Die gezielte Automatisierung manueller Prüfprozesse schafft neue Freiräume
Qualität und Zeit sind entscheidende Faktoren in der Optimierung von Fertigungsprozessen. Die Sicherstellung des hohen Qualitätsstandards in der Produktion bei gleichzeitiger signifikanter Zeiteinsparung sichert letztendlich die eigene Wettbewerbsfähigkeit. Dabei spielen Prüfsysteme zur Sicherung der hohen Produktqualität eine entscheidende Rolle. Systeme, die zur Automatisierung von manuellen Prüfprozessen eingesetzt werden sollen, müssen dabei ganz besondere Anforderungen erfüllen.
erschienen in der EPP 08/2013
Als Hersteller von Hightech-Produkten in den Bereichen der Mikro- und Leistungselektronik bietet die Sensor-Technik Wiedemann GmbH aus Kaufbeuren (kurz STW) einem breitgefächerten Kundenkreis in Automobilindustrie, Maschinenbau, Anlagenbau, Medizintechnik sowie Lebensmittelindustrie eine breite Palette von Produkten für verschiedenste Anwendungen. Dazu zählt u.a. die Entwicklung und Herstellung frei programmierbarer, elektronischer Steuerungen für mobile Arbeitsmaschinen.
Automatisierung manueller Prüfprozesse
Anfang 2012 war STW auf der Suche nach einem effektiven System, um die Zeiten der Erstmuster -, Kleinserien -, Prototypen- und Rüstkontrolle zu minimieren und damit wertvolle Produktionszeit zu gewinnen. Bei 8-20 Produktwechseln pro Tag ist die Erstmusterprüfung und Rüstkontrolle ein fester Bestandteil des hohen Qualitätsanspruches. Im Systemprozess bereits etablierte Manuelle Optische Inspektionslösungen (MOI) sind häufig fehlerbehaftet, unflexibel, wenig nachvollziehbar und schlichtweg zu langsam. Eine Automatische Optische Inspektion (AOI) kam allerdings aufgrund der hohen Anschaffungskosten und der langen Programmierzeiten für diese Anwendung nicht in Frage.
Gesucht wurde nach einem System, das den Operator bei den Kontrollen in allen Belangen unterstützt, dennoch aber das Urteilsvermögen des Menschen, auf unvorhersehbare Probleme flexibel zu reagieren, zulässt. Nach einer Testphase von mehreren Systemen, die für STW interessant waren, konnte sich die Branchenlösung EFA Inspection aus dem Hause LEBERT Software Engineering (kurz LSE) durchsetzen. Im Oktober 2012 wurde das neue System in den laufenden Prozess integriert.
Flexible und einfachste Programmierung
EFA Inspection ist eine Semi-AOI-Lösung basierend auf konventioneller Hardware – also ohne Notwendigkeit für den Einsatz teurer bzw. spezieller Hardware. Dieses System schließt die Lücke zwischen der automatischen und der manuellen optischen Inspektion. Im Gegensatz zur AOI wird bei diesem System z.B. auch der Bestückungsplan mit der bestückten Leiterkarte durch den Operator verglichen. Eventuelle Abweichungen der Dokumente können dadurch sofort angepasst werden, bevor diese in den laufenden Produktionsbetrieb übergeben werden. Sämtliche Informationen (Bestückungsplan, Koordinaten, Artikelnummer, Bauteilbezeichnung, Werte usw.), die der Operator an der SMD-Linie benötigt, werden in EFA Inspection eingelesen. Der Programmieraufwand für ein EFA-Programm beträgt in der Regel nur wenige Minuten. Dabei lassen sich die Daten in nahezu beliebigen Formaten integrieren (EFA versteht über 200 verschiedene Bild- und Datenformate). Auch das Joining von bis zu drei unterschiedlichen Listen (Koordinatendaten, BOM-Informationen, eigene Sachnummerlisten,…) ist mit wenigen Klicks erledigt.
Das Erstellen des EFA-Programms kann an einem beliebigen Platz vorbereitet werden. Zusätzlich ist es bei einem Wiederanlauf erneut nutzbar – die Erstellung ist also nur einmal erforderlich. Dies spart weitere wertvolle Prozesszeit ein.
Der Operator an der Linie muss nur noch das entsprechende Programm aufrufen und eine aktuelle Aufnahme der zu prüfenden, bestückten Leiterkarte erstellen.
Hochwertige Aufnahmen liefern sichere Bewertungsgrundlage
Zur Erstellung einer hochwertigen Aufnahme der bestückten Leiterkarte wird diese in das EFA Picture Touch High Resolution System eingelegt. Die Beleuchtung des Systems lässt sich optimiert je Leiterplatine einstellen und macht selbst gelaserte Bauteilbeschriftungen sichtbar. Über eine Kamera werden nun mehrere Teilaufnahmen je Board erstellt, die anschließend zu einer qualitativ hochwertigen Gesamtaufnahme zusammengesetzt werden. Dabei erfolgt die Bedienung der Beleuchtung und der Kamera vollständig über den Touch Screen Computer des EFA Picture Touch HR Systems.
Schnelle und nachvollziehbare Inspektion
Das Bild der aktuellen Leiterkarte wird nun in das zugehörige EFA-Programm eingelesen. Zusammen mit dem Bestückungsplan und den Bauteilinformationen sind sämtliche benötigten Informationen zur entsprechenden Bestückungsposition auf einen Blick ersichtlich. Damit kein Bauteil bzw. Artikel übersehen werden kann, erfolgt der Inspektionsablauf programmgesteuert. EFA Inspection zeigt für eine Erstmusterprüfung automatisch ein Bauteil nach dem anderen in allen Fenstern zentriert an, so dass ein Suchen oder ein manuelles Aufrufen vollständig entfällt. Je nach Einstellung wird dem Prüfer jede Position einzeln oder nur eine Position je Artikelnummer angezeigt. Das aktuelle Bild des Bauteils kann dabei sowohl mit dem Bestückungsplan als auch gleichzeitig mit früheren Inspektionen (Golden Board) verglichen werden. Für eine Kleinserieninspektion mit einem Golden-Board-Vergleich lassen sich die Aufnahmen auch ausschnittsweise überprüfen. EFA Inspection bietet bis zu 7 unterschiedliche Inspektionsarten an.
Die Bewertung („GUT“, „UNSICHER“ „FAIL“) der einzelnen Positionen erfolgt durch den Operator über eine speziell programmierte Tastatur. Im Fehlerfall oder auch bei Unsicherheiten können zusätzlich vordefinierte oder frei editierbare Begründungen abgegeben werden. Zu jedem Bauteil werden somit die entsprechende Bewertung, der Name des Prüfers und ein Zeitstempel protokolliert. Der gesamte Inspektionsverlauf ist über diese lückenlose Protokollierung jederzeit nachvollziehbar.
Prozesssicherheit gewonnen
In der Vergangenheit waren bei STW zwei Personen damit beschäftigt, die Erstmuster- bzw. Rüstkontrolle einer Baugruppe über einen zeitaufwendigen Prozessablauf zu kontrollieren. Seit der Einführung von EFA Inspection ist nur noch eine Person notwendig, da sämtliche Informationen auf einem Blick ersichtlich sind. Durch dieses System konnte STW den Zeitaufwand der Revisionen und Erstmusterkontrollen nachweislich um bis zu 80% reduzieren. Die Produktion hat dadurch nicht nur wertvolle Produktionszeit gewonnen, sondern sichert zusätzlich die Qualität der Produkte durch einen fest vordefinierten Prozess ab.
EFA Inspection ist Teil der EFA SmartSuite, einer prozessbegleitenden Gesamtlösung der LSE, die die gesamte Fertigung von der Arbeitsvorbereitung bis zur Endkontrolle durch speziell dafür entwickelte Anwendungen unterstützt. Dabei ist EFA SmartSuite ein „lebendes“ System, das direkt aus vielfältigen Kundenwünschen hervorgegangen ist und in regelmäßigen Abständen um neue Lösungen erweitert wird.
„Der Kunde gibt uns dabei die Richtung vor, damit eine Software für den Kunden entsteht“, so Herr Lebert, Geschäftsführer der LSE.