Frequenzbestimmende Bauelemente Quarze und Oszillatoren: Lieferketten unter Spannung

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Quarze und Oszillatoren unterliegen wie alle elektronischen Bauelemente einem Produktlebenszyklus. Neue Technologien und Entwicklungen führen zu Produktänderungen und – im schlimmsten Fall – zu Produktabkündigungen.

Entscheidend für den Lebenszyklus eines Produktes ist in erster Linie die Art der Anwendung. Consumer-Produkte beispielsweise, haben in der Regel eine vergleichsweise kurze Lebenserwartung, da der Fokus der Verbraucher hier häufig auf innovativen Features, einem neuen Design, immer mehr und besseren Funktionen und oftmals modischen Aspekten liegt, was zu immer kurzfristigeren Neuheiten führt. Dem gegenüber stehen langlebige Systeme und Geräte, beispielsweise in der Medizin- oder Bahntechnik, bei denen von der ersten Entwicklungsphase bis zum Ende des Produktlebenszyklus teilweise mehrere Jahrzehnte vergehen können. Eine langfristige Verfügbarkeit von Komponenten ist in diesen und vielen anderen industriellen Anwendungen essenziell. Doch in der momentan angespannten Situation scheint die Auswahl von geeigneten und wirklich langfristig verfügbaren Bauteilen wie der ominöse Blick in die Glaskugel.

Auch elektronische Bauelemente, wie die für viele Systeme lebenswichtigen Quarze und Oszillatoren, unterliegen selbstverständlich einem Lebenszyklus. Neue Technologien, Weiterentwicklungen und die Verwendung neuer Materialien und Rohstoffe, aber auch nachlassender Bedarf bei älteren meist größeren Bauformen, führen zu Produktänderungen und – im schlimmsten Fall – zu Produktabkündigungen. Zudem ist die Verknappung von Bauteilen durch gestiegene Bedarfe ein häufiges Problem. Engpässe sind beispielsweise zu beobachten, wenn neue Generationen von Spielekonsolen auf den Markt kommen. Aktuell sorgt der globale Digitalisierungstrend für eine beispiellos wachsende und nicht vorhergesehene Nachfrage nach elektronischen Komponenten. Insbesondere in der Automobilindustrie, der Elektromobilität oder für den Ausbau der 5G-Infrastruktur werden mehr und mehr Komponenten benötigt. Auch die notwendige Ausstattung der zahlreichen Homeoffice-Arbeitsplätze zu Coronazeiten und ein erhöhter Bedarf an Unterhaltungselektronik, haben für einen globalen Nachfrage-Boom gesorgt, wobei die Prognosen ursprünglich ganz anders aussahen. In den letzten Jahren war das Wachstum der Weltwirtschaft eher schleppend und viele asiatische Fabriken, ebenso wie ihre Lieferketten, liefen teilweise mit geringerer Kapazität. Zusätzlich hatten viele Unternehmen infolge von Covid 19 ihre Produktionsprognosen für 2020 und darüber hinaus gesenkt, was natürlich einen Dominoeffekt in den globalen Lieferketten auslöste, infolgedessen Produktionskapazitäten nochmals reduziert wurden. Diese nun wieder aufzubauen und an die widererwartend hohe Nachfrage anzupassen, stellt die Hersteller von elektronischen Bauelementen und ihre Lieferketten, gerade in Anbetracht der momentan schwierigen weltweiten Situation, vor massive Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt.

Hintergründe verstehen – Trends erkennen

Bei den frequenzgebenden Bauteilen waren und sind die Probleme sehr deutlich im Bereich der sogenannten Uhrenquarze mit 32,768 kHz, speziell bei der am häufigsten verwendeten SMD-Bauform 3,2 mm x 1,5 mm zu beobachten. Lange Zeit waren sie auf Allokation, da die Gehäuse (Keramikboden und Metalldeckel) von den wenigen Produzenten am Markt nicht in ausreichender Menge produziert werden konnten. Teilweise werden sie immer noch mit Vorlaufzeiten von mehr als einem Jahr angeboten. Die Situation verbessert sich aktuell eher schleppend und eine deutliche Verbesserung wird immer wieder ausgebremst.

Schlimmer noch sieht es auch bei den Quarzen und Oszillatoren in den mittlerweile in die Jahre gekommenen größeren SMD-Bauformen 7,0 mm x 5,0 mm, 6,0 mm x 3,5 mm und 5,0 mm x 3,2 mm aus. Teilweise sind sie komplett auf Allokation oder haben Lieferzeiten von mehr als einem Jahr. Einige Hersteller haben alle Quarze und Oszillatoren in großen Bauformen gleich ganz abgekündigt. Hauptursache hierfür sind auch wieder die Gehäusezulieferer, die natürlich eine nicht zu unterschätzende Rolle in der Lieferkette spielen und derzeit bei maximaler Auslastung arbeiten, um die aus oben genannten Gründen entstandenen Produktionsausfälle der letzten Jahre wieder aufzuholen. Dabei sind sie aber vor allem daran interessiert, der starken Nachfrage aus dem Bereich der Consumer-Produkte nachzukommen, bei denen überwiegend kleinere und mittlerweile gängigere SMD-Bauformen, z. B. 3,2 mm x 2,5 mm, aber gerade im Zuge der fortwährenden Miniaturisierung und dem Boom von Wearables auch noch kleinere Bauformen, eingesetzt werden. Mit den kleineren Gehäusen lässt sich mehr Output generieren und die großen Bauformen sind schlichtweg nicht mehr gewinnbringend genug und „blockieren“ die Produktionslinien. Es ist seit einiger Zeit schon absehbar, dass die größeren Gehäuse so langsam vom Markt verschwinden, oder besser gesagt verdrängt werden und es zu einer wahren Abkündigungswelle dieser Produktlinien kommen wird, da sie nicht mehr in ausreichender Stückzahl produziert und geliefert werden können. Dieser Trend zu immer kleineren Bauformen in allen Bereichen wird nicht abreißen, weswegen viele Quarz- und Oszillatorenhersteller, und vor allem diejenigen ohne wirklich eigene Fertigung (sog. Private Label), diese Serien bereits abgekündigt haben, oder sogar von heute auf morgen nicht mehr liefern konnten. Oftmals kann dann noch nicht einmal mehr eine Last-Time-Buy-Option gewährt werden.

Zusätzlich sorgen schlecht verfügbare ICs zu erheblichen Problemen bei den Oszillatoren. Die Produzenten der erforderlichen ICs haben die Produktion der Varianten mit 5 V heruntergefahren, bzw. schon komplett aufgegeben. Auch hier ist die sinkende Nachfrage des Marktes ausschlaggebend. Die Oszillatorenhersteller, die überhaupt noch passende ICs von ihren Vorlieferanten geliefert bekommen, sind gegenwärtig schon dabei, prognostizierte Bedarfszahlen für ein Last-Time-Buy anzufordern, um ihre Kunden noch eine gewisse Zeit mit 5-V-Oszillatoren versorgen zu können, zumindest so lange, bis diese auf eine andere Spannungsversorgung umgestellt haben.

Zu häufig Reaktion statt Prävention

Änderungen und im ungünstigsten Fall Abkündigungen gehören zu den häufigsten Störfällen in der Elektronikbranche und in Anbetracht der derzeitigen Situation muss und sollte vermehrt genau damit gerechnet werden. Viele Industrieunternehmen stehen momentan immer wieder vor dem Problem, dass dringend benötigte Komponenten von heute auf morgen nicht mehr lieferbar sind oder nur mit extrem langer Lieferzeit, verbunden mit hohen, meist nicht eingeplanten, Kosten zu beschaffen sind. Natürlich spielt hier auch die Corona-Pandemie, die die Welt nun seit Anfang 2020 in Atem hält, eine große Rolle. Wochenlange und wiederkehrende Lockdowns in Asien haben dazu geführt, dass Produktionen immer wieder stillstehen. Und als wenn die Pandemie und ihre teils dramatischen Folgen nicht ausreicht, sorgen Stromzuteilungen, bedingt durch stark gestiegene Energiekosten in China oder Wasserzuteilungen, notwendig durch anhaltende Dürre in Taiwan, ein quergestellter Containerfrachter im Suezkanal oder aber der russische Angriffskrieg in Europa für weitere teils existenzbedrohende Zustände in der gesamten Branche. Wer in Anbetracht dieser Situation das Obsoleszenz-Risiko immer noch vernachlässigt, dem werden immer schwierigere Zeiten bevorstehen.

Obwohl das Risiko der Obsoleszenz auch schon vor der Pandemie eigentlich jedem bekannt gewesen sein sollte, wurde das Thema viel zu häufig vernachlässigt. Obsoleszenzen verursachen jährlich Kosten in Höhe von mehreren Millionen Euro für ungeplante Re-Designs und dem damit verbundenen Rattenschwanz an Neuzertifizierungen, usw. gehen in den Entwicklungsabteilungen unzählige Stunden dadurch verloren, die dringend für die Entwicklung neuer Produkte notwendig wären. Sonderbeschaffungen aus fragwürdigen Quellen zu enormen Sonderkosten gehören zur Tagesordnung. Diese reaktiven Maßnahmen stellen die Unternehmen vor große Herausforderungen und können zu enormen Problemen und letztendlich zu einem Stillstand der Produktion führen, wenn dann doch keine passende Lösung mehr gefunden werden kann.

Mit Obsoleszenz-Management mögliche Risiken minimieren

Glücklicherweise sind viele Unternehmen bereits zu der Erkenntnis gekommen, dass ein proaktives Obsoleszenz-Management mit der richtigen Strategie ein Mittel ist, die Materialverfügbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus sicherzustellen. Die präventive Handhabung von Obsoleszenzen ist heutzutage ein unabdingbares Instrument, um vorausschauend Auswirkungen auf die Produktion und damit die Kosten zu minimieren. Es ist unabdingbar, dass das Obsoleszenz-Management fest in die Unternehmensorganisation eingebunden und fester Bestandteil sämtlicher Unternehmensprozesse, von der Entwicklung über die Beschaffung, die Fertigung und den Kundendienst, wird. Bereits ab der ersten Produktidee bzw. zu Beginn der Entwicklungsphase eines Produktes besteht das Risiko, dass die verwendeten Bauteile obsolet gehen. Im Laufe des Produktlebenszyklus erhöht sich dieses Risiko immer weiter. Kernaufgabe des Obsoleszenz-Managements ist daher, die Verfügbarkeit der Bauteile über den gesamten Produktlebenszyklus zu gewährleisten und Produktionsausfälle zu vermeiden oder mindestens zu reduzieren.

Die möglichen Auslöser für Obsoleszenzen können, wie oben bereits beschrieben, vielschichtig sein und die Risiken, die davon ausgehen, sind nicht minder vielfältig. Um für den Fall der Fälle richtig vorbereitet zu sein und auch in diesen kuriosen Zeiten sicher durch die Krise zu kommen, heißt es für den Anwender mehr denn je, frühzeitig und vorausschauend zu planen und Trends zu erkennen. Es gilt, Bedarfe für laufende Projekte so früh und vor allem so weit im Voraus wie möglich zu kalkulieren bzw. zu disponieren. Anders können wertvolle Produktionskapazitäten und, noch wichtiger, die benötigten Rohmaterialien nicht gesichert werden und mögliche Materialengpässe sowie, im schlimmsten Falle, Produktionsstillstände, nicht mehr vermieden werden. Zukünftig gilt es, beim Ausarbeiten globaler Lieferketten auch unvorhersehbare Ereignisse – wie wir sie seit Monaten immer wieder erleben – zu berücksichtigen. Um Produktion und Lieferungen sicherer zu machen, muss mehr Sorgfalt schon auf den Aufbau breit aufgestellter Lieferantennetzwerke und die Auswahl zuverlässiger Handelspartner und Bezugsquellen gelegt werden. Lieferketten müssen solide, durchdacht und krisensicher aufgebaut werden und nicht nur nach ihrem Einsparpotenzial bewertet werden. Dabei ist es unabdingbar, so früh wie möglich mindestens eine „Second Source“ für ein Bauteil zu testen und freizugeben. Im Ernstfall kann dann bestenfalls auf eine oder mehrere unabhängig voneinander agierende und lokal voneinander getrennte, also „echte“ Second Sources, zurückgegriffen und ein möglicher Bandstillstand verhindert werden.

Vorsprung nutzen

Die Obsoleszenz-Strategie von WDI unterstützt Kunden bei der Reduzierung der Risiken, die durch abgekündigte Bauteile eintreten können. Dabei begleitet und unterstützt WDI seine Kunden insbesondere im Entwicklungsumfeld bei der Auswahl des für sie „richtigen“ Produktes, zeigt baugleiche Alternativen und „Second Sources“ auf und empfiehlt besonders gängige Spezifikationen und Bauformen. Von der Erstbemusterung und eventuell notwendigen Schaltungsanalyse, über die Prototypen- und Vorserienbelieferung bis hin zur klassischen Distributionsdienstleistung während der Serienfertigung können Kunden auf WDI zählen.

Leider nicht so selten wie man sich wünschen würde, erhalten wir von Kunden Stücklisten mit veralteten oder nicht mehr aktuellen Bauteilen, die für neue Produktentwicklungen angefragt werden. Im Dialog mit den Kunden stellen wir dann fest, dass das Design der Schaltung aus früheren Gerätegenerationen übernommen wurde, frei nach dem Motto „never change a running system“. Mit unserer Expertise sind wir in der Lage, die Kunden darauf aufmerksam zu machen und Bauteile der neuesten Generation mit größerer Effizienz und besserer Performance, womöglich in kleinerer Bauform, kostengünstiger und mit besserer Verfügbarkeit in der Zukunft anzubieten.

Die Anzahl unserer Vertragslieferanten hilft uns dabei, denn nur so können wir uns auf die echten Kernkompetenzen der von uns angebotenen Hersteller konzentrieren und „Cherry-Picking“ im Sinne des Kunden betreiben. Schließlich ist nicht jeder Hersteller mit all seinen Produkten gleich stark. Meist hat jeder eine klare Kernkompetenz, die oft nur einen kleinen Teil seines Gesamtportfolios ausmacht. Entscheidend für die Aufnahme eines Herstellers in unser Portfolio ist grundsätzlich die Frage, ob dies einen erkennbaren Mehrwert für unser Produktangebot und folglich auch für unsere Kunden mit sich bringt. Eine gewisse kontrollierte „Überschneidung“ im Produktportfolio ist gewünscht, oft hilfreich und technisch sowie kommerziell vernünftig – reduziert es so mögliche Abhängigkeiten zu einzelnen Herstellern für uns und unsere Kunden. Die Herausforderung ist und bleibt es, Trends zu erkennen sowie Stärken und Schwächen der einzelnen Hersteller auszumachen, ihre Kernkompetenzen zu kombinieren und aufeinander abzustimmen. Dem Anwender bieten wir damit ein technisch stimmiges und kommerziell wettbewerbsfähiges Gesamtportfolio sowie echte Unterstützung bei der Minimierung von Beschaffungsrisiken.

* Hendrik Nielsen ist Technic Sales Specialist FCP bei der WDI AG.

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