SMT-Fertigung: Prozesse auf Basis empirischer Daten optimieren Analyse-Software mit Experten-Know-how

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Automatisierung und Effizienz sind essentiell für eine konkurrenzfähige SMT-Produktion. Eine solide Datenbasis ist notwendig, um Produktionsprobleme zu identifizieren und entsprechende Optimierungsmaßnahmen einzuleiten. Funktionalität in der Software ist erforderlich, um den SMT-Prozess detailliert zu analysieren und Benchmarking auf verschiedenen Produktionsebenen durchzuführen, das sämtliche Rollen von der Bedienung bis zum globalen Management umfasst.

Auf der einen Seite stehen eine rasant zunehmende Miniaturisierung, eine hohe Produktvielfalt und hohe Komplexität der zu verarbeitenden Komponenten, auf der anderen Seite steigender Kostendruck, hohe Qualitätsanforderungen und enge Liefertermine. SMT-Linien müssen zuverlässig mit maximaler Geschwindigkeit produzieren und höchste Produktqualität liefern. Denn Fehler oder Verzögerungen in der Produktion kann sich heute niemand mehr leisten.

Wie komplex eine moderne Elektronikfertigung ist, zeigt sich spätestens dann, wenn die Ergebnisse hinter den Erwartungen zurückbleiben. Warum erreiche ich mein Ziel nicht, obwohl die Anlage produktiv läuft und kein offensichtlicher Fehler vorliegt? Um solche und ähnliche Fragen zu beantworten, bedarf es exakter Maschinendaten, die übergreifend erfasst, sinnvoll aufbereitet und zueinander in Beziehung gesetzt werden müssen.

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In der Praxis sind die kontinuierliche Analyse und Optimierung eine sehr anspruchsvolle und zeitaufwändige Aufgabe. Zwar liefern die zahlreichen Sensoren und Qualitätssicherungssysteme der Linie die notwendigen Daten – doch die Auswertung war bisher oft eine Wissenschaft für sich.

Denn in der SMT-Fertigung ist heute jede Linie ein Unikat. Die vielen unterschiedlichen Konfigurationen, die verzweigten technischen Zusammenhänge und Abhängigkeiten machen die SMT-Produktion zu einem sehr komplexen System. Eine zu geringe Leistung kann viele Ursachen haben, zum Beispiel Probleme in der Logistik, bei der Personaleinsatzplanung oder an den Maschinen.

SMT-Prozessanalyse – oft abhängig von erfahrenen Mitarbeitenden

Warum benötigt die Produktion dieses Loses nun 30 Sekunden, während es früher nur 25 Sekunden waren? Um solche Fragen zu beantworten, ist eine Analyse im Gesamtzusammenhang des SMT-Produktionsprozesses erforderlich. Nur sie kann zeigen, welche Faktoren tatsächlich die Produktivitätsverluste verursachen.

Hier sind Mitarbeitende gefragt, die im Laufe der Zeit ein Gespür dafür entwickelt haben, warum etwas nicht so läuft, wie es sollte. Doch diese Mischung aus Fachwissen, Erfahrung und Intuition lässt sich nicht von heute auf morgen erwerben. Und selbst „alte Hasen“ stoßen manchmal an ihre Grenzen, denn die Prozesse werden immer komplexer, die Produkte immer anspruchsvoller und die Bauelemente immer kleiner. Verlassen erfahrene Fachkräfte gar das Unternehmen, nehmen sie oft das über Jahre angesammelte Wissen zur Prozessoptimierung mit – ein Brain Drain, der das Unternehmen empfindlich treffen kann.

Automation der Analyse – eine Aufgabe für Praktiker

Es liegt daher nahe, den Analyseprozess zu automatisieren. Entsprechende Software gibt es schon seit einiger Zeit, aber sie konnte sich bisher noch nicht umfassend durchsetzen. Denn die Anforderungen an eine wirklich praxistaugliche Analysesoftware sind umfangreich:

• Herstellerübergreifende Datenanalyse für die gesamte SMT-Linie

• Erfassung und Adressierung mehrerer Equipment- und Ausrüstungsebenen sowie verschiedener SMT-Aufgabenbereiche

• Detaillierte Analyse des SMT-Prozesses, aber auch Benchmarking auf Linien- und Fertigungsebene, unter Berücksichtigung aller Rollen, vom Operator bis zum globalen Management

• Benutzerfreundliche Dashboards, die Informationen überall, jederzeit und automatisiert bereitstellen

• Integration der gesamten Datenbasis, durch Analyse von historischen und Echtzeit-Daten sowie Referenzdaten

• Standardisierung und Kombination von Fachwissen zur Prozessoptimierung, wie sie sonst nur durch erfahrene Mitarbeitende möglich ist

All diese Funktionen in einem Programm zu vereinen und vollständig zu realisieren, ist dem Technologie- und Marktführer ASMPT nun erstmals gelungen – mit der Software SMT Analytics. Dass der Fertigungsspezialist auch hier das richtungweisende Produkt auf dem Markt bringt, mag kaum überraschen. Das Unternehmen bildet mit seinem Hard- und Softwareportfolio nahezu den gesamten Fertigungsprozess ab.

Im Gegensatz zu den meisten reinen Softwareentwicklern hat der Markt- und Technologieführer also praktische Erfahrung mit SMT-Hardware und den vielen vielschichtigen und miteinander verknüpften Prozessen in der Fertigung. Das Unternehmen beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Leistungsoptimierung auf Maschinen-, Linien- und Fertigungsebene. Das Ergebnis ist nicht zuletzt das ganzheitliche, datengetriebene Konzept der intelligenten Fertigung, das mit integrativer Datenanalyse den maximalen Return on Investment gewährleistet.

Der Global Player hat sich intensiv mit den Problemen und Fragestellungen der SMT-Fertigung auseinandergesetzt. Das Ergebnis sind fünf grundsätzliche Use Cases, die SMT Analytics bereitstellt, um Zeit, Material und Status zu analysieren und so den Durchsatz des existierenden Equipments zu verbessern.

Rate Efficiency Analysis (Zeitanalyse)

Das Grundproblem bei der Rate Efficiency Analysis ist: Warum erreiche ich das Ziel nicht, obwohl die Anlage produktiv ist und kein offensichtlicher Fehler vorliegt?

Die Bestückautomaten des Herstellers sind so konzipiert, dass sie auch dann weiterarbeiten, wenn bestimmte Komponenten ausgefallen sind. Wird zum Beispiel ein Segment des Bestückkopfes nicht mehr benutzt, bestückt die Maschine weiter, jedoch etwas langsamer. Durch den Vergleich der tatsächlichen mit der in SIPLACE Pro berechneten theoretischen Bestückzeit für das individuelle Los, erkennt SMT Analytics diese Geschwindigkeitsverluste und zeigt den möglichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit. Die Software beantwortet folgende Detailfragen:

• Warum gibt es einen Verlust (auch wenn die Linie produktiv ist)?

• Wo treten die Zeitverluste auf?

• Wie groß ist die Auswirkung?

• Was ist die Hauptursache?

Reject Analysis (Materialanalyse)

Das Grundproblem bei der Reject Analysis ist: Was ist die Hauptursache für meine Gesamtabwurfrate?

Die Bestückautomaten prüfen optisch jedes zu verarbeitende Bauelement. Die Maschine kontrolliert, ob das Bauelement unbeschädigt ist, ob es den hinterlegten Abmessungen entspricht und ob es richtig auf der Pipette sitzt. Ungeeignete Bauelemente werden automatisch aussortiert. Das Softwaretool zeigt deren Anzahl an, sortiert nach Bauelement-ID, Bauelementform-ID und Feeder-ID. Dies gibt Aufschluss über die Bauelementequalität, den Handlings- und den Zuführprozess.

Dieser Use Case zeigt auch den Anteil jeder Bauelement-ID und Bauelementform-ID an der Gesamtabwurfsrate der Linie. Dadurch wird deutlich, welcher dieser Parameter die Hauptursache ist. Die Gesamtabwurfsrate der Linie wird im Zeitverlauf dargestellt, um zu erkennen, wann Spitzen auftreten.

Das Analysetool beantwortet folgende Detailfragen:

• Welche Abwurfraten treten auf?

• Wie hoch ist der Beitrag der einzelnen Materialien?

• Was ist der Linien-Benchmark?

• Wo treten Abwürfe/Bauelementeverluste auf?

• Mit welcher Häufigkeit treten sie auf?

Recipe Time Analysis (Zeitanalyse)

Das Grundproblem: Welche Auswirkungen haben Änderungen von SIPLACE Pro Einstellungen auf die Taktzeit?

Oft werden die Produktionseinstellungen eines Loses verändert. Um zu beurteilen, ob sich eine solche Änderung positiv oder negativ auswirkt, muss man die Zykluszeiten vor und nach der Änderung analysieren. Das Vergleichs-Dashboard zeigt den Einfluss auf die Leistung genau an, sodass Kurz- und Langzeitleistungsverluste verhindert werden können.

Das Webtool beantwortet folgende Detailfrage:

• Wirkt sich eine Änderung der SIPLACE Pro Einstellungen auf die Linientaktzeit aus?

Error Analysis (Zustandsanalyse)

Das Grundproblem bei der Error Analysis: Wie beeinflussen die auftretenden Maschinenfehler die Produktivzeit?

Mit diesem Use Case werden sämtliche Stillstandszeiten aufgrund von möglichen Maschinenfehlern analysiert und ausgewiesen. Es erfolgt eine detaillierte Lokalisierung bis hin zum Bestückbereich und genaue Beschreibungen der Ursachen.

Durch die Ausweisung der Start- und Endzeit des Stillstandes wird der Einfluss auf den Durchsatz unabhängig von der Stillstandsdauer dargestellt. Die Stillstandszeiten verschiedener Linien können miteinander verglichen werden. SMT Analytics beantwortet folgende Fragen:

• Was war die Ursache für meinen Stillstand?

• Welche Maschinenfehler sind aufgetreten?

• Wo sind die Maschinenfehler aufgetreten?

• Wann hat die Stillstandszeit angefangen und wann wurde sie behoben?

Operational Analysis (Zustandsanalyse in Kürze verfügbar)

Das Grundproblem: Warum ist meine Linie nicht im produktiven Zustand, und wie hoch ist der Verfügbarkeitsverlust meiner Leistung? Das Dashboard fokussiert sich auf die Analyse der Produktionsverfügbarkeit bzw. der einzelnen Status der Bestückbereiche, der Linie oder der Anlage. Dies geschieht durch Auswertung des Maschinenzustandes live sowie im Zeitverlauf.

Der Vergleich der Ergebnisse mit den theoretischen
SIPLACE-Pro-Werten gibt Aufschluss darüber, ob und gegebenenfalls, wo und warum eine Änderung oder ein Verlust aufgetreten ist.

Kunden, die mehrere SMT-Linien in verschiedenen Bereichen oder Gebäuden betreiben, erhalten Statistiken über Produktionsunterbrechungen der Bestückautomaten in der gesamten Produktionsumgebung. Das Webtool beantwortet folgende Detailfragen:

• Wo treten die Zeitverluste auf?

• Wie groß sind die Auswirkungen?

• Was ist die Hauptursache?

• Wie ist die zeitliche Verteilung?

• Was ist der Linien-Benchmark?

Praxistests und Erfahrungen beim Kunden zeigen deutlich: Mit den aufgezeigten fünf Use Cases von SMT Analytics kann ASMPT seine Rolle als Markt und Technologieführer weiter ausbauen.

Prozesse optimieren, Potenziale ausschöpfen

Die funktionale und praxisgerechte Software ermöglicht auch Neueinsteigern eine kontinuierliche Optimierung des gesamten SMT-Prozesses und adressiert gezielt die die wichtigen Bereiche Effizienz, Effektivität und Flexibilität. Das Web-basierte Tool ist dabei so benutzerfreundlich, dass auch weniger erfahrene Mitarbeitende schnell damit arbeiten und Probleme leicht erkennen können. Damit stärkt es auch die Standardisierung der SMT-Prozessoptimierung. Die Software findet in wenigen Schritten die Ursache von Problemen und entlastet die Fachkräfte von Standardaufgaben. Erkannt werden auch kurzfristige Ausfallzeiten – bevor sie sich zu einem echten Produktionshemmnis addieren. Die Applikation spürt selbst schwierig zuzuordnende Probleme auf – bevor sie unerkannt im System verblieben und über längere Zeiträume den Durchsatz und die Leistung schmälern.

Das Softwaretool verschafft dem SMT-Fertiger einen echten Konkurrenzvorteil in einem zunehmend dynamischen und kompetitiven Marktumfeld: Denn die Software reduziert die Produktionszeit und den Produktionsaufwand und spart damit unnötige Zusatzkosten.

Materialverluste und Probleme werden analysiert und beseitigt, kritische Termine lassen sich einfacher und entspannter einhalten. SMT Analytics hilft, das bestehende ASMPT-Equipment bestmöglich zu nutzen, die Effizienz zu maximieren und Leistungspotenziale vollständig auszuschöpfen. (mbf)

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* Bernhard Fritz ist Head of Global Marketing bei ASMPT SMT Solutions.

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