การกำหนดค่าเครื่องป้อนส่งผลต่ออัตราการวางชิ้นส่วนในกระบวนการ SMT อย่างไร

การเลือกประเภทเครื่องป้อนและผลกระทบโดยตรงของมันต่อ Smt placement ปริมาณการผลิต

เครื่องป้อนแบบเทป เครื่องป้อนแบบถาด เครื่องป้อนแบบหลอด และเครื่องป้อนแบบสั่น: ความแปรผันของเวลาไซเคิลตามกลุ่มชิ้นส่วน

วิธีการบรรจุชิ้นส่วนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อความเร็วในการวางชิ้นส่วนลงบนสายการผลิตเทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) ตัวป้อนแบบเทป (Tape feeders) ให้ประสิทธิภาพดีที่สุดสำหรับชิปแบบพาสซีฟขนาดเล็ก โดยสามารถวางชิ้นส่วนแต่ละตัวได้ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งวินาที ในทางกลับกัน ระบบถาด (Tray systems) ใช้เวลานานกว่า โดยใช้เวลาประมาณ 1.2 ถึง 2.5 วินาทีต่อวงจรรวม (integrated circuits) เนื่องจากแขนหุ่นยนต์ต้องเคลื่อนที่ระยะทางไกลขึ้น นอกจากนี้ ตัวป้อนแบบสั่น (Vibratory feeders) ยังก่อให้เกิดความไม่สม่ำเสมออีกด้วย ทำให้เวลาในแต่ละรอบ (cycle times) แปรผันเพิ่มขึ้นประมาณ 15 ถึง 20% เมื่อจัดการกับตัวเชื่อมต่อที่มีรูปร่างแปลกใหม่ ซึ่งจำเป็นต้องปรับตำแหน่งใหม่อย่างต่อเนื่อง หากตัวป้อนไม่สอดคล้องกับลักษณะของชิ้นส่วนอย่างเหมาะสม ผู้ผลิตอาจสูญเสียกำลังการผลิตได้มากถึง 23% สำหรับแผงวงจรที่ประกอบด้วยเทคโนโลยีหลายประเภท ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม การจัดกลุ่มอย่างชาญฉลาดจึงมีความสำคัญยิ่ง ควรจัดวางชิ้นส่วนแบบพาสซีฟขนาดเล็ก เช่น ขนาด 0201 และ 0402 ไว้ใกล้หัววางชิ้นส่วน (placement heads) โดยใช้โมดูลเทป ส่วนชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น บอลล์กริดแอร์เรย์ (BGAs) ควรจัดวางแยกไว้ในถาดเฉพาะที่ขอบของสายการผลิต การจัดวางเช่นนี้จะลดการเคลื่อนที่ที่ไม่จำเป็นและทำให้กระบวนการทั้งหมดดำเนินไปอย่างราบรื่น

เครื่องจ่ายวัสดุอัจฉริยะ เทียบกับ เครื่องจ่ายวัสดุแบบกลไก: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการใช้งานอย่างต่อเนื่อง (Uptime) และประสิทธิภาพการวางชิ้นส่วนบนแผงวงจร (SMT Placement Efficiency) ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล

ระบบป้อนวัสดุที่ติดตั้งเซ็นเซอร์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ในตัวสามารถรักษาเวลาทำงานได้สูงถึงประมาณ 99.4% ซึ่งดีกว่าระบบที่ใช้กลไกแบบดั้งเดิมที่เราพบเห็นโดยทั่วไปซึ่งมีเวลาทำงานเพียงประมาณ 92.7% เท่านั้น ส่งผลให้โรงงานประสบปัญหาการหยุดทำงานอย่างไม่คาดคิดลดลงราว 60% เมื่อมีการอัปเกรดระบบ จุดพิเศษที่แท้จริงอยู่ที่ตัวนับชิ้นส่วนแบบเรียลไทม์และคำเตือนเกี่ยวกับการจัดแนวที่สามารถป้องกันปัญหาการติดขัดได้ก่อนที่จะเกิดขึ้นจริง หากไม่มีฟีเจอร์เหล่านี้ สายการผลิตอาจสูญเสียเวลาอันมีค่าระหว่าง 7 ถึง 12 นาทีในแต่ละชั่วโมง ระหว่างการประกอบชิ้นส่วนอย่างหนาแน่น ใช่แล้ว ระบบป้อนวัสดุอัจฉริยะมีราคาสูงกว่าแบบดั้งเดิมประมาณ 30% ในการลงทุนครั้งแรก แต่ผู้ผลิตพบว่าการลงทุนนี้คุ้มค่าอย่างรวดเร็ว เนื่องจากระบบขั้นสูงเหล่านี้สามารถลดระยะเวลาการซ่อมบำรุงลงได้เกือบ 80% ด้วยการแจ้งเตือนการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ นอกจากนี้ ยังรักษาระดับความสำเร็จในการหยิบชิ้นส่วนให้คงที่ไว้เหนือ 99.6% ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน IPC-A-610 ระดับ Class 3 ที่เข้มงวดที่สุดด้วย สำหรับสถานที่ผลิตที่ดำเนินการผลิตสินค้าหลายชนิดพร้อมกันในแต่ละล็อต ความน่าเชื่อถือในระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงสายการผลิตอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวัน โรงงานก็ยังสามารถบรรลุอัตราความเร็วในการวางชิ้นส่วนที่น่าประทับใจเกิน 28,000 ชิ้นต่อชั่วโมงได้อย่างราบรื่น

การปรับแต่งรูปแบบการจ่ายวัสดุเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานหัวจับแบบ Pick-and-Place สูงสุด

ลดระยะทางการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนหัวดูดผ่านการจัดแนวความสูงของศูนย์กลางตัวจ่ายและระยะห่างระหว่างตัวจ่ายอย่างมีกลยุทธ์

วิธีการจัดเรียงเครื่องป้อนวัสดุ (feeder) มีผลอย่างมากต่อความเร็วในการดำเนินงาน เมื่อศูนย์กลางของเครื่องป้อนวัสดุสอดคล้องกับตำแหน่งของหัวจ่าย (nozzle) จะช่วยลดการเคลื่อนที่ขึ้นลงได้ประมาณ 15 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ การจัดวางชิ้นส่วนที่ต้องใช้หัวจ่ายชนิดเดียวกันไว้ใกล้กัน จะช่วยหลีกเลี่ยงการเสียเวลาในการเปลี่ยนหัวจ่ายไปมา ซึ่งจากการวิจัยเมื่อปีที่ผ่านมา พบว่าแต่ละครั้งที่เปลี่ยนหัวจ่ายจะใช้เวลาประมาณ 0.7 วินาที การปรับระยะห่างระหว่างเครื่องป้อนวัสดุให้เหมาะสมจะช่วยให้สามารถหยิบชิ้นส่วนต่อเนื่องกันได้โดยไม่จำเป็นต้องปรับตำแหน่งแนวนอนบ่อยครั้ง ทำให้กระบวนการทั้งหมดลื่นไหลยิ่งขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ตัวเก็บประจุขนาดเล็กแบบ 0402 ซึ่งหากใช้เครื่องป้อนวัสดุสองตัวพร้อมกัน จะสร้างเส้นทางขนส่งแบบขนานสำหรับการหยิบชิ้นส่วนเหล่านี้ ซึ่งการจัดวางแบบนี้สามารถลดเวลาที่ใช้ในการหยิบชิ้นส่วนขนาดเล็กแต่มีความสำคัญสูงเหล่านี้ได้ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์

รถเข็นเครื่องป้อนวัสดุแบบเคลื่อนที่เทียบกับแบบคงที่ในสายการวางชิ้นส่วน SMT แบบหลากหลายรุ่น: ผลกระทบต่อระยะเวลาการเปลี่ยนรูปแบบการผลิต (changeover time) และเวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม (MTTR)

ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีความหลากหลายสูง (high mix manufacturing) รถเข็นจ่ายวัสดุแบบเคลื่อนที่สามารถลดระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่า (changeover times) ได้ถึง 30 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ หน่วยที่ถูกตั้งค่าล่วงหน้าเหล่านี้ช่วยให้สามารถดำเนินการตั้งค่าได้แยกจากสายการผลิตหลัก จึงไม่จำเป็นต้องหยุดการผลิตเมื่อมีการเปลี่ยนชิ้นส่วน จากรายงานการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ SMT ฉบับล่าสุด ระบบที่ติดตั้งคงที่ใช้เวลาเฉลี่ยประมาณ 8.3 นาทีต่อการเปลี่ยนแปลงหนึ่งครั้ง เมื่อเทียบกับเพียง 4.7 นาทีสำหรับระบบแบบเคลื่อนที่ สิ่งนี้หมายความว่าเวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม (mean time to repair) จะสั้นลง เนื่องจากการปรับค่าความแม่นยำของเครื่องจ่ายวัสดุ (feeder calibrations) ยังคงรักษาไว้ได้อย่างสมบูรณ์ระหว่างการย้ายตำแหน่ง ข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่งที่ควรกล่าวถึงคือ การลดภาระงานที่ต้องใช้มือจัดการโดยตรงลงนั้นช่วยลดปัญหาการจัดแนว (alignment problems) ได้ประมาณ 19% ทำให้ความแม่นยำในการวางชิ้นส่วนยังคงอยู่เหนือมาตรฐานอุตสาหกรรมที่กำหนดไว้ที่ร้อยละ 99.6 ตามแนวทางของ IPC

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพของเครื่องจ่ายวัสดุที่มีความสำคัญยิ่งต่ออัตราการวางชิ้นส่วนในกระบวนการ SMT

เกณฑ์อัตราความสำเร็จในการดูดจับชิ้นส่วน (Pick-Up Success Rate Thresholds): การวัดปริมาณการสูญเสียอัตราการผลิตเมื่อค่าต่ำกว่าร้อยละ 99.6 (ตามเกณฑ์มาตรฐาน IPC-A-610)

ตามแนวทางของ IPC-A-610 ผู้ผลิตจำเป็นต้องรักษาอัตราความสำเร็จในการหยิบชิ้นส่วน (pick-up success rate) ของเครื่อง SMT ไว้ที่อย่างน้อย 99.6% เพื่อให้เครื่องทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่ออัตราการผลิตลดลงแม้เพียงเล็กน้อยจากเกณฑ์นี้ สถานการณ์ก็จะเริ่มแย่ลงอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น หากอัตราความสำเร็จลดลงเพียง 0.5% เหลือ 99.1% หมายความว่าจะเกิดข้อผิดพลาดในการวางชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นประมาณ 270 ครั้งต่อชั่วโมง บนสายการผลิตที่ดำเนินการติดตั้งชิ้นส่วน 30,000 ชิ้นต่อชั่วโมง การแก้ไขแต่ละข้อผิดพลาดใช้เวลาตั้งแต่ 15 ถึง 30 วินาที ซึ่งรวมแล้วส่งผลให้เกิดเวลาหยุดทำงาน (downtime) เพิ่มขึ้นประมาณ 18 ถึง 36 นาทีต่อกะการทำงาน 8 ชั่วโมง ความสูญเสียเล็กน้อยเหล่านี้สะสมกันไปเรื่อยๆ จนส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ (Overall Equipment Effectiveness: OEE) ประจำปีลดลงประมาณ 3 ถึง 7 จุดร้อยละ และทำให้ค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงงาน (rework expenses) เพิ่มขึ้นระหว่าง 12,000 ถึง 28,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อสายการผลิตหนึ่งสาย เพื่อรักษาระดับอัตราความสำเร็จไว้เหนือ 99.6% ผู้จัดการโรงงานจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการตรวจสอบและปรับเทียบ (calibration) ฟีเดอร์ (feeder) เป็นประจำ ติดตามสภาพการสึกหรอของหัวฉีด (nozzle) อย่างใกล้ชิด และตรวจสอบเทปบรรจุชิ้นส่วน (component tapes) อย่างสม่ำเสมอ งานบำรุงรักษาที่ดูเหมือนเล็กน้อยเหล่านี้แท้จริงแล้วมีบทบาทสำคัญยิ่งในการป้องกันปัญหาการจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง (alignment issues) ซึ่งนำไปสู่การหยิบชิ้นส่วนผิดพลาด (misfeeds) และการสูญเสียวัสดุ

การตั้งค่า การปรับเทียบ และการบำรุงรักษาเครื่องป้อน: กำจัดการสูญเสียอัตราการผลิตที่ซ่อนอยู่ในการวางชิ้นส่วนแบบ SMT

การตั้งค่าเครื่องจ่ายชิ้นส่วน (feeders) ให้ถูกต้อง การปรับเทียบอย่างเหมาะสม และการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ ล้วนมีความสำคัญยิ่งต่อการหลีกเลี่ยงการสูญเสียที่แฝงตัวอยู่ในกระบวนการผลิต เมื่อเครื่องจ่ายชิ้นส่วนไม่ได้รับการจัดแนวให้ตรงตามมาตรฐาน จะก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ เช่น หัวดูดไม่สามารถดึงชิ้นส่วนขึ้นมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเกิดข้อผิดพลาดระหว่างกระบวนการบัดกรีแบบรีฟโลว์ (reflow soldering) งานวิจัยในอุตสาหกรรมชี้ว่า ปัญหานี้อาจทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของสายการผลิตลดลงได้มากถึง 15% การให้ช่างเทคนิคดำเนินการจัดแนวเครื่องจ่ายชิ้นส่วนอย่างถูกต้องในขณะติดตั้งอุปกรณ์ จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าหัวฉีดจะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ และเวลาในการทำงานจะแม่นยำอย่างต่อเนื่อง การปรับเทียบเป็นระยะยังคงรักษาความแม่นยำในระดับไมครอน ซึ่งจำเป็นต่อการบรรลุอัตราการดึงชิ้นส่วนสำเร็จ (pickup rate) ที่ร้อยละ 99.6 ตามที่ระบุไว้ในมาตรฐาน IPC-A-610 อีกด้วย ตารางการบำรุงรักษาก็มีความสำคัญเช่นกัน การเปลี่ยนระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานและตัวตั้งแรงตึงที่สึกหรอออกก่อนที่จะชำรุด จะช่วยลดจำนวนข้อบกพร่องได้มากกว่า 30% การทำความสะอาดรางนำทาง (guide rails) ทุกเดือน จะป้องกันไม่ให้ฝุ่นและเศษสิ่งสกปรกสะสมจนกระทบต่อความแม่นยำในการจัดวางตำแหน่งชิ้นส่วน ทุกขั้นตอนที่กล่าวมารวมกันนี้ ช่วยลดเวลาหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดลงได้ถึง 40% และยังส่งเสริมให้ประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ (Overall Equipment Effectiveness: OEE) อยู่ในระดับที่ดีขึ้น เนื่องจากเครื่องจ่ายชิ้นส่วนทำงานได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ไม่ว่าผู้ปฏิบัติงานคนใดจะเป็นผู้ควบคุม หรือไม่ว่าจะเป็นกะใด

คำถามที่พบบ่อย

มีประเภทของเครื่องจ่ายวัสดุ (feeder) ในการผลิต SMT แบบใดบ้าง

มีเครื่องจ่ายวัสดุหลายประเภทที่ใช้ในสายการผลิต SMT ได้แก่ เครื่องจ่ายแบบเทป (tape feeder), เครื่องจ่ายแบบถาด (tray feeder), เครื่องจ่ายแบบหลอด (tube feeder) และเครื่องจ่ายแบบสั่น (vibratory feeder)

เครื่องจ่ายอัจฉริยะ (smart feeder) ให้ประโยชน์ต่อสายการผลิต SMT มากกว่าเครื่องจ่ายแบบกลไก (mechanical feeder) อย่างไร

เครื่องจ่ายอัจฉริยะที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ IoT มีอัตราการใช้งานได้ต่อเนื่อง (uptime) สูงถึงประมาณ 99.4% ช่วยลดการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด และเพิ่มความแม่นยำในการหยิบชิ้นส่วน เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องจ่ายแบบกลไกแบบดั้งเดิม

เหตุใดการปรับแต่งการจัดวางเครื่องจ่ายวัสดุ (feeder layout optimization) จึงมีความสำคัญต่อการผลิต SMT

การปรับแต่งการจัดวางเครื่องจ่ายวัสดุช่วยลดระยะการเคลื่อนที่ของหัวจับ (nozzle) และลดเวลาหนึ่งรอบการผลิต (cycle time) ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของสายการผลิต SMT เพิ่มขึ้น

รถเข็นเคลื่อนย้ายเครื่องจ่ายวัสดุ (mobile feeder trolley) ส่งผลต่อระยะเวลาการเปลี่ยนรูปแบบการผลิต (changeover time) อย่างไร

รถเข็นเคลื่อนย้ายเครื่องจ่ายวัสดุช่วยลดระยะเวลาการเปลี่ยนรูปแบบการผลิตลง 30 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ และรักษาค่าการสอบเทียบเครื่องจ่ายวัสดุ (feeder calibration) ไว้ระหว่างการเคลื่อนย้าย

อัตราความสำเร็จในการหยิบชิ้นส่วน (pickup success rate) มีความสำคัญต่อกระบวนการผลิต SMT อย่างไร

การรักษาระดับอัตราความสำเร็จในการหยิบชิ้นส่วนไว้ที่ 99.6% นั้นจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดในการวางชิ้นส่วน และรับประกันประสิทธิภาพของการผลิต SMT