Prototypen in Rekordzeit

Prototypen in Rekordzeit

Innovative Konzepte für die Fertigung von Losgröße 1

Für EMS-Anbieter ist eine zeiteffiziente Prototypenfertigung eine große Herausforderung. Neben der eigentlichen Fertigung sind der Import der Kundendaten, der Abgleich mit der eigenen Bauteilbibliothek sowie die Übersicht über Änderungen zeitaufwendige Prozessschritte. Bezogen auf die Losgröße nimmt diese Vorbereitung für Prototypen die meiste Zeit in Anspruch. Diese konnte die Firma R&D Elektronik aus Mönchengladbach mit Hilfe der EMS-Software „EFA SmartSuite“ deutlich verringern.

erschienen in der Productronic 11/2018

EMS-Anbieter stellen sich immer wieder neu den hohen Anforderungen ihrer Kunden. Dabei zählen im Besonderen hohe Flexibilität in der Fertigung, eine kostenoptimierte Produktion und eine hohe Qualität zu den grundlegenden Eigenschaften. Nebenbei soll das Kunden-Produkt bereits ab Losgröße 1 möglichst schnell gefertigt werden. Lange Wartezeiten auf die Fertigstellung eines Prototyps verlängern die Zeit bis zur Markteinführung eines neuen Produktes.

Daher bietet die Firma R&D Elektronik aus Mönchengladbach ihren Kunden einen ganz besonderen, schnellen 48-Stunden-Service an. Um die Fertigung in 2 Tagen zu bewerkstelligen, geriet auch der Prozess im Vorfeld der Fertigung in den Fokus. Die Aufbereitung der Daten und der Abgleich mit der eigenen Bauteilbibliothek fallen für Prototypen bezogen auf eine einzelne Platine deutlich stärker ins Gewicht als dies bei großen Serien der Fall ist.

EMS-Anbieter R&D Elektronik

R&D Elektronik hat bereits über 40 Jahre Erfahrung in der Elektronikfertigung und Gerätemontage. Für unterschiedliche Branchen werden Prototypen, mittlere und große Serien komplett oder in Teilbereichen gefertigt. Erst 2017 hat das Unternehmen die Produktionsfläche und den Maschinenpark signifikant erweitert (Bild 2).  Selbstverständlich ist R&D Elektronik ISO 9001 sowie seit Jahren auch UL-zertifiziert. 

Kurze Kommunikationswege und enge persönliche Betreuung zeichnen die kundenorientierte Geschäftsbeziehung aus. Bereits in der Prototypenphase stellt R&D die maschinellen Fertigungsverfahren in den Fokus und erreicht so eine Produktion der Prototypen in Serienqualität.

Die Realisierung der Zeitvorgabe von 48 Stunden stellt allerdings nochmals eine hohe Anforderung an die Organisation der Produktion. Neben der schnellen Fertigung hat R&D Elektronik bereits in der Arbeitsvorbereitung Optimierungspotential erkannt. Um die Prototypen innerhalb von 2 Tagen zu produzieren, muss schnellstmöglich klar sein, ob die benötigten Bauteile in ausreichender Menge auf Lager sind.

Bisher hat dieser Prozessschritt zu viel Zeit in Anspruch genommen, so dass R&D Elektronik sich auf die Suche nach einem passenden System machte. Fündig wurden sie bei der Firma Lebert Software Engineering aus Hanau.

Kundendaten importieren

Aufgrund der fehlenden Normierung im Datenaustauschformat, führt die Bearbeitung der Kundendaten mit konventionellen Mitteln zu einem hohen Zeitaufwand. An dieser Stelle setzt die Software EFA SmartSuite an (Bild 4), die speziell für die Anforderungen von EMS-Anbietern entwickelt wurde. Die Kunden-Stücklisten lassen sich „so wie sie sind“ in die Software einlesen. Umfangreiche Sonderfunktionen sind speziell auf die Besonderheiten von Summen-Stücklisten ausgelegt. So lassen sich mit einem Klick Summenschreibweisen zerlegen und Bereichsangaben (wie C1 bis C5) in Aufzählungen überführen. Auch Zusammenfassungen von Teilbereichen über Zeilen oder Spalten hinweg sind möglich. Ziel ist es, die Daten schnellstmöglich so aufzubereiten, dass sie in der Angebotserstellung und auch in der Fertigung ohne weitere Bearbeitung verwendet werden können.

Richtige Bauteile finden

Im zweiten Schritt führt EFA SmartSuite auf der Grundlage der Kundendaten den notwendigen Abgleich mit der Bauteilbibliothek aus. Dazu interpretiert EFA SmartSuite die Werte aus der Kundenstückliste entsprechend der zugehörigen Bauteilkategorie und schlägt mögliche Treffer auf 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. Bauteile, die nicht mit Werten beschrieben werden, laufen automatisch über die Fuzzy-Search. EFA SmartSuite zeigt dabei auch Treffer an, die geringfügig von der Originalbezeichnung aus den Kundendaten abweichen. Mit der farbigen Markierung wird ein Treffer als gut (grün) oder weniger gut (bis zu rot) gekennzeichnet.

Bachelorarbeit bestätigt Zeitgewinn

Für R&D Elektronik sind vor allem die beiden Schritte „Einlesen der Kundendaten“ und „Abgleich mit der eigenen Bauteilbibliothek“ von zentraler Bedeutung. „Diese Prozessschritte haben einfach zu viel Zeit gekostet“, erläutert Betriebsleiter Theo Schelasni. Um die eigenen Prozessschritte zu verbessern, wurden die derzeitigen Abläufe in einer Bachelor-Arbeit gründlich unter die Lupe genommen. Welche Schritte am meisten Zeit kosten, konnte so deutlich ermittelt werden. Wesentliche Punkte waren dabei das Bearbeiten der Stücklisten, der Abgleich mit der eigenen Bauteilbibliothek und der Vergleich zwischen Stücklisten. Schickt der Kunde eine korrigierte Liste, kann es viel Zeit in Anspruch nehmen, die Unterschiede zu der vorherigen Liste ausfindig zu machen. Mit EFA SmartSuite werden Änderungen unmittelbar farbig hervorgehoben. Zudem lassen sich die geänderten Werte in dem Listen-Vergleich untereinander anzeigen. So kann schnell kontrolliert werden, welche Angaben sich wie verändert haben (Bild 3).

Mit EFA SmartSuite können nun Angebote in Rekordzeit erstellt werden. „Im Handumdrehen ist klar, welche Bauteile bereits auf Lager sind“, so der Betriebsleiter Theo Schelasni. Nicht vorhandene Bauteile können per Mail bei Distributoren angefragt oder online gesucht werden.

Inspektionslösung für Prototypen

Bereits 2016 investierte R&D Elektronik in das EFA SmartSuite System. Zu der Zeit lag der Schwerpunkt auf der Inspektionsanwendung EFA Inspection. Das System ist auf die Überprüfung von Erstmustern, Kleinserien und Prototypen ausgelegt. Für eine Erstmusterprüfung lassen sich z.B. alle Bauteile einer Sachnummer gemeinschaftlich anzeigen und bewerten. Die Bildausschnitte der einzelnen Bauteile werden entsprechend des Drehwinkels aus den Bestückdaten auf null Grad zurück gedreht. Der Prüfer muss damit nur noch die gleiche Ausrichtung aller angezeigten Bauteile kontrollieren (Bild 1). Die Inspektion wird zusätzlich mit Daten und Informationen angereichert. Mit dieser Augmented Reality hat der Bediener somit alle benötigen Informationen immer im Blick und kann eine fundierte Inspektionsentscheidung treffen.

Als Grundlage für die Inspektion wird eine hochauflösende Aufnahme der Leiterplatine erstellt. Dazu steht bei R&D Elektronik ein EFA Picture Touch HR Gerät zur Verfügung. Das Gerät verfügt über umfangreiche Einstellmöglichkeit. Je Platine lässt sich ein eigenes Aufnahmeprofil einrichten, dass die Wiederholbarkeit der Aufnahmequalität garantiert.

Das Inspektionssystem ist bei R&D Elektronik sowohl für die Erstmusterprüfung als auch für die Kleinserieninspektion im THT-Bereich im Einsatz. Bei Kleinserien wird die Wechselbildanzeige mit einem Golden Board verwendet, um schnell und sicher Fehler als Bewegung im Bild zu erkennen.

Der Einsatz von EFA Inspection hat bei R&D Elektronik zu einer deutlichen Zeiteinsparung in der manuellen optischen Inspektion geführt. Gleichzeitig ist dieser zuvor rein manuelle Prozessschritt wiederholbar und nachvollziehbar geworden und trägt damit zur Verbesserung der Produktionsqualität bei.

Smart statt manuell

R&D Elektronik konnte durch den Einsatz von EFA SmartSuite signifikante Zeiteinsparungen für den 48-Stunden Prototypenservice erreichen. Zudem konnte der Prozess der Angebotserstellung im Allgemeinen verbessert werden. Da sich die Stücklisten nun standardisiert exportiert lassen, können sie in der Fertigung ohne weitere Bearbeitung direkt verwendet werden. Auch dies spart wertvolle Zeit ein.

Die EMS-Software EFA SmartSuite unterstützt viele Prozessschritte eines EMS-Anbieters von der Angebotserstellung über die Arbeitsvorbereitung bis hin zur Fertigung (Bild 5). Sie verwaltet die Kundendaten und ermöglicht eine schnelle, standardisierte Arbeit mit den ideenreichen Kundenformaten. Schnittstellen zu ERP-  und MES-Systemen sichern den notwendigen Datenfluss. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Anwendern wird EFA SmartSuite fortlaufend um Funktionen ergänzt, die die tägliche Arbeit mit den Kundendaten effizient unterstützen. Insbesondere können so immer wieder Prozesse erleichtert werden, die das Knowhow des Menschen mit der Automatik des Computers verbinden – und damit dem Menschen deutliche Zeiteinsparungen einbringen. Ganz im Sinne von Industrie 4.0! EFA SmartSuite ermöglicht so die enge Zusammenarbeit von Mensch und Maschine für eine flexible Fertigung auch ab Losgröße 1.

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