Automatinė ar pusiau automatinė SMT gamybos linija: kuri yra tinkama būtent jums?

Pagrindinė architektūra SMT gamybos linija Sistemos

Automatinių ir pusiau automatinės konfigūracijos apibrėžimas

Šiuolaikinės SMT gamybos linijų sistemos įgyvendinamos įvairiais automatizacijos lygiais. Visiškai automatizuotos sistemos dažniausiai naudoja uždarosios kilpos procesus, kuriuose PCB pateikimas, kaitinimo pasta spausdinimas, komponentų montavimas ir reflow (kaitinimo) surinkimas vyksta beveik be žmogaus įsikišimo. Pusiau automatinės sistemos išlaiko rankinius veiksmus (pvz., šablonų derinimą ar plokščių valdymą mažam apimtims), todėl jų našumas yra 60–80% lyginant su visiškai automatizuota linija.

Pagrindiniai komponentai šiuolaikinėse SMT linijose

SMT architektūros pagrindinė įranga apima:

• Kaitinimo pastos spausdiklius su ±0,025 mm pataikymo tikslumu
• Aukštos kokybės paimkite ir įdėkite mašinas apdorojant komponentus iki 01005 dydžio (0,4 mm x 0,2 mm)
• Moduliniai reflow krosnys su 10+ šildymo zonų
• Automatinė optinė inspekcija (AOI) sistemų aptinkančių defektus iki 15 μm

Šie komponentai veikia esant griežtesnėms nei 0,1°C/mm² temperatūros ir mechaninėms paklaidoms bei 25 μm padėties tikslumui.

Integravimo iššūkiai tarp sistemų

Sujungiant skirtingas po sistemas kyla trys pagrindinės kliūtys:

1. Duomenų protokolų neatitikimai tarp senesnių pneumatinės padavimo sistemų ir modernių IoT galimybes turinčių įrenginių
2. Šiluminis trikdis kur reflow krosnys veikia kalibruojant įrenginius šalia pateikimo mašinų
3. Konvejerio sinchronizavimo klaidos sukeldamos <0,5 mm plokštės pozicionavimo nukrypimus

Vedantys gamintojai šiuos iššūkius sprendžia naudodami hibridines valdymo architektūras, kurios derina PLC sekvencinį valdymą su dirbtinio intelekto pagrįstu prognozavimu.

Automatizacijos lygiai SMT gamybos linijų projektavime

Rankinis, pusiau automatinis ir visiškai automatinis variantai

Pavyzdžiui, SMT (paviršinio montavimo) gamybos linijos veikia pagal tris automatizacijos lygius. Rankinės konfigūracijos reikalauja, kad operatoriai atliktų komponentų montavimą ir kaitinimo pasta apžiūrą, dažniausiai naudojama prototipų kūrimo procese. Pusiau automatinės sistemos naudoja pradedančiuosius pick and place įrenginius su rankiniu plokščių perkėlimu iš vieno įrenginio į kitą. Automatinės linijos integruoja su konvejeru sujungtą SPI ir AOI sistemas, pasiekiant per 85 000 CPH našumą.

SMT automatizacijos istorinis vystymasis

SMT automatizacija nuo 1980 m. mechaninio pergręžimo perėjo prie 1995 m. čipų pateikimo mašinų, pasiekusių 10 000 CPH. 2000 m. buvo pristatytos modulinės sistemos, derinančios montavimą ir apžiūrą, o 2015 m. 01005 komponentai reikalavo vaizdo valdomų robotų. Šiuolaikinės sistemos šiuo metu pasiekia <15 μm tikslumo montavimo naudojant IoT valdomą prognozuojamąją techninę priežiūrą.

Strateginis automatizacijos lygio pasirinkimo veiksniai

Trys pagrindiniai parametrai nulemia optimalų automatizacijos lygį:

• Gamybos kintamumas : Aukšto derinio aplinkos teikia pusiau automatinį lankstumą
• Apimties nuoseklumas : Pilna automatizacija pateisina išlaidas esant 15 000+ kasdienių montavimų
• Grąžinimo laikotarpis : Įmonės atsimokėja investicijas per 18 mėn., kai metinė apimtis yra 2,4 mln. vienetų

Robotų integravimas į PCB montavimo procesus

Šešių ašių bendradarbiaujantys robotai (cobots) dabar valdo 0201 komponentus su 12 μm pakartojamumo tikslumu PCB montavimo procese. Šie sistemos sinchronizuojamos su AOI stotimis, kad būtų sukurti uždaros kilpos korekcijos darbo procesai. Pažengusios linijos naudoja autonominis judančias robotas medžiagų valdymui, sumažinant nenaudingą judėjimą 42 % dėl realaus laiko WMS integracijos.

SMT gamybos linijų automatizavimo kaštų ir naudos analizė

Efektyvumo padidinimas visiškai automatizuojant

Visiškai automatizuotos SMT gamybos linijos pasiekia 30–50 % greitesnius ciklo laikus lyginant su rankiniu montavimu. Šiuolaikinės sistemos integruoja vaizdo inspekciją ir mašininį mokymąsi, kad būtų išlaikytos defektų normos žemiau 50 ppm, veikiant 24/7. Automatizuotos linijos sumažina darbo kaštus 72 % vienam 10 tūkst. PCB, o grąžinimo investicijų laikas sutrumpėja iki 18 mėnesių didelio apimties gamintojams.

Slepiami kaštai pusiau automatinėje veikloje

Nors pusiauautomatinėms SMT linijoms reikia 40 % mažesnių pradinių investicijų, jos sukelia 18–32 JAV dolerių/valandą slėptų operacinių kaštų. Rankinės klijų inspekcijos ir plokščių valdymas sudaro 23 % gamybos prastovų. Neplanuoti kaštai atsiranda dėl:

• Dažno bendrai naudojamų įrenginių perkalibravimo (1,2–4 tūkst. JAV dolerių/mėnesį)
• Darbuotojų, turinčių įvairių įgūdžių, premijų (14–22 % didesnės algos)
• Išeigos svyravimų tarp pamainų iki 12 %

Pramonės paradoksas: kai automatizacija mažina lankstumą

Gaminančios įvairių tipų elektroniką įmonės susiduria su svarbiu kompromisinės parinktimis: automatizuotos SMT linijos, optimizuotos konkrečioms PCB plokštėms, pakeitimui reikalauja 120–240 minučių, o pusiauautomatinėse sistemose užtrunka 45 minutes. Toks „automatizacijos užraktas“ verčia įmones arba:

1. Palaikyti lygiagrečias linijas (35 % didesnis kapitalo kaštų)
2. Aukoti 15–20 % užsakymų įvairovės
3. Priimti 8–14 % mažesnius pelno maržas individualiems užsakymams

Gamybos apimčių reikalavimai SMT linijų optimizavimui

Atitinkamų pajėgumų pritaikymas prie prognozuojamų gamybos apimčių

Šiuolaikinės SMT gamybos linijos pasiekia maksimalų efektyvumą, kai įrenginių pajėgumas atitinka prognozuojamas gamybos apimtis. Masinės gamybos scenarijams (50 000 vienetų/mėn.) didelio našumo montavimo mašinos sumažina vieneto gamybos kaštus 18–22 %. Tuo tarpu mažos ir vidutinės apimtys (<10 000 vienetų) naudingiausios konfigūruojamos sistemos, leidžiančios keisti įrenginius per <15 minučių.

Gamybos linijos konfigūracijos mastelio svarstymas

Modulinės linijos konstrukcijos leidžia palaipsniui didinti gamybos pajėgumus per:

• Keičiamos pateikimo sekcijos
• Programinės įrangos apibrėžti mašinų vaidmenys
• Daugiaetapės laikymo zonos

Įmonės, naudojančios mastelio SMT konfigūracijas, pasiekė 42 % greitesnį gamybos įsibėgėjimą per paklausos šuolius.

Atvejo analizė: Įvairių produktų gamyba prieš didelio kiekio gamybą

2023 metų analizė parodė skirtingus optimizavimo kelių variantus:

• Didelio našumo gamyklų prioritetiniai dviejų juostų spausdintuvai ir keturų juostų montavimo sistemos
• Įrenginiai su dideliu mišru optimizuota su <90 sekundžių recepto keitimu

Gaminant medicinos prietaisus ir naudojant padalintos eigos SMT linijas, kapitalo išlaidos sumažėjo 31 %, tuo tarant išlaikant 89 % visuminį įrangos efektyvumą.

Optimalios SMT gamybos linijos įrangos pasirinkimas

Gamybos apimties reikalavimų vertinimas

Iš pradžių įvertinkite esamas ir prognozuojamas gamybos apimtis – didelio našumo operacijoms reikia visiškai automatizuotų sprendimų su ¥30 tūkst. komponentų/valandą montavimo našumu. Mišto partijų gamybai svarbiausia pusiau automatinės sistemos, leidžiančios greitai keisti gamybą.

Biudžeto paskirstymas pagal įrangos tipus

40–50 % skirta pagrindinei mašinai, 25 % – reflow krosnims/inspekcijos sistemoms ir 15 % – pagalbinėms priemonėms.

Apskaičiuojant automacijos investicijų grąžą

Visiškai automatizuotos linijos dažniausiai pasiekia 24 mėnesių atsipirkimo laikotarpį esant dideliam gamybos apimčiai, o pusiau automatinės konfigūracijos rodo geresnę investicijų grąžą prototipuose. Atsižvelkite į 34 % defektų rodiklių pagerėjimą naudojant uždarą proceso valdymo sistemą.

DAK

Kas yra SMT gamyboje?

SMT, arba paviršinio montavimo technologija, yra elektronikos gamybos metodas, kai komponentai montuojami tiesiogiai ant spausdintųjų grandinių plokščių (PCB) paviršiaus.

Kaip visa automacija naudinga SMT gamybos linijoms?

Visa automacija sumažina ciklo laiką 30–50 %, sumažina darbo kaštus iki 72 %, gerina defektų rodiklius ir suteikia greitą investicijų grąžą didelės apimties gamintojams.

Kokios yra pusiau automatinės SMT linijų paslėptos išlaidos?

Pusiau automatinės linijos gali turėti mažesnes pradines išlaidas, tačiau patiria didesnes eksploatacines išlaidas, tokias kaip rankinė apžiūra ir dažnas perkalinimas, dėl ko padidėja prastovos.

Kaip optimizuoti gamybos linijas aukšto maišymo gamybai?

Daugelio asortimento gamyba naudojasi lanksčiomis sistemomis, kurios leidžia greitai keisti gamybą ir palaikyti įvairių produktų gamybą be reikšmingų investicijų į lygiagrečias linijas.