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Schneller und flexibler ausliefern

Mit modernen SMD-Bestückautomaten und einer Neuorganisation der Fertigung hat die Ihlemann AG die SMD-Fertigung flexibler gemacht.

Die Produktmengen sind kaum noch planbar, es wird kurzfristiger geordert, das Bestellverhalten ist sprunghaft, die Losgrößen werden kleiner und es fehlen längerfristige Prognosen. Diese andauernden Trends erfordern auch bei der Elektronikfertigung eine wesentlich höhere Flexibilität. Dagegen standen bisher technische Hemmnisse und unflexible Prozesse der Arbeitsorganisation. Allein die Umrüstung einer SMD-Linie auf ein neues Produkt dauerte in der Vergangenheit bis zu zwei Stunden.

  • Stillstandzeiten
  • Bauteilverarbeitung
  • Mehr Flexibilität
  • Flexibilität in Prozessen

Um die Stillstandszeiten teurer SMD-Linien auf ein Mindestmaß zu reduzieren, wurden früher hohe Stückzahlen und möglichst wenige Produktwechsel angestrebt. So musste die SMD-Fertigung für die Umrüstung auf eine neue Baugruppe mit 100 und mehr Bauteilen oft bis zu zwei Stunden angehalten werden. Bei EMS-Dienstleistern wie der Ihlemann AG betragen die Stillstandszeiten heute nur noch durchschnittlich 12 Minuten. Möglich wurde dies durch moderne SMD-Bestückautomaten und einer Neuorganisation der Fertigung. Damit kleinere Lose und häufige Bestelländerungen auch wirtschaftlich darstellbar sind, mussten auch die damit verbundenen Prozesse angepasst werden.

SMD-Fertigung, Rüstprozesse
Das Umrüsten für einen neuen Auftrag besteht vor allem aus dem Bereitstellen der benötigten Bauteile. Die Bauteilversorgungsstationen (Feeder) werden bei Ihlemann für Tageskontingente von bis zu sechs Aufträge gleichzeitig vorgerüstet. Die Stillstandszeit zwischen den Aufträgen wird so auf ein Minimum reduziert.

300 unterschiedliche Bauteile werden gleichzeitig verarbeitet

Das Umrüsten auf ein neues Produkt besteht vor allem aus dem Bereitstellen der benötigten Bauteile und der Eingabe der Bestückungsdaten für den nächsten Auftrag. Dafür musste die SMD-Linie in der Vergangenheit angehalten werden und stand solange still, bis alle Bauteile fertig vorbereitet waren.

Ihlemann hat die SMD-Linie von Fuji mit neuen Modulen und zusätzlichem Rüstequipment modernisiert. Die jetzt verfügbare höhere Rüstkapazität wird für eine gestiegene Anzahl unterschiedlicher Bauelemente genutzt. Mussten bisher 100 bis 120 verschiedene Bauteile je Baugruppe bewältigt werden, sind jetzt 300 und mehr an der Tagesordnung. Dabei sind die modernen Bestückungsköpfe in der Lage, sowohl mit sehr kleinen Bauteilen wie 01005 als auch mit sehr großen Elementen wie Stecker oder Trafos für die Leistungselektronik umzugehen.

Durch die Modernisierung der Fertigungsanlage kann die Umrüstung für das nächste Fertigungslos bereits parallel zur Bestückung der vorherigen Baugruppen erfolgen. Dafür werden die Bauteilversorgungsstationen (Feeder) auf einem Wechselwagen mit den Bauteilen vorgerüstet.

Ihlemann hat die SMD-Linie von Fuji mit neuen Modulen und zusätzlichem Rüstequipment modernisiert. Die jetzt verfügbare höhere Rüstkapazität wird für eine gestiegene Anzahl unterschiedlicher Bauelemente genutzt. Mussten bisher 100 bis 120 verschiedene Bauteile je Baugruppe bewältigt werden, sind jetzt 300 und mehr an der Tagesordnung. Dabei sind die modernen Bestückungsköpfe in der Lage, sowohl mit sehr kleinen Bauteilen wie 01005 als auch mit sehr großen Elementen wie Stecker oder Trafos für die Leistungselektronik umzugehen.

Durch die Modernisierung der Fertigungsanlage kann die Umrüstung für das nächste Fertigungslos bereits parallel zur Bestückung der vorherigen Baugruppen erfolgen. Dafür werden die Bauteilversorgungsstationen (Feeder) auf einem Wechselwagen mit den Bauteilen vorgerüstet.

SMD-Fertigung, kurzfristige Auslieferungen
Mit der Umstellung auf Tageskontingente haben wir in der SMD-Linie eine enorme Flexibilität gewonnen und können beispielsweise Auslieferungen kurzfristig vorziehen und innerhalb eines Tages ausliefern", fasst Bernd Richter, Vorstand bei der Ihlemann AG, die Vorteile zusammen.

Mehr Flexibilität für die SMD-Linie

Neben den weiterhin langfristig geplanten und unverändert umsetzbaren Aufträgen nimmt die Zahl der kurzfristigen Bestellungen oder Änderungen deutlich zu. Deshalb hat Ihlemann bisherige wöchentliche Fertigungskontingente durch tägliche Fertigungsplanungen ersetzt. Wurde eine SMD-Linie bisher beispielsweise pro Woche durch sechs Fertigungslose mit sechs Umrüstungen ausgelastet, werden jetzt jeden Tag sechs Aufträge mit reduzierten Tagesmengen abgearbeitet.

Diese Tageskontingente durchlaufen alle Bearbeitungsschritte ohne Unterbrechungen in einem möglichst reibungslosen Produktionsfluss. Die Baugruppen werden mit einer sehr kurzen Durchlaufzeit direkt nacheinander bestückt und getestet und anschließend zur Auslieferung bereitgestellt. Ohne Änderungen in den Prozessen hätten sich die Stillstandszeiten der Fertigungslinie allerdings um die zusätzlichen Tagesumrüstungen jedes neuen Auftrags, also um den Faktor fünf erhöht.

Dank der höheren Rüstkapazität werden in einer Fertigungslinie jetzt gleichzeitig bis zu sechs unterschiedliche Aufträge vorbereitet und abgearbeitet. Dies ist möglich, weil bei den unterschiedlichen Baugruppen häufig der gleiche Materialstamm aus Widerständen, Kondensatoren oder ICs verwendet wird. Die Fertigungslinie kann deshalb in einem Rüstprozess für sechs unterschiedliche Baugruppen vorbereitet und alle Leiterplatten direkt nacheinander bestückt werden. Der Wechsel zwischen den verschiedenen Baugruppen erfordert dank der Vorrüstung nur noch wenige Eingriffe. Wenn die letzte Leiterkarte den Pastendrucker verlässt, wird der Drucker bereits für die Nächste vorbereitet und das Bestückungsprogramm des nächsten Auftrags geladen. So kann die Stillstandszeit der Linie zwischen den vorbereiteten Fertigungslosen weitgehend reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der Tageskontingente bei der SMD-Bestückung ist die bessere Mengenkoordination mit der THT-Fertigung, wenn auf der Leiterkarte zusätzlich bedrahtete Bauteile per Durchsteckmontage bestückt werden müssen.

SMD-Fertigung, Lötpastenkontrolle
Um möglichst frühzeitig vor der Bestückung Lötpastendruckfehler auf Leiterplatten zu erkennen, werden diese komplett durch eine 3D Solder Paste Inspection (SPI) überprüft.

Flexibilität in vor- und nachgelagerten Prozessen

Kurzfristige Änderungen bei den Bestellungen wirken sich auch auf andere Prozesse aus. Um möglichst frühzeitig vor der Bestückung Lötpastendruckfehler auf Leiterplatten zu erkennen, werden diese komplett durch eine 3D Solder Paste Inspection (SPI) überprüft. Für die Kontrolle der bestückten Leiterplatten kommt eine 3D-AOI-Technik zum Einsatz. Verdeckte Lötstellen können mittels Röntgentechnik überprüft werden. Es folgen elektrische Funktionstests per In-Circuit- oder Flying-Probe-Tests, um die Funktionsfähigkeit der fertigen Boards sicherzustellen. Bei allen Tests werden die Programme erst unmittelbar vor der Durchführung aufgerufen und haben deshalb keinen Einfluss auf die Fertigungsplanung.

Während sich die Qualitätsprüfungen leicht anpassen lassen, ist die Materialbereitstellung häufig wesentlich unflexibler. Bei Standardkomponenten mit einem großen Mengenumschlag hat Ihlemann mit den Distributoren Sicherheitspuffer vereinbart und kann auch kurzfristig erhöhte Mengen abrufen. Bei besonderen Komponenten kann die Lieferzeit allerdings bis zu 12 Monaten betragen. Hier legt Ihlemann nach Abstimmung mit dem Kunden einen Sicherheitsvorrat von beispielsweise 15 % der geplanten Jahresmenge an.

Mit den Veränderungen bei den SMD-Linien und in den vor- und nachgelagerten Prozessen sieht sich Ihlemann für eine Elektronikfertigung „Just in Time“ gut gerüstet. „Durch Investitionen in moderne Bestückungsautomaten und durch die Umstellung auf Tageskontingente haben wir in der SMD-Linie eine enorme Flexibilität gewonnen und können beispielsweise Auslieferungen kurzfristig vorziehen und innerhalb eines Tages ausliefern“, fasst Bernd Richter, Vorstand bei der Ihlemann AG, die Vorteile zusammen.