ماشین دستی یا خودکار برای انتخاب و قرار دادن: کدام یک برای شما مناسب است؟

شناسایی ماشین‌های گرفتن و قرار دادن: تفاوت‌های اصلی

تعریف سیستم‌های گرفتن و قرار دادن دستی نسبت به خودکار

هنگام مقایسه سیستم‌های دستی و خودکار برای مونتاژ PCB، شکاف قابل توجهی بین این دو وجود دارد. در سیستم‌های دستی، کارگران باید هر یک از قطعات را به صورت دستی در جای مناسب قرار دهند. این کار نیازمند مهارت واقعی و تمرکز زیادی است تا همه چیز به درستی انجام شود. البته این روش برای کارهای تکی یا دسته‌های کوچک خوب عمل می‌کند، اما باید قبول کنیم که این کار بسیار کند است. افراد وقتی خسته می‌شوند اشتباه می‌کنند و قطعات در جای اشتباه قرار می‌گیرند یا تراز نمی‌شوند. داستان سیستم‌های خودکار کاملاً متفاوت است. این سیستم‌ها با استفاده از ربات‌هایی که توسط نرم‌افزارهای هوشمند راهنمایی می‌شوند تمام کارهای سنگین را انجام می‌دهند. نتیجه چیست؟ خطاهای کمتر و زمان تولید بسیار کوتاه‌تر. برخی تحقیقات نشان می‌دهند که این ماشین‌ها می‌توانند کارایی مونتاژ PCB را تا حدود 60 درصد افزایش دهند. این موضوع باعث می‌شود خودکارسازی برای تولید انبوه که در آن سرعت انجام کار اهمیت زیادی دارد، گزینه ایده‌آل باشد. با این حال، روش‌های دستی همچنان جایگاه خود را حفظ کرده‌اند، به خصوص در شرکت‌هایی که نیاز به ساخت‌های سفارشی یا نمونه‌های اولیه دارند، چرا که این روش انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به ماشین‌ها که گاهی این قابلیت را ندارند، فراهم می‌کند.

مؤلفه‌های کلیدی اتوماسیون مونتاژ PCB

سیستم‌های قرار دادن و برداشتن برای مونتاژ خودکار مدارهای چاپی (PCB)، به کار هماهنگ چندین قطعه کلیدی برای تسریع فرآیند اتکا دارند. در مرکز این سیستم‌ها، فیدرهایی قرار دارند که قطعات را به سری‌های قرار دادن پیشرفته (placement heads) منتقل می‌کنند و آن‌ها هر چیزی را دقیقاً در جایی که باید روی برد مداری قرار دهند. تمام این فرآیند با کمک نوارهای نقاله پیش می‌رود که جریان مواد را بدون وقفه حفظ می‌کنند. با این حال، نرم‌افزار همانند چسبی است که تمام این اجزا را کنار هم نگه می‌دارد و مسیر حرکت هر قطعه را تعیین می‌کند و در صورت لزوم به صورت آنی اصلاحات لازم را انجام می‌دهد. اضافه کردن فناوری‌های جدید مانند ردیابی قطعات فردی و تحلیل داده‌ها در زمان واقعی، دقت این ماشین‌ها را به سطح کاملاً جدیدی ارتقا داده است. این اجزا به خوبی با هم کار می‌کنند و به همین دلیل تولیدکنندگان می‌توانند به نتایج یکنواخت و قابل اطمینان دست پیدا کنند. این نوع از قابلیت اطمینان، این سیستم‌ها را به یک ابزار ضروری برای هر کسی تبدیل کرده که به تولید بهینه و کارا از مدارهای چاپی علاقه‌مند است.

دستی نسبت به خودکار: مقایسه جریان کاری

مونتاژ محور انسان: چالش‌های جریان کار

خطوط مونتاژ دستی در حفظ ثبات و کارکرد روزانه با مشکلاتی مواجه هستند. انسان‌ها خسته می‌شوند، مهارت‌ها بین کارگران متفاوت است و تمام این عوامل انسانی منجر به اشتباهاتی می‌شود. بر اساس تحقیقات، حدود یک سوم از کلیه نقص‌های مونتاژ به سادگی به خطا‌های انسانی برمی‌گردد. خبر خوب این است که راه‌هایی برای مقابله با این مشکلات وجود دارد. آموزش بهتر کارکنان و طراحی ایستگاه‌های کاری با تمرکز بر راحتی کارگران می‌تواند به طور قابل توجهی این خطاها را کاهش دهد. این تغییرات نه تنها زندگی کارگران را آسان‌تر می‌کند، بلکه آن‌ها را در طول شیفت کاری متمرکز و پروداکتیو نگه می‌دارد. با این حال، مونتاژ دستی مزیتی نیز دارد و آن انعطاف‌پذیری و توانایی تطبیق است. هنگامی که طراحی‌ها تغییر می‌کنند یا شرکت‌ها نیاز به تولید حجم کمتری از محصول دارند، کارگران معمولاً می‌توانند با تغییرات کمی سازگار شوند. سیستم‌های خودکار در این موقعیت‌ها به اندازه کارگران دستی انعطاف‌پذیر نیستند و اغلب نیازمند برنامه‌ریزی مجدد گسترده‌ای هستند تا بتوانند با تغییرات جزئی سازگار شوند.

کارایی سیستم انتخاب و قرار دادن خودکار

اتوماسیون گرفتن و قرار دادن برای صرفه‌جویی در زمان در حین کارهای مونتاژ الکترونیکی امری ضروری شده است. این ماشین‌ها به سادگی از سرعت انسان در قرار دادن قطعات روی برد مداری پیشی می‌گیرند. آن‌ها قطعات را بسیار سریع‌تر از هر کارگری مونتاژ می‌کنند، که به معنای تولید محصولات بیشتر در هر روز توسط کارخانه‌ها و کاهش زمان لازم برای ساخت هر قطعه است. بررسی داده‌های واقعی از خط تولید نشان می‌دهد که افزایش چشمگیری در ارقام بهره‌وری رخ داده است. خطوط مونتاژ که این سیستم‌های اتوماتیک را به کار می‌گیرند به طور منظم به اهداف تولیدی دست می‌یابند که با کار دستی به تنهایی غیرممکن بود. بسیاری از تولیدکنندگانی که به اتوماسیون منتقل شده‌اند، افزایش قابل توجهی در نرخ تولید خود گزارش کرده‌اند. این موضوع کاملاً منطقی است، چرا که ربات‌ها اشتباهات کوچکی که گاهی اوقات انسان‌ها مرتکب می‌شوند را تکرار نمی‌کنند، همچنین باعث تاخیر نمی‌شوند تا زمانی که کارگران بین وظایف به روز شوند.

نقش سیستم‌های دید در خطوط تولید SMT

سیستم‌های بینایی برای بهره‌برداری بهینه از خطوط تولید SMT ضروری هستند، به‌ویژه در مورد اطمینان از کارکرد صحیح دستگاه‌های اتوماتیک جابه‌جایی و قرار دادن قطعات. این سیستم‌ها در واقع دوربین‌های هوشمند را با نرم‌افزارهای هوش مصنوعی خیلی خوبی ترکیب می‌کنند که می‌توانند مکان‌گذاری قطعات را بررسی کنند و به‌سرعت مشکلات را قبل از بزرگ شدن شناسایی کنند. چیزی که این فناوری را ارزشمند می‌کند، کاهش قابل‌توجه اشتباهات در فرآیند تولید است. بیشتر کارخانه‌ها استانداردهای خاصی برای کیفیت بینایی ماشینی را دنبال می‌کنند و این سیستم‌ها دقیقاً با آن الزامات هماهنگ هستند و در عین حال اجازه می‌دهند کارخانه بدون وقفه کار کند. وقتی قطعات هر بار به‌درستی قرار گیرند، کل فرآیند تولید بدون اینکه کیفیت کاهش یابد، سرعت می‌گیرد که در بازار رقابتی امروزی الکترونیک که تقاضا هرگز کاهش نمی‌یابد، این موضوع بسیار مهم است.

با بررسی این جریان‌های کاری، می‌توانیم بهره‌های ریز و چالش‌های هر سیستم را به خوبی درک کنیم. آیا انتخاب سیستم‌های دستی برای رسیدن به نیازهای تولید سفارشی یا استفاده از کارایی فرآیندهای خودکار برای هماهنگ کردن ظرفیت‌های تولیدی با نیازهای در حال تغییر صنعت مهم است.

دقت و سرعت در مونتاژ PCB

معیارهای دقت: مونتاژ دستی نسبت به رباتیک

در مورد مونتاژ مدار چاپی (PCB)، دقت در انجام کار به خوبی روی عملکرد محصول نهایی تأثیر زیادی دارد. افرادی که مونتاژ را به صورت دستی انجام می‌دهند گاهی اوقات دچار اشتباه می‌شوند. دقت آن‌ها بسیار متغیر است و به میزان خستگی، مهارت‌هایی که دارند و همچنین اشتباهات انسانی بستگی دارد. داده‌های صنعتی نیز نکته جالبی را نشان می‌دهند. ربات‌ها معمولاً می‌توانند قطعات را با دقتی بالاتر از 99٪ قرار دهند، در حالی که روش‌های دستی به ندرت چنین اعدادی را به طور پیوسته بدست می‌آورند. تفاوت واقعاً تأثیرگذار است، چون اشتباهات کوچک در زمان مونتاژ می‌تواند به مشکلات بزرگی در زمان عملکرد الکترونیک منجر شود. به همین دلیل است که بسیاری از تولیدکنندگان امروزی به شدت به سیستم‌های رباتیک برای قرار دادن قطعات متکی هستند. این دستگاه‌ها باعث کاهش اشتباهات و معایب می‌شوند که از دید شرکت‌ها برای حفظ استانداردهای کیفی در تمامی محصولات تولیدی منطقی به نظر می‌رسد.

مدیریت مولفه‌های کوچک‌سازی شده (مانند مقاومت‌های 0201)

روند جاری به سمت الکترونیک‌های کوچک‌تر، سردردهای واقعی را هنگام کار با قطعات بسیار کوچک به وجود می‌آورد، به خصوص برای کسانی که سعی دارند این قطعات را به صورت دستی مونتاژ کنند. به عنوان مثال، آن مقاومت‌های کوچک 0201 را در نظر بگیرید؛ آنقدر کوچک هستند که حتی کوچک‌ترین اشتباه در قرارگیری آنها در حین مونتاژ می‌تواند یک مدار کامل را از کار بیندازد. در اینجا است که خودکارسازی با ماشین‌های پیشرفته خود وارد میدان می‌شود. دستگاه‌های قطعه‌گیری و قرار دادن (Pick and place) مجهز به دوربین‌های با وضوح بالا، کاری را انجام می‌دهند که انگشتان انسان در این مقیاس انجام دادنش را نمی‌توانند. برای صنایع‌ای که در حال پیش بردن به سمت حداقل‌سازی هستند، مانند تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند یا سازندگان تجهیزات مخابراتی کوچک، این راهکارهای خودکار تقریباً غیرقابل چشم‌پوشی هستند. بدون این دستگاه‌ها، خطر اشتباهات پرهزینه ناشی از مونتاژ دستی در بازار رقابتی امروز بسیار بالا خواهد بود.

تأثیر کنترل چرخش بر نرخ عملکرد

درست کردن کنترل چرخش در سیستم‌های مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB)، تفاوت بزرگی در قرارگیری صحیح قطعات ایجاد می‌کند و در نهایت تأثیر مستقیمی بر این دارد که چند برد سالم از خط تولید خارج می‌شود. برخی از تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که کنترل بهتر چرخش به‌طور قابل‌توجهی باعث کاهش معایب می‌شود و در نتیجه باعث افزایش بازده و عملکرد بهتر محصولات می‌گردد. وقتی قطعات در حین مونتاژ به‌درستی جهت‌گیری نشوند، ممکن است کل مدار دچار خطا شود یا در آینده رفتاری نامنظم داشته باشد. به همین دلیل است که سیستم‌های خودکار امروزی این کنترل‌های پیشرفته چرخش را در خود دمج می‌کنند. این کنترل‌ها به حفظ روند تولید بدون خطا کمک می‌کنند و از آن دست خطاها جلوگیری می‌کنند که در روش‌های قدیمی دستی رخ می‌داد، به‌ویژه در مورد قطعات کوچک SMD که نیازمند موقعیت‌گیری دقیق هستند.

انتخاب بر اساس مقیاس‌پذیری تولید

تولید نمونه‌های با حجم کم: زمانی که دستی منطقی است

برای تولید نمونه‌های اولیه در مقیاس کوچک، دستگاه‌های دستی مونتاژ قطعات تمایل دارند بسیار خوب کار کنند، چون هزینه‌های زیادی ندارند و می‌توانند کارهای متنوعی را انجام دهند. چیزی که آن‌ها را برای مراحل اولیه توسعه محصول بسیار خوب می‌کند، سادگی به‌روزرسانی طراحی‌ها بدون این است که مجبور شوید برنامه‌های پیچیده را دوباره از اول بنویسید. بسیاری از صاحبان کسب‌وکارهای کوچک از این نوع سیستم‌ها خوششان می‌آید، چون به سرعت می‌توانند با تغییرات در مشخصات طراحی تطبیق پیدا کنند و از هزینه استخدام افراد اضافی برای کارهای مونتاژ جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، یک استارت‌آپ در حوزه فناوری پوشیدنی‌ها را در نظر بگیرید. این شرکت در مرحله نمونه‌سازی به شدت به تکنیک‌های دستی مونتاژ متکی بود و شاهد کاهش قابل‌توجهی در هزینه‌های اولیه بود، در حالی که همچنان قادر بود نسخه‌های مختلفی از طراحی را بدون تأخیرهای زیاد آزمایش کند.

نیازمندی‌های تولید با سرعت بالا

تولیدکنندگان در بخش‌های مختلف با افزایش رقابت در بازارهای جهانی به دنبال افزایش سرعت تولید هستند. اتوماسیون در حوزه‌ی انتخاب و قراردهی (Pick and place) به طور مستقیم این نیاز را برطرف می‌کند و ضمن افزایش خروجی، اشتباهات گران‌قیمت در مونتاژ را کاهش می‌دهد. برخی از سیستم‌های پیشرفته می‌توانند عملکرد دستی کارگران را در همان مدت زمانی دو برابر کنند. آنچه این ماشین‌ها را متمایز می‌کند، توانایی تطبیق با تغییرات روزانه در حجم تولید است. یک کارخانه که یک هفته با ظرفیت کامل کار می‌کند، ممکن است به دلیل تغییرات بازار هفته‌ی آینده کاهش تولید داشته باشد، اما خطوط اتوماتیک کیفیت محصول را بی‌درنگ حفظ می‌کنند. این انعطاف‌پذیری است که باعث می‌شود کارخانجات بزرگ خودرو و شرکت‌های الکترونیکی به این سیستم‌ها متکی باشند، زیرا در جایی که هر ثانیه اهمیت دارد و تحمل‌های میکرونی تعیین‌کننده‌ی این است که آیا محصولات مشخصات فنی را دنبال می‌کنند یا باید به ضایعات ختم شوند.

통합 با سیستم خودکار خط تولید SMT کامل

هنگامی که تولیدکنندگان اتوماسیون را به خطوط تولید SMT خود می‌آورند، به طور کلی شاهد بهره‌وری بهتر و عملیات روزانه آسان‌تری خواهند بود. ترکیبی از فناوری‌های مختلف مانند تجهیزات pick and place، آن اجاق‌های بزرگ reflow که همه ما با آنها آشنا هستیم، به همراه سیستم‌های مختلف بازرسی، چیزی را ایجاد می‌کند که بسیار نزدیک به یک کارخانه کاملاً اتوماتیک است. بیشتر افراد به شما خواهند گفت که وقتی همه چیز به خوبی با هم کار کند، کل فرآیند مونتاژ به طور کلی بهینه می‌شود. کیفیت تمایل به بهبود پیدا می‌کند در حالی که زمان‌های سیکل به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابند. به عنوان مثال شرکت XYZ الکترونیکس، شرکتی که سال گذشته به طور کامل اتوماسیون را در خط تولید خود پیاده کرد و شاهد افزایش تولید خود به میزان تقریباً 30 درصد در شش ماه اول بود. البته همیشه کمی مشکلاتی در میان خواهد بود، اما در مجموع این سیستم‌های یکپارچه به حفظ روند تولید قوی کمک می‌کنند، حتی در حالی که فناوری‌های جدید هر چند سال یکبار معرفی می‌شوند.