เครื่องวางชิ้นส่วน 42,000 CPH: วิธีเพิ่มความเร็วสูงสุดโดยไม่เสียความแม่นยำ

ทำความเข้าใจความสามารถของเครื่องวางชิ้นส่วน 42,000 CPH

การกำหนด CPH ที่แท้จริงเมื่อเทียบกับคำกล่าวอ้างทางการตลาด

สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้เมื่อพิจารณาเครื่องจักรแบบพิกกิ้งและเพลซซิ่ง (pick and place) คือการรู้ช่องว่างระหว่างจำนวนรอบต่อชั่วโมง (CPH) ที่แท้จริง กับค่าที่ผู้ผลิตระบุไว้ในโบรชัวร์ของพวกเขา ค่า CPH ที่แท้จริงแสดงให้เห็นถึงความเร็วในการทำงานจริงของเครื่องภายใต้การดำเนินงานปกติ ซึ่งรวมถึงขั้นตอนทั้งหมดตั้งแต่หยิบชิ้นส่วนไปจนถึงการวางไว้ในตำแหน่งที่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม แผนกการตลาดมักจะบิดเบือนความจริง โดยทำให้เครื่องจักรดูเร็วกว่าที่เป็นอยู่เพียงเพื่อให้ชนะสัญญา สิ่งที่เกิดขึ้นจริงนั้นมีความแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับประสิทธิภาพในการตั้งค่าเครื่อง หรือความซับซ้อนของแผงวงจรที่กำลังประกอบอยู่ ลองพิจารณาคำเคลมที่ว่าสามารถทำได้ถึง 50,000 CPH ตัวอย่างเช่น ในทางปฏิบัติ โรงงานส่วนใหญ่ถือว่าโชคดีแล้วถ้าสามารถทำได้ประมาณ 12,000 CPH หลังจากคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมการผลิตจริง ผู้ผลิตที่ชาญฉลาดรู้ดีถึงช่องว่างนี้ จึงมักจะขอหลักฐานการทดสอบประสิทธิภาพจริง แทนที่จะเชื่อข้อมูลตามแผ่นสเปคที่ดูสวยงาม

บทบาทของ IPC-9850A ในการมาตรฐานการวัด

IPC-9850A มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมาตรฐานนี้กำหนดวิธีการวัดอัตราการติดตั้งชิ้นส่วนต่อชั่วโมง (CPH) ที่เป็นแบบแผนเดียวกันสำหรับบริษัทต่างๆ มาตรฐานนี้ยังรับประกันว่าเครื่องจักรไม่เพียงแค่หยิบชิ้นส่วนเท่านั้น แต่ต้องติดตั้งชิ้นส่วนเหล่านั้นอย่างถูกต้องบนแผงวงจรด้วย เมื่อผู้ผลิตปฏิบัติตามแนวทางของ IPC-9850A ก็จะมีวิธีการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องจักรสำหรับการหยิบและติดตั้งชิ้นส่วนที่เป็นธรรม โดยไม่มีการบิดเบือนข้อมูลจำเพาะจากบริษัทต่างๆ การยึดมั่นในมาตรฐานนี้ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการประเมินสมรรถนะเครื่องจักรและการตัดสินใจซื้อของผู้ผลิต ทำให้ผู้ผลิตต้องซื่อสัตย์เกี่ยวกับศักยภาพที่แท้จริงของอุปกรณ์ของตน ส่งผลให้ผู้ซื้อเลือกซื้อเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพดีกว่า ซึ่งส่งผลต่อการตัดสินใจในการลงทุนไปจนถึงประสิทธิภาพในการดำเนินงานประจำวันของโรงงาน

ความท้าทายหลักในกระบวนการประกอบ SMT เร็วสูง

การแลกเปลี่ยนเรื่องความแม่นยำของการวางชิ้นส่วน

การรักษาสมดุลระหว่างความเร็วและความแม่นยำยังคงเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยากที่สุดในการดำเนินการบนสายการประกอบ SMT ที่มีความเร็วสูง เครื่องจักรถูกออกแบบมาเพื่อติดตั้งชิ้นส่วนด้วยความเร็วที่รวดเร็วมาก แต่ความเร่งด่วนนี้มักนำไปสู่ปัญหา เช่น ชิ้นส่วนที่ถูกติดตั้งผิดตำแหน่ง หรือชิ้นส่วนเคลื่อนที่หลังจากถูกวางบนแผงวงจรแบบพิมพ์แล้ว เมื่อเกิดข้อผิดพลาดลักษณะนี้ จะส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิตทั้งกระบวนการ โรงงานต้องเผชิญกับงานแก้ไขและของเสียที่เพิ่มขึ้นมากกว่าที่วางแผนไว้ ซึ่งส่งผลให้กำไรลดลงอย่างมาก ข้อมูลจากอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นถึงทางเลือกที่ชัดเจน — เมื่อผลักดันเครื่องจักรมากเกินไป ความแม่นยำจะลดลงอย่างรวดลาย นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ผู้ผลิตที่ชาญฉลาดใช้เวลาในการหาจุดที่เหมาะสมที่สุดในการกำหนดขีดจำกัดระหว่างการผลิตให้เร็วพอที่จะตอบสนองความต้องการ กับการควบคุมข้อผิดพลาดในการติดตั้งให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ การทำสิ่งนี้ให้ถูกต้องคือสิ่งที่แยกความแตกต่างระหว่างการดำเนินงานที่สร้างกำไร กับการเผชิญปัญหาอย่างต่อเนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่บกพร่อง

ข้อจำกัดของการประสานงานฟีดเดอร์

การซิงค์เครื่องป้อน (feeders) ให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม ยังคงเป็นปัญหาใหญ่สำหรับผู้ที่ทำงานกับสายการผลิต SMT อยู่เสมอ เมื่อสิ่งต่าง ๆ ไม่ถูกจัดแนวให้ตรงกันหรือจังหวะการทำงานคลาดเคลื่อน ก็จะทำให้กระบวนการทั้งหมดช้าลง และนำไปสู่ปัญหาการหยุดชะงักในการผลิตที่สร้างความหงุดหงิดอย่างมาก ตัวอย่างเช่นเหตุการณ์ที่โรงงานแห่งหนึ่งเมื่อเดือนที่แล้ว ที่เพียงแค่มีการจัดแนวเครื่องป้อนเพียงตัวเดียวคลาดเคลื่อนเล็กน้อย ก็ทำให้สายการผลิตทั้งสายต้องหยุดชะงักลงถึงสามชั่วโมงเต็ม ทำให้เสียเวลาจนไม่สามารถทำตามกำหนดเวลาได้ และส่งผลกระทบต่อกำไรของบริษัทอย่างมาก ในทางกลับกัน ก็มีอีกบริษัทหนึ่งซึ่งอยู่อีกฟากของเมือง ที่ได้ลงทุนอัปเกรดเทคโนโลยีการซิงค์เครื่องป้อนอย่างจริงจัง ปัจจุบันผู้ควบคุมระบุว่าเครื่องจักรทำงานได้อย่างราบรื่นมากขึ้น มีการหยุดชะงักลดลงอย่างมากตลอดช่วงเวลาการทำงาน สรุปให้เข้าใจง่าย ๆ ก็คือ การตั้งเวลาเครื่องป้อนให้ถูกต้องแม่นยำนั้นไม่ใช่แค่เรื่องของการทำให้อุปกรณ์ทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงว่าโรงงานจะสามารถบรรลุเป้าหมายที่วางไว้ได้ หรือจะต้องวุ่นวายกับการเร่งรีบตามให้ทันภายหลัง

การเก็บชิ้นส่วนแบบกลุ่มเทียบกับปริมาณการผลิตแบบชิ้นเดียว

ผู้ผลิตที่กำลังพิจารณาวางแผนการจัดวางชิ้นส่วนลงบนแผงวงจร มักจะมองถึงสองวิธีหลัก ได้แก่ การหยิบแบบชุด (gang picking) กับการจัดวางชิ้นส่วนทีละชิ้น (single component placement) สำหรับการหยิบแบบชุดนั้น จะมีการหยิบชิ้นส่วนหลายชิ้นพร้อมกัน ซึ่งเหมาะมากสำหรับการผลิตเป็นจำนวนมาก เนื่องจากช่วยลดจำนวนครั้งที่เครื่องจักรต้องเคลื่อนไหว ทำให้กระบวนการโดยรวมรวดเร็วขึ้น ในทางกลับกัน การจัดวางชิ้นส่วนทีละชิ้นจะให้ความยืดหยุ่นในการปรับตัวและให้ความแม่นยำมากกว่า โดยเฉพาะในกรณีของแผงวงจรขนาดเล็กที่มีรูปแบบการวางซับซ้อน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้ชิ้นส่วนชนิดเดียวกันซ้ำๆ ในการผลิตหลายหน่วย การหยิบแบบชุดมักจะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม แต่หากมีความหลากหลายของชิ้นส่วนที่ต้องจัดวางค่อนข้างมาก หรือมีค่าความคลาดเคลื่อนที่แน่นอน การเลือกใช้การจัดวางชิ้นส่วนทีละชิ้นจะเป็นสิ่งที่จำเป็น ผู้เชี่ยวชาญในวงการหลายคนมักจะบอกเสมอว่า การเลือกวิธีการระหว่างสองแบบนี้ขึ้นอยู่กับเป้าหมายโดยตรงของโรงงานว่าต้องการผลิตอะไร และต้องการให้ผลิตภัณฑ์ปลายทางมีคุณภาพและปริมาณเป็นอย่างไร

การปรับแต่งระบบ Automation Pick and Place สำหรับประสิทธิภาพสูงสุด

กลยุทธ์การกำหนดค่าหัวฉีด

การพิจารณาการติดตั้งหัวฉีดที่แตกต่างกันมีความสำคัญอย่างมากในการทำให้เครื่องจักรแบบ pick and place ให้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น ประเภทของหัวฉีดที่ใช้งานมีผลต่อประสิทธิภาพในการหยิบชิ้นส่วนของเครื่องจักร ดังนั้นการเลือกหัวฉีดที่เหมาะสมจึงมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวม ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องจักรใช้หัวฉีดที่ปรับแต่งให้เหมาะกับขนาดชิ้นส่วนเฉพาะ จะช่วยลดปัญหาการหยุดทำงานและทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างราบรื่นขึ้น ช่างเทคนิคที่มีประสบการณ์แนะนำให้เลือกหัวฉีดให้เหมาะสมกับขนาดและวัสดุของชิ้นส่วน รวมถึงตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบสุญญากาศทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการจับและปล่อยชิ้นส่วน การตั้งค่าให้ถูกต้องมีผลต่อความเร็วในการผลิตอย่างชัดเจน มีรายงานจากโรงงานหลายแห่งที่พบว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้ประมาณ 20% หลังจากปรับแต่งการจัดวางหัวฉีด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ผลิตจำนวนมากจึงให้ความสำคัญกับการปรับจูนรายละเอียดเหล่านี้ในสายการผลิตอัตโนมัติ

เทคนิคการปรับแต่งผังบอร์ด

การจัดวางเลย์เอาต์บอร์ดให้เหมาะสมมีผลอย่างมากต่อความเร็วในการทำงานของเครื่องจักรพิกัดและวาง (pick and place) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ SMT โดยรวม เมื่อผู้ผลิตจัดวางชิ้นส่วนต่าง ๆ อย่างรอบคอบ จะช่วยลดระยะทางที่เครื่องจักรต้องเคลื่อนที่บนบอร์ด ทำให้เวลาในการทำงาน (cycle time) ลดลง การจัดวางแบบมีประสิทธิภาพมักจะวางชิ้นส่วนที่ใช้บ่อยไว้ใกล้กับขอบบอร์ด เพื่อให้โหลดชิ้นส่วนได้เร็วยิ่งขึ้น นักออกแบบควรจัดกลุ่มชิ้นส่วนตามลำดับของการประกอบ และพยายามวางชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกันให้อยู่ใกล้กันมากที่สุด เปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้จะช่วยเพิ่มความเร็วในการทำงานของเครื่องพิกัดและวาง พร้อมทั้งลดข้อผิดพลาดในกระบวนการ SMT มีข้อมูลจากแหล่งจริงยืนยันเรื่องนี้ด้วย โรงงานแห่งหนึ่งรายงานว่าสามารถลดเวลาในการทำงานลงได้ประมาณ 15% หลังจากปรับปรุงการออกแบบเลย์เอาต์บอร์ด ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการตัดสินใจในการออกแบบที่ดีนั้นให้ผลตอบแทนทั้งในแง่ของการประหยัดเวลาและลดข้อผิดพลาดในการผลิต

โปรโตคอลการปรับเทียบเครื่องแบบเรียลไทม์

การปรับเทียบเครื่องจักรแบบพิกัดและวาง (pick and place) ให้ถูกต้องแบบเรียลไทม์มีความสำคัญอย่างมากต่อความแม่นยำและประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องจักรบนพื้นโรงงาน ขั้นตอนการปรับเทียบที่ดีจะช่วยให้เครื่องจักรเหล่านี้สามารถจัดการกับชิ้นส่วนที่มีขนาดแตกต่างกัน และปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือความชื้นที่เกิดขึ้นระหว่างการดำเนินงานตามปกติ กระบวนการดังกล่าวโดยทั่วไปหมายถึงการตรวจสอบสิ่งต่าง ๆ เช่น การจัดแนวของหัวจับ (gripper alignment), ระดับแรงดูดสุญญากาศ (vacuum pressure levels) และพารามิเตอร์ของซอฟต์แวร์ ตามช่วงเวลาที่กำหนดตลอดเวลาทำงาน ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์รายหนึ่งที่เราได้ทำงานร่วมด้วยเมื่อปีที่แล้ว ได้เริ่มทำการปรับเทียบแบบเรียลไทม์ทุกเช้าก่อนเริ่มการผลิต หลังจากเปลี่ยนวิธีการนี้ บริษัทได้ลดข้อผิดพลาดในการผลิตลงได้ประมาณร้อยละ 25 สำหรับบริษัทที่ดำเนินการสายการผลิตเทคโนโลยีติดตั้งชิ้นส่วนบนพื้นผิบอร์ด (SMT) โดยที่ความเร็วเป็นปัจจัยสำคัญ การปรับเทียบที่แม่นยำจะช่วยเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์โดยรวม และลดวัสดุที่เสียทิ้งไป ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว

การเตรียมความพร้อมสำหรับสายการผลิต SMT ในอนาคต

การผสานรวมกับระบบโรงงานอัจฉริยะ

เมื่อระบบอัตโนมัติแบบพิคแอนด์เพลส (pick and place) ถูกผนวกรวมเข้ากับการตั้งค่าของโรงงานอัจฉริยะ (Smart Factory) จะส่งผลเปลี่ยนแปลงกระบวนการทำงานของการผลิตในปัจจุบันไปอย่างสิ้นเชิง โรงงานเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อผ่านอินเทอร์เน็ตและการวิเคราะห์ข้อมูลแบบทันทีทันใด ซึ่งทำให้เครื่องจักรสามารถสื่อสารระหว่างกันได้อย่างไร้ปัญหา ผลลัพธ์ที่ได้คือ เครื่องจักรเริ่มสามารถตรวจจับด้วยตนเองว่าเมื่อไหร่ที่เกิดปัญหา และปรับตัวแบบเรียลไทม์ ช่วยลดการหยุดชะงักของการผลิตที่น่าหงุดหงิด และทำให้กระบวนการทั้งหมดดำเนินไปอย่างราบรื่นขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์หลายราย รายงานว่าประสิทธิภาพการผลิตดีขึ้นประมาณ 30% หลังจากเปลี่ยนไปใช้ระบบอัจฉริยะเหล่านี้ ตอนนี้พวกเขาสามารถตอบสนองได้รวดเร็วขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงคำสั่งซื้อจากลูกค้า และรักษาห่วงโซ่อุปทานให้ดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในเวลาส่วนใหญ่

การอัปเกรดเครื่องจักรเก่าให้เป็นมาตรฐานสมัยใหม่

การปรับปรุงเครื่อง SMT รุ่นเก่าให้สอดคล้องกับข้อกำหนดทางเทคโนโลยีในปัจจุบันไม่ใช่แค่เรื่องที่ทำได้ก็ได้ไม่ได้ก็ตาม บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องอัปเกรดระบบเหล่านี้หากต้องการรักษาความสามารถในการแข่งขัน การอัปเกรดโดยทั่วไปหมายถึงการติดตั้งแพ็กเกจซอฟต์แวร์ที่ปรับปรุงแล้วพร้อมกับส่วนประกอบฮาร์ดแวร์รุ่นใหม่ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรและยังยืดอายุการใช้งานของเครื่องอีกด้วย ปัญหาใหญ่ประการหนึ่งในช่วงเปลี่ยนผ่านนี้คือการสูญเสียเวลาในการดำเนินงานขณะเครื่องจักรหยุดทำงาน แต่ธุรกิจที่มีความคิดก้าวหน้าจะแก้ปัญหานี้ด้วยการทยอยปรับปรุงเป็นขั้นตอนและการวางแผนอย่างรอบคอบในช่วงเวลาบำรุงรักษาปกติ จากการมองดูแนวโน้มของอุตสาหกรรมโดยรวม ผู้ผลิตส่วนใหญ่พบว่าการลงทุนในสิ่งเหล่านี้ให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า เมื่ออัปเกรดอุปกรณ์เสร็จแล้ว บริษัทหลายแห่งเห็นผลกำไรที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากชิ้นส่วนเสียหายลดลงและผลิตภัณฑ์ถูกผลิตได้รวดเร็วยิ่งขึ้น การทำให้เครื่องจักรรุ่นเก่าทันสมัยตามข้อกำหนดปัจจุบันนั้นไม่เพียงแค่แก้ปัญหาที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังเป็นการวางรากฐานสำหรับการนำเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติขั้นสูงมาใช้ในอนาคตได้ง่ายขึ้น โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนทั้งระบบใหม่ตั้งแต่ต้น