Hoe software-automatisering in PCBA-productie helpt bij het versnellen van innovatie

De productie neemt nog steeds een groot deel van de tijd in beslag in de elektrotechnische cyclus. In dit artikel wordt besproken hoe softwaregestuurde automatisering en het IIoT het productieproces kunnen helpen versnellen.

De maakindustrie heeft sinds de jaren tachtig weinig veranderingen ondergaan. Dit betekent dat de engineeringcyclus - van ontwerp tot productie - nog steeds maanden of zelfs jaren in beslag neemt, net als meer dan 30 jaar geleden. Deze lange doorlooptijd kan de creativiteit van ingenieurs en hun vermogen om te innoveren verstikken. Om dit verouderde proces te verbeteren, kijken ontwerpers en fabrikanten naar softwaregestuurde automatisering en het Industrial Internet of Things (IIoT).

Met honderden IIoT-apparaten die samenwerken om gegevens te verzamelen en te delen, zijn fabrieken geavanceerder geworden. In combinatie met softwareautomatisering maken fabrikanten gebruik van IIoT-gebaseerde netwerken om hun activiteiten te optimaliseren, nieuwe efficiëntie te vinden en uiteindelijk meer innovatie te stimuleren.

Figuur 1. In Tempo's PCBA-productiefaciliteit.

Een van die fabrikanten is Tempo, die eraan werkt om software-automatisering in hun PCBA-productiefaciliteiten op te nemen in een poging om het prototyping-probleem te verminderen.

De ontwerp-, bouw- en testcyclus

Om prototypes te vervaardigen, werken fabrikanten en ingenieurs samen in een ontwerp-, bouw- en testcyclus (DBT) (Figuur 12. In dit proces maakt de ingenieur eerst zijn/haar ontwerp, stuurt het ontwerp naar de fabrikant om te bouwen en na voltooiing een eerste prototype, stuurt de fabrikant het product terug naar de ingenieur om te testen.

Figuur 2. De ontwerp-, bouw-, testcyclus (DBT) is cruciaal voor het prototypingproces.

Elke keer dat een ingenieur een ontwerp door deze cyclus stuurt, worden ideeën gevalideerd, fouten geïdentificeerd en oplossingen gevonden. In de zoektocht van de ingenieur om het beste eindproduct te bouwen, vindt deze reeks vaak plaats in een continue lus, waarbij verschillende iteraties van het prototype worden geproduceerd en verschillende cycli worden doorlopen.

Bij traditionele fabricage kan dit proces weken of zelfs maanden duren; het is bijzonder traag als het gaat om de productie van elektronica en printplaten (PCBA).

In tegenstelling tot software-ingenieurs die prototypes in seconden kunnen maken of mechanische ingenieurs die ze in uren kunnen maken met 3D-printen, hebben elektrotechnici last van een langere bouwfase en moeten ze enkele weken wachten voordat hun prototypes worden gerealiseerd.

Mogelijke oorzaken van vertragingen

Voor elektrotechnici kunnen er om veel verschillende redenen vertragingen optreden. Meestal treden fouten op wanneer de informatie die naar de fabrikant wordt verzonden, verloren gaat, verkeerd wordt geïnterpreteerd of verkeerd wordt gewijzigd. Het corrigeren van deze fouten kan de vertraging dan verder vergroten, aangezien het oplossen van vragen en het doorgeven van informatie nog enkele dagen kan duren. Bovendien tasten ingenieurs vaak in het duister als dit proces plaatsvindt, omdat de communicatie tussen ingenieurs en fabrikanten op zijn best traag is en in het slechtste geval niet bestaat.

Traditionele productieprocessen voor elektronica worden verder vertraagd door een gebrek aan connectiviteit. Vaak zijn de machines en mensen waaruit de fabriek bestaat allemaal analoog en losgekoppeld, waardoor de fabrieken eilanden van geïsoleerde technologie zijn. Dit vertraagt ​​niet alleen de werkzaamheden, maar het sluit ook ingenieurs uit de bouwfase van de DBT-cyclus; zonder inzicht in de uitkomst van hun ontwerpen, is het moeilijker voor ingenieurs om hun ontwerp snel te verbeteren voor toekomstige iteraties.

Om de PCBA-productie te versnellen en elektrotechnici te helpen hun ontwerpen sneller te herhalen, biedt softwaregestuurde automatisering in fabrieken een oplossing.

Slimme fabrieken zorgen voor snellere prototypes

Met nieuwe processen die gebruikmaken van IIoT-netwerken en softwareautomatisering, zorgen slimme fabrieken voor een revolutie in de traditioneel trage PCBA-productiecyclus.

End-to-end softwareautomatisering creëert bijvoorbeeld een "digitale draad" die de informatiestroom automatiseert van het ontwerp van de ingenieur naar de machines en de mensen op de verbonden fabrieksvloer. Hierdoor kunnen elektrotechnici tijdens het bouwproces rechtstreeks met de fabrikant communiceren en met hen samenwerken om de DBT-cyclus met meer kwaliteit, snelheid en nauwkeurigheid in de PCB-assemblage te voltooien.

Dit type IIoT-netwerk en software-automatisering helpt ook bij het stroomlijnen van activiteiten door het probleem van een gebrek aan connectiviteit in fabrieken op te lossen. Stel je voor dat een fabriek een groep robots en mensen op de vloer heeft die samenwerken. Als ze analoog zijn, is de communicatie traag en inefficiënt. Als een fabriek echter IIoT-apparaten integreert tijdens haar activiteiten, kan deze automatisch alle verschillende besturingssystemen configureren, bedienen en bewaken. Sommige slimme fabrieken gebruiken IIoT ook om elk systeem en elke machine automatisch te verbinden met elke persoon die op de fabrieksvloer werkt; dit creëert een circulair netwerk van connectiviteit dat extra efficiëntie toevoegt aan dagelijkse taken.

Het nieuwe model van een slimme fabriek stroomlijnt de activiteiten verder door gegevens te verzamelen en te delen om zichzelf continu te verbeteren. Een slimme fabriek met overal aangesloten sensoren kan bijvoorbeeld factoren als temperatuur, vochtigheid, apparatuurstatus, taakvoortgang en gemelde defecten bewaken. Al deze gegevens kunnen vervolgens worden teruggegeven aan de fabrikanten om te beoordelen hoe de fabriek werkt en om nieuwe manieren te zoeken om het bouwproces te optimaliseren.

Software-automatisering gebruiken in PCBA-productie

Veel concurrerende industrieën, waaronder lucht- en ruimtevaart, medische technologie, industrie en automobielindustrie, vertrouwen op PCBA. Traditionele PCBA-fabrikanten kunnen prototypes echter niet snel omdraaien, waardoor de productontwikkeling wordt gehinderd en het vermogen van ingenieurs om sneller te itereren en meer te innoveren wordt belemmerd. Door softwareautomatisering en IIoT-netwerken samen te gebruiken, kunnen nieuwe fabrikanten van slimme fabrieken veel problemen oplossen van de traditionele PCBA-productieprocedures die elektrotechnici teisteren.

Voorbeeld van een PCBA Smart Factory aan het werk

Tempo heeft een slimme PCBA-fabriek gecreëerd die op een digitale draad draait om klantbetrokkenheid, orderverwerking, inkoop van onderdelen, fabrieksactiviteiten en verzending van afgewerkte PCBA's in één continue cyclus te verbinden. Dit stelt Tempo in staat om zeer complexe printplaatassemblages te bouwen en te leveren in dagen in plaats van weken die typisch zijn voor andere fabrikanten.

Figuur 3. In Tempo's PCBA slimme fabriek.

Door gebruik te maken van software aan zowel de gebruikersfront-end voor offertes en bestellingen als aan de back-end voor fabrieksoperaties, is Tempo's slimme fabriek in staat om een ​​transparante, ononderbroken gegevensstroom van ingenieur naar fabrikant en weer terug te creëren. Dit biedt elektrotechnici beter inzicht in de voortgang van hun prototypes, waardoor de DBT-cyclus aanzienlijk wordt versneld.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.