EMS - mehr als nur Elektronikfertigung!

EMS - mehr als nur Elektronikfertigung!

Industrie 4.0 erfordert smarte Lösungskonzepte.

Die Elektronikfertigung ist im Wandel! Schnelle Angebotserstellung, aufwendige Arbeitsvorbereitung und kurze Lieferzeiten für immer kleinere Chargen stellen die Organisation von Angebotsmanagement, Arbeitsvorbereitung und Fertigung vor neue Herausforderungen. Mit der Softwarelösung „EFA SmartSuite“ hat die Firma Fercad Elektronik aus Wiehl Ihre Prozesse deutlich optimiert und nebenbei die Augmented Reality Inspektion eingeführt.

erschienen als Titelstory in der Productronic 03/2017

Die Anforderungen an EMS-Dienstleister sind hoch! Mit dem Ziel der Kundenzufriedenheit sollen unter hoher Flexibilität kostengünstig und schnellstmöglich Kundenideen in höchster Qualität ab Losgröße 1 umgesetzt werden. Ein beträchtlicher zeitlicher Aufwand entsteht jedoch bereits vor der Auftragserteilung. Das Angebotsmanagement hat die Kundendaten so zu bearbeiten, dass ein wettbewerbsfähiges Angebot erstellt werden kann. Kommt es nicht zur Beauftragung, bleibt diese zeitliche Investition ergebnislos. Im Auftragsfall müssen die Daten von der Arbeitsvorbereitung zur effizienten Nutzung in der Fertigung aufbereitet und verifiziert werden. Je kleiner das Produktionslos ist, desto stärker fällt dieser Aufwand ins Gewicht.

In den eng kalkulierten Preisen und Zeiten ist kein Spielraum für Fehler. Dabei sind hierbei nicht nur Bestückungsfehler gemeint. Ein Fehler in den Daten, ein fehlerhafter Prozessschritt oder eine fehlende Informationen können die Gewinnmarge drastisch senken.

Herausforderungen in der Praxis

Der Schlüssel zu einem effizienten Prozess im Vorfeld der Produktion liegt in dem Umgang mit den nicht genormten Kundendaten. Deren Bearbeitung beginnt bereits vor dem eigentlichen Auftrag. Bei der Angebotserstellung werden zur Preisermittlung die Kundenangaben zu den Bauteilen den Sachnummern der eigenen Materialdatenbank zugeordnet. Durch die Verwendung unterschiedlicher Schreibweisen und Einheiten gestaltet sich die Suche in der eigenen Materialdatenbank häufig zeitaufwendig. Wird kein Auftrag erteilt, ist die hier investierte Zeit umsonst.

Kommt es dann zum Auftrag beginnt die eigentliche Arbeit für die Arbeitsvorbereitung. Die aktualisierte BoM-Datei muss meist erneut mit der eigenen Materialdatenbank abgeglichen werden. Zudem sind die Daten auf Änderungen zu untersuchen, auf Korrektheit zu prüfen und für die Fertigung aufzubereiten. Häufig kommen für diese Schritte unterschiedliche Anwendungen zum Einsatz, allen voran Excel. Doch oftmals sind die Bearbeitungsmöglichkeiten für die speziellen Anforderungen von Summenstücklisten eingeschränkt und als letzter Ausweg werden auch schon einmal ganze Listen abgeschrieben. Dieser Prozess ist damit nicht nur zeitaufwendig, sondern auch fehleranfällig.

Die Fertigung verwendet die aufbereiteten Daten für die Produktion. Unmittelbar nach der Herstellung des ersten Musters erfolgt eine Kontrolle der Bestückung gegen die BoM-Liste und den Bestückplan. Wird diese Inspektion nicht gegen die Kundendaten sondern gegen die bearbeiteten Daten ausgeführt, bleiben eventuelle Aufbereitungsfehler unentdeckt. Die zumeist manuelle Erstmusterprüfung ist zudem ein sehr zeitaufwendiger und fehleranfälliger Prozess. Währenddessen wartet die fertig gerüstete Linie auf das „Go“, bevor die Produktion beginnen kann.

EMS-Dienstleister Fercad Elektronik

Um die Qualität Ihrer Produkte weiter zu steigern sowie Linienstillstandzeiten zu reduzieren, war die Firma Fercad Elektronik GmbH aus Wiehl auf der Suche nach einer passenden Anwendung.

Das Familienunternehmen wurde 1990 gegründet und verzeichnet seitdem ein kontinuierliches Wachstum. So konnte 2012 der neue Firmensitz bezogen und 2014 bereits erweitert werden. Seit 2015 ist die neue Halle in Betrieb. Fercad bedient Kunden aus unterschiedlichen Branchen, unter anderem Medizintechnik, Automotiv, Industrieelektronik, Luftfahrt sowie Mess- und Regeltechnik.

Getreu dem Motto „Elektronikfertigung in Perfektion“ sichern regelmäßige Investitionen in moderne Maschinen und neue Technologien die Wettbewerbsfähigkeit und hohe Fertigungsqualität (Bild 1).

Bei der Suche nach Unterstützung für die optische Inspektion wurde Fercad bei der Firma Lebert Software Engineering fündig. Alle Beteiligten erkannten aber schnell, dass mit dem EFA SmartSuite System noch viel weitreichendere Optimierungen zu erreichen sind.

Schnelle Angebotserstellung

In der Angebotsphase unterstützen die Anwendungen EFA Supply und EFA ERP die schnelle Angebotserstellung. Als Grundlage wird ausschließlich die Kunden-BoM-Liste verwendet. Format und Aufbau dieser Liste sind nahezu unerheblich für das Einlesen. Direkt aus dieser eingelesenen Kunden-Stückliste heraus sucht EFA mit Fuzzy-Search-Algorithmen in der angeschlossenen Materialdatenbank nach den richtigen Sachnummern. Dazu interpretiert EFA die angegebenen Werte und schlägt mögliche Treffer aus der Materialdatenbank vor. Die Reihenfolge der einzelnen Angaben innerhalb der Bauteilbeschreibung spielt dabei ebenso wenig eine Rolle, wie die Schreibweise oder Einheit der jeweiligen Größen. Mit dieser automatisierten Suche können deutliche Zeiteinsparungen erreicht werden.

„Durch die Verknüpfung mit unserer Bauteildatenbank ist die Erstellung von Stücklisten sehr viel schneller möglich. Bei diesem Schritt können wir mindestens 50% Zeit einsparen“ so das erste Fazit der Firma Fercad.

Effiziente Arbeitsvorbereitung

Die Arbeitsvorbereitung EFA Processing ist auf die nicht genormten Anforderungen der Kundendaten ausgerichtet. Als zentrale Schnittstelle verwaltet das System alle vorhandenen Informationen, wie die BoM-Liste, die Pick-and-Place Datei und zugehörige Bestückpläne. Die Daten werden untereinander verknüpft und können so ganz einfach auch gegeneinander geprüft werden. Übersendet der Kunde eine aktualisierte BoM-Datei mit unter Umständen nicht dokumentierten Änderungen, werden diese automatisch erkannt und mit den bestehenden Daten ergänzt. Unterschiede werden farblich hervorgehoben und auf notwendige Anpassungen wie z.B. eine andere Sachnummer wird hingewiesen „Bestückungsänderungen lassen sich nun einfacher in die aktuellen Baugruppendaten integrieren.“ erläutert Herr Libera aus der Arbeitsvorbereitung von Fercad.

Die Möglichkeit, den Bestückplan um Ausrichtungsinformationen und Text zu ergänzen sowie die umfangreichen Export-Möglichkeiten für die Produktionsmaschinen runden die Funktionalitäten für die Arbeitsvorbereitung ab. „Unsere Abläufe sind jetzt deutlich schneller“ fasst Herr Libera die Vorteile der Anwendung für die Arbeitsvorbereitung zusammen.

Augmented Reality Inspection reduziert Linienstillstandzeit

Die in der Arbeitsvorbereitung eingerichteten EFA Projekte können nahtlos in der Fertigung weiter verwendet werden. Wird das System um eine Aufnahme der ersten bestückten Leiterplatine ergänzt, lässt sich eine Erstmusterprüfung durchführen. Dieser Prozess wird durch EFA Inspection automatisiert unterstützt. So lassen sich z.B. alle Bauteile einer Sachnummer gemeinschaftlich anzeigen und bewerten. Die Bildausschnitte werden entsprechend des Drehwinkels aus den Bestückdaten auf null Grad zurück gedreht (Bild 2). Der Prüfer muss nur noch die gleiche Ausrichtung aller angezeigten Bauteile kontrollieren. Ganz im Sinne von Industrie 4.0 wird die Inspektion zusätzlich mit Daten und Informationen angereichert. Mit der Augmented Reality hat der Bediener somit alle benötigen Informationen immer im Blick und kann ohne zeitaufwendige Programmierung eine fundierte Inspektionsentscheidung treffen. „Da wir vor dem SMD-Löten auf eine Erstkontrolle bestehen, setzen wir das EFA Inspektionssystem nun auch dort gezielt ein, damit Folgefehler im Vorhinein ausgeschlossen werden können. Zusätzlich reduziert diese Art der Kontrolle unsere Standzeiten der Fertigungslinien.“ bringt Geschäftsführerin Waltraud Aumüller die Vorteile auf den Punkt.

Fercad hat sich zudem für den Einsatz des EFA Picture Touch Gerätes entschieden. Das kamera-basierte Aufnahmegerät erzeugt hochauflösende Bilder mit denen „auch kleine Bauteile noch gut erkennbar“ sind. Die umfangreichen Beleuchtungsmöglichkeiten stellen sicher, dass auch gelaserte Beschriftungen in der Aufnahme erkennbar sind. Neben der Bildqualität hat Fercad auch das Handling überzeugt. „Im Vergleich zu einem System mit Scanner spart man mit dem EFA Gerät Zeit beim Einrichten und Aufnehmen von Bildern.“ Dank des bedienerfreundlichen Konzeptes konnte das EFA Picture Gerät bereits am ersten Tag nach Lieferung und Schulung in den produktiven Betrieb gehen (Bild 3). Mit EFA Inspection erzielt Fercad bei der Erstmusterprüfung jetzt eine Zeitersparnis von 70-80%.

Smarte Lösung gefunden

„Ausgang der Suche war ein System zur Bestückkontrolle um die Qualität der Fertigung und damit der Produkte weiter zu steigern“. Mit dem durchgehenden Einsatz von EFA SmartSuite konnte Fercad nicht nur dieses Ziel erreichen. „Die Funktionen für die Arbeitsvorbereitung haben uns überzeugt. Unsere Abläufe sind dadurch spürbar optimiert.“

EFA SmartSuite ist als Gesamt-Lösung konzipiert, die sich in verschiedenen Fertigungsschritten zielgerichtet einsetzen lässt (Bild 4). Als zentrale Schaltzentrale sichert das System eine einheitliche Datenbasis, die jedem Fertigungsschritt die benötigte Information zur Verfügung stellen kann. Mit smarten automatischen Funktionen wird die enge Zusammenarbeit mit dem Anwender unterstützt und eine Automatisierung von bisher rein manuellen Fertigungsschritten erreicht. Durch diese Kombination der Stärken von Mensch und Maschine lässt sich die Effizienz deutlich steigern. Ergänzt wird die Software-Lösung durch die Aufnahmegeräte EFA Picture Touch für den Einsatz als Desktop- oder Inline-Gerät (Bild 5).

Das Softwareunternehmen LEBERT Software Engineering setzt bei der stetigen Weiterentwicklung auf die enge Zusammenarbeit mit den Anwendern. Deren Erfahrungen und Ideen halten regelmäßig Einzug in die Software. „Wir stellen den Menschen in das Zentrum unserer Softwareentwicklung“ beschreibt Hans Jörg Lebert, Geschäftsführer der Lebert Software Engineering, das bewährte Konzept. Das Ergebnis ist eine praxisbezogene Anwendung „von Kunden für Kunden“, in der jeder Kunde seine individuellen Lösungen durch personalisierte Abläufe wieder finden kann.

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