интеллектуальными питателями, разработала систему превентивного обслуживания питателей. Информация о количестве циклов срабатывания каждого интеллектуального питателя хранится в базе данных. Техническое обслуживание проводится при достижении рекомендуемого количества циклов срабатывания (рис.14). Превентивное проведение сервисного обслуживания питателей обеспечивает увеличение времени безотказной работы оборудования и снижает непроизводительные простои.
Прослеживаемость и паспортизация выпускаемой продукции
Существует три основных типа дефектов:
* Отклонения и несоответствия, связанные с ошибками разработчика. Количество дефектов этого типа должно быть минимизировано в процессе проведения лабораторных испытаний и полностью исключено до постановки изделия на серийное производство.
* Дефекты компонентов и материалов. Они должны быть исключены в процессе различных испытаний у их производителей, а также путем проведения входного контроля у потребителей.
* Технологические дефекты. Значительная часть дефектов этого типа связана с установкой на печатную плату несоответствующего компонента. Эти дефекты связаны в большинстве случаев с ошибками комплектовщиков (при комплектации заказов) и операторов (при загрузке питателей и установке их в автомат на несоответствующую позицию).
Организация производства в соответствии с современными требованиями предполагает проведение входного контроля поступающих на предприятие компонентов и материалов. Принцип прост: "На заводском складе, с которого производится комплектация заказов, должны храниться только проверенные и соответствующие конструкторской документации и техническим условиям компоненты и материалы". После проведения входного контроля, перед загрузкой компонентов на склад каждая катушка с компонентами в ленте должна быть промаркирована с помощью самоклеющейся этикетки со штриховым кодом, содержащим необходимые сведения о компоненте. Например, для конденсатора – это следующая информация:
При комплектации заказа в соответствии с конструкторской документацией на изделие и картой заказа соответствие компонента проверяется с помощью сканера штрихового кода для исключения ошибок комплектовщика (влияние человеческого фактора).
Наиболее вероятной причиной массовых дефектов, связанных с монтажом на плату несоответствующих компонентов, являются ошибки оператора при установке катушки с лентой в автомат. Дефекты подобного рода обходятся производителю тем дороже, чем выше производительность сборочной линии, так как связаны с высокой трудоемкостью ремонта печатных узлов в большом количестве.
Разработанное компанией FUJI программное обеспечение Fujitrax обеспечивает для автомата NXT, оснащенного интеллектуальными питателями, реализацию следующих функций:
* предотвращение установки несоответствующих компонентов в процессе монтажа печатных узлов;
* заблаговременное предупреждение оператора об окончании компонентов в ленте;
* обработку данных, полученных на всех стадиях сборки печатных узлов;
* идентификацию каждого печатного узла при чтении 2D-кодовой маркировки с помощью камеры для реперных знаков.
При загрузке интеллектуального питателя (рис.15) информация, считываемая с катушки с помощью сканера штриховых кодов, записывается в базу данных.
При установке питателя сборочный автомат сравнивает индивидуальный код интеллектуального питателя с данными рабочей программы. При обнаружении несоответствия блокируется захват компонентов из установленного питателя. Информация о некорректно установленном питателе передается оператору.
При сборке каждого печатного узла автомат FUJI NXT с помощью камеры для реперных знаков считывает с печатной платы уникальный номер (2D-код). При установке каждого компонента изменяется информация в базе данных. Для каждого печатного узла в базе данных накапливается информация, которая позволяет оформить паспорт на каждый собранный печатный узел. Ниже приведен пример такого паспорта.
Тип печатного узла контроллер Е1
Номер партии 2512
Рабочая программа контроллер Е1-2
Номер печатной платы 21
Компонент С1
Размер компонента 0201
Тип диэлектрика NP0
Номинал 10 pF
Допуск ±5%
Производитель Murata
Дата изготовления 09.2006
Номер партии изготовителя 3555
Дата установки на печатную плату 20.01.2007
Время установки на печатную плату 10:00
Реализация схемы полной автоматизации сборочно-монтажного производства с регистрацией параметров на всех стадиях сборочного процесса с последующей паспортизацией выпускаемых изделий – мечта любого производителя. Использование в производстве современного сверхвысокопроизводительного автомата FUJI NXT с программно-аппаратными средствами Fujitrax и Fuji Flexa поможет воплощению этой мечты в реальность.
По бытующему у большинства производителей мнению, наиболее трудоемкой операцией при переходе на другой тип выпускаемой продукции является заправка и замена питателей. Но заправку запасных питателей можно производить параллельно со сборкой и, таким образом, к моменту переналадки все питатели могут быть уже подготовлены к работе.
Процесс переустановки питателей при использовании мобильных систем групповой замены занимает несколько минут. Значительно больше времени требуется для установки поддерживающих штырей, особенно при использовании плат больших размеров, с короблением. Обеспечение параллельности верхней поверхности плат при фиксации ее в автомате – необходимое условие для точного позиционирования компонентов, сохранности их корпусов и, в конечном итоге, производства печатных узлов с минимальным уровнем дефектов.
Расстановка поддерживающих штырей вручную, даже в заранее определенных позициях – процесс весьма трудоемкий. Фактически, в большинстве случаев он определяет время переналадки. В автоматах NXT этот вопрос решен максимально эффективно: поддерживающие штыри устанавливаются специальным захватом автоматически по координатам, заданным в программе (рис.10).
Положение установленных поддерживающих штырей контролируется с помощью системы технического зрения. При обнаружении отклонений позиции установки поддерживающих штырей от заданных координат система автоматически их переустановит.
При запуске нового заказа в соответствии с существующей на большинстве предприятий практикой, изготавливается несколько пробных печатных узлов, которые должны успешно пройти по всей технологической цепочке, включая операции инспекции и контроля. Запуск всего заказа в производство осуществляется только при успешном прохождении пробных печатных узлов. В противном случае запуск откладывается до обнаружения и устранения всех несоответствий. Такая технология позволяет избежать массовых регулярных дефектов, ремонтов в процессе производства и еще более дорогостоящих ремонтов у потребителя.
Одной из наиболее вероятных причин возникновения подобного вида дефектов являются ошибки оператора при заправке и/или установке питателей в автомат.
Компания FUJI разработала эффективный комплекс программно-аппаратных средств Fujitrax, предупреждающих появление дефектов указанного типа (рис.11). Применение интеллектуальных питателей и оригинальных программно-аппаратных средств Fujitrax (рис.12) позволяет при правильной организации работ минимизировать влияние человеческого фактора за счет многократной проверки соответствия между конструкторской документацией, программой установки, переданной в производство, заряжаемым в питатель компонентом и позицией его установки в автомат. Операции производятся в следующей последовательности:
Полученные упаковки (катушки, пеналы, паллеты) новых компонентов маркируют индивидуальным штрих-кодом. Для этого сканером штрих-кода считывается в базу данных информация о компоненте, затем на принтере распечатывается этикетка с новым индивидуальным штрих-кодом для маркировки.
При заправке в питатель сканером штрих-кода считываются индивидуальный номер питателя и катушки, что обеспечивает привязку конкретного питателя к компоненту.
При подключении питателя к автомату происходит считывание его индивидуального номера (индивидуальные номера питателей присвоены производителем). Этот номер в базе уже привязан к номеру катушки с конкретным компонентом.
В процессе работы идет подсчет установленных и отбракованных компонентов.
Если компоненты были израсходованы не все и должны быть возвращены на склад, то в любой момент, отсканировав индивидуальный штрих-код на катушке, можно определить остаточное количество компонентов в ленте, поставщика, изготовителя, в какие изделия (печатные узлы), на каком автомате, когда (время и дата) были установлены компоненты из этого носителя.
Захват компонента из вновь установленного питателя возможен только при условии соответствия данных рабочей программы и введенных данных о конкретном питателе.
Надежность и безотказность
Надежность и безотказность сложных систем, содержащих большое количество разнообразных конструктивных элементов, обеспечить совсем непросто. С другой стороны, надежность таких систем возрастает при увеличении количества автоматов, запущенных в эксплуатацию, так как данные об отказах и неудовлетворенности потребителей постоянно накапливаются и систематизируются. На основе анализа указанных данных проводится доработка конструкции и программного обеспечения. В результате, чем больше автоматов установлено и запущено в эксплуатацию, тем надежнее они работают. Получается замкнутый круг: невозможно получить отработанную конструкцию, не имея значительного количества установленных автоматов. Не имея доработанной конструкции, нельзя продавать большое количество автоматов, так как это повышает расходы на ремонт, вызывает неудовольствие потребителей и подрывает авторитет компании-производителя, как поставщика высококачественной продукции.
Конечно, уговорить потребителя купить дорогостоящее сверхвысокопроизводительное сборочное оборудование, надежность и безотказность которого не подтверждена, практически невозможно, если изготовитель не имеет многолетнюю репутацию. Компания FUJI такую репутацию имеет, являясь на протяжении последних пятнадцати лет одним из безусловных лидеров в разработке и производстве сверхвысокопроизводительных автоматов (рис.1, ПМ, 2007, №4). Автоматы NXT являются на сегодняшний день одними из самых продаваемых в мире (около 600 модулей в месяц).
Являясь многолетним лидером в области точного машиностроения, компания FUJI нашла простое и гениальное решение – модульная конструкция с максимальной унификацией. Автоматы собираются из ограниченного количества унифицированных блоков (рис.13).
Высокая ремонтопригодность и короткое время восстановления
Высокая ремонтопригодность и короткое время восстановления обеспечиваются, в первую очередь, за счет модульной унифицированной конструкции автоматов NXT. Минимальный набор унифицированных блоков у заказчика и/или у компании, обеспечивающей сервисное обслуживание, гарантирует быструю диагностику и локализацию неисправного узла. Быстрое восстановление работоспособности автоматов является результатом ремонта методом замены блоков.
Известно, что гораздо эффективнее предупреждать появление дефектов, чем впоследствии героически заниматься ремонтом. Учитывая описанную выше ситуацию, компания FUJI для сборочного автомата NXT, оснащенного интеллектуальными питателями, разработала систему превентивного обслуживания питателей. Информация о количестве циклов срабатывания каждого интеллектуального питателя хранится в базе данных. Техническое обслуживание проводится при достижении рекомендуемого количества циклов срабатывания (рис.14). Превентивное проведение сервисного обслуживания питателей обеспечивает увеличение времени безотказной работы оборудования и снижает непроизводительные простои.
Прослеживаемость и паспортизация выпускаемой продукции
Существует три основных типа дефектов:
* Отклонения и несоответствия, связанные с ошибками разработчика. Количество дефектов этого типа должно быть минимизировано в процессе проведения лабораторных испытаний и полностью исключено до постановки изделия на серийное производство.
* Дефекты компонентов и материалов. Они должны быть исключены в процессе различных испытаний у их производителей, а также путем проведения входного контроля у потребителей.
* Технологические дефекты. Значительная часть дефектов этого типа связана с установкой на печатную плату несоответствующего компонента. Эти дефекты связаны в большинстве случаев с ошибками комплектовщиков (при комплектации заказов) и операторов (при загрузке питателей и установке их в автомат на несоответствующую позицию).
Организация производства в соответствии с современными требованиями предполагает проведение входного контроля поступающих на предприятие компонентов и материалов. Принцип прост: "На заводском складе, с которого производится комплектация заказов, должны храниться только проверенные и соответствующие конструкторской документации и техническим условиям компоненты и материалы". После проведения входного контроля, перед загрузкой компонентов на склад каждая катушка с компонентами в ленте должна быть промаркирована с помощью самоклеющейся этикетки со штриховым кодом, содержащим необходимые сведения о компоненте. Например, для конденсатора – это следующая информация:
При комплектации заказа в соответствии с конструкторской документацией на изделие и картой заказа соответствие компонента проверяется с помощью сканера штрихового кода для исключения ошибок комплектовщика (влияние человеческого фактора).
Наиболее вероятной причиной массовых дефектов, связанных с монтажом на плату несоответствующих компонентов, являются ошибки оператора при установке катушки с лентой в автомат. Дефекты подобного рода обходятся производителю тем дороже, чем выше производительность сборочной линии, так как связаны с высокой трудоемкостью ремонта печатных узлов в большом количестве.
Разработанное компанией FUJI программное обеспечение Fujitrax обеспечивает для автомата NXT, оснащенного интеллектуальными питателями, реализацию следующих функций:
* предотвращение установки несоответствующих компонентов в процессе монтажа печатных узлов;
* заблаговременное предупреждение оператора об окончании компонентов в ленте;
* обработку данных, полученных на всех стадиях сборки печатных узлов;
* идентификацию каждого печатного узла при чтении 2D-кодовой маркировки с помощью камеры для реперных знаков.
При загрузке интеллектуального питателя (рис.15) информация, считываемая с катушки с помощью сканера штриховых кодов, записывается в базу данных.
При установке питателя сборочный автомат сравнивает индивидуальный код интеллектуального питателя с данными рабочей программы. При обнаружении несоответствия блокируется захват компонентов из установленного питателя. Информация о некорректно установленном питателе передается оператору.
При сборке каждого печатного узла автомат FUJI NXT с помощью камеры для реперных знаков считывает с печатной платы уникальный номер (2D-код). При установке каждого компонента изменяется информация в базе данных. Для каждого печатного узла в базе данных накапливается информация, которая позволяет оформить паспорт на каждый собранный печатный узел. Ниже приведен пример такого паспорта.
Тип печатного узла контроллер Е1
Номер партии 2512
Рабочая программа контроллер Е1-2
Номер печатной платы 21
Компонент С1
Размер компонента 0201
Тип диэлектрика NP0
Номинал 10 pF
Допуск ±5%
Производитель Murata
Дата изготовления 09.2006
Номер партии изготовителя 3555
Дата установки на печатную плату 20.01.2007
Время установки на печатную плату 10:00
Реализация схемы полной автоматизации сборочно-монтажного производства с регистрацией параметров на всех стадиях сборочного процесса с последующей паспортизацией выпускаемых изделий – мечта любого производителя. Использование в производстве современного сверхвысокопроизводительного автомата FUJI NXT с программно-аппаратными средствами Fujitrax и Fuji Flexa поможет воплощению этой мечты в реальность.
Отзывы читателей
