Erstmusterprüfung – mehr als nur optische Inspektion

EMS-Anbieter stellen sich immer wieder neu den dynamischen Kundenanforderungen. Mit wechselnden Produkten, immer neuen Bauteilanforderungen und variablen Losgrößen entstehen stetig wachsende Anforderungen an die eigenen Fertigungsabläufe. Mit einer Vielzahl von Kontrollen wird die Qualität der gefertigten Produkte sichergestellt. Dabei gilt: Je später ein Fehler während der Baugruppenfertigung detektiert wird, umso größer ist der Arbeitsaufwand zur Beseitigung dieser Fehler. Um Zeit und Geld einzusparen, prädestiniert sich der Einsatz einer möglichst umfassenden Erstmusterprüfung, wie es mit der Lösung EFA Inspection möglich ist. Darunter sind nicht nur reine optische Kontrollen zu verstehen, sondern auch die Kontrolle der Daten sowie die Überprüfung der physikalischen Bauteilwerte.

EMS-Anbieter Sumida Lehesten

Um die hohe Qualität der Produkte auch mit veränderlichen Rahmenbedingungen in Zukunft abbilden zu können, werden die eigenen Produktionsprozesse immer wieder auf den Prüfstand gestellt. Auch bei Sumida Lehesten aus Thüringen (Abbildung 1) ist ein kontinuierliches Verbesserungsmanagement Teil des hohen Qualitätsverständnisses. Die 1965 gegründete Firma fertigt am Standort Lehesten mit ca. 300 Mitarbeitern an 5 SMT-Linien hochwertige Produkte für Anwendungen in der Unterhaltungs-, Automobil- und Industrieelektronik. Als Full-Service-Dienstleister setzt Sumida Lehesten dabei auf langjährige Kundenbeziehungen. Seit 2004 verfügt das Unternehmen neben der Qualitäts- und Umweltzertifizierung auch über ein IATF 16949 Zertifikat. Um die flexiblen, kundenspezifischen Anforderungen auf höchstem Qualitätsniveau zu begegnen, sind alle Fertigungsabläufe auf eine Null-Fehler-Produktion ausgerichtet. 2018 war Sumida Lehesten auf der Suche nach passenden Lösungen, um den Prozess der Erstanlauf-Prüfung zu optimieren.

Erstmusterprüfung erfordert hohe Prüftiefe

Aufgrund der hohen Flexibilität, die eine Erstmusterprüfung insgesamt auszeichnet, wird sie häufig manuell durchgeführt. Automatische Systeme fokussieren lediglich die optische Kontrolle und können zudem ohne zeitaufwendige Programmierung nicht inspizieren. Die Lösung EFA Inspection vereint dagegen Flexibilität und Zeitersparnis.

Um der erforderlichen Prüftiefe gerecht zu werden, gleicht Sumida Lehesten die Bauteildaten der eigenen Stückliste mit denen des Kunden ab und kombiniert im gleichen Prüfschritt die LCR-Messung mit der optischen Inspektion. Da viele Bauteile über keine Aufschrift verfügen, kann nur eine elektrische Messung die Korrektheit des Bauteils bestätigen.

Der etablierte Prüfprozess verlangte auch bei Sumida Lehesten ein hohes Maß an Konzentration von den Mitarbeitern. Viel Zeit wurde auf das Suchen der Bauteile auf der Platine und in den Unterlagen verwendet. Die Dokumentation der einzelnen Prüfschritte erfolgte händisch. Die Messwerte an sich wurden nicht mit erfasst. Ob ein Messwert sich innerhalb des erwarteten Toleranzbereiches befand, musste per Rechen-Operation überprüft werden. Die Prüfung an sich war schwer nachvollziehbar.

Sumida Lehesten suchte für die Verbesserung dieses Prozesses eine effektive Inspektionslösung, die sowohl die optische Kontrolle wie auch die LCR-Messung und die Datenkontrolle miteinander vereint. Die Firma LEBERT Software Engineering bietet genau solch ein System an. Nach einer kurzen Evaluierungsphase wurde das System EFA Inspection Ende 2018 eingeführt.

Augmented Reality Inspection

Das Inspektionssystem EFA Inspection kann flexibel an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden. Die Art des Inspektionsablaufes richtet sich dabei ausschließlich nach dem aktuellen Prozess. Für die Erstmusterprüfung lassen sich alle zu prüfenden Bauteile z. Bsp. gruppiert nach Sachnummer anzeigen. Das Vorhandensein aller Bauteile je Sachnummer kann so mit einem Blick erfasst werden. (Abbildung 2) Die Polungskontrolle ist ebenfalls mit einem Blick möglich, da EFA Inspection in der Übersicht die Einzelbilder auf null Grad gedreht darstellt. Damit müssen alle Polungskennzeichnungen in der Übersicht der Bauteile an der gleichen Stelle sein. Wichtige Bauteilinformationen, wie Bauteilwerte oder Herstellerangaben, werden direkt an dem zugehörigen Bauteil angezeigt. Werden hier Daten des Kunden und der eigenen Stückliste kombiniert dargestellt, ist auch dieser Vergleich mit einem Blick möglich.

Integration der LCR-Messung

Für die Verzahnung zwischen der optischen Prüfung und der LCR-Messung wurde das bestehende LCR-Messgerät an EFA Inspection angebunden. Die Steuerung des Messgerätes erfolgt automatisch direkt aus der Software heraus. Der gemessene Wert wird an EFA Inspection übertragen, mit dem Toleranzbereich abgeglichen, automatisch bewertet und dokumentiert.

EFA Inspection vereinfacht den Prüfprozess für die Mitarbeiter deutlich. Das Programm führt durch die Inspektion und zeigt die Bauteile mit den relevanten Informationen gruppiert nach Sachnummer an. Gleichzeitig findet eine Verortung des ersten Bauteils einer Sachnummer für die LCR-Messung statt.

„Die Arbeit mit EFA Inspection spart deutlich Zeit ein. Außerdem haben wir alle Informationen sofort parat“, so das Urteil der Mitarbeiterinnen aus dem Prüffeld.

Selbstverständlich lassen sich nach dem Abschluss der Prüfung individuelle Prüfberichte generieren.

Mit bis zu 5000 dpi jedes Detail erkennen

Grundlage der Inspektion ist eine hochauflösende Aufnahme der Baugruppe. Um diese prozesssicher zu erzeugen, hat sich Sumida Lehesten für den Einsatz eines EFA Picture Gerätes entschieden. (Abbildung 3) Das kamera-basierte Aufnahmegerät erzeugt mikroskopische Gesamtaufnahmen der Leiterplatinen. Dabei lassen sich die Parameter des Gerätes flexibel an neue Aufnahmesituationen anpassen. Durch individuelle Einstellungsmöglichkeiten können je nach Anforderung Aufnahmen von bis zu 5000 dpi Auflösung erzeugt werden. (Abbildung 4)

Dazu werden mehrere Teilaufnahmen der Baugruppe erstellt, die zu einer Gesamtaufnahme zusammen gerechnet werden. Die Algorithmen der eigens dafür entwickelten Software EFA Stitch berücksichtigen sowohl unterschiedliche Belichtungssituationen als auch perspektivische Unwägbarkeiten.

Gewinn für die Arbeitsvorbereitung

Auch die Technische Arbeitsvorbereitung profitiert von der einfachen Datenaufbereitung und den Möglichkeiten, Bestückdaten, Stücklisten und Bestückpläne ganz einfach miteinander zu verbinden. Bei der Vorbereitung der Erstmusterprüfung unterstützt EFA Inspection mit automatischen Abläufen. So können die Werte für die LCR-Messung automatisch aus den eingelesenen Stücklisten übernommen werden.

„In EFA Inspection konnten wir bisher alle unterschiedlichen Kundenformate einlesen. Die rein digitale Aufbereitung für die Fertigung und die Prüfungen ist damit deutlich prozesssicherer geworden und ermöglicht einen ganz neuen Blick auf das Produkt des Kunden.“, bestätigt Herr Stöhr aus der Technischen Arbeitsvorbereitung.

Ursprünglich mit dem Fokus auf die Erstmusterprüfung erworben, wird die Lösung unter anderem zusätzlich für eine schnelle Prozessfreigabe bei Wiederanläufen eingesetzt. Auch der Einsatz weiterer Funktionen der Softwarelösung wird derzeit von Sumida Lehesten überprüft. Interessant ist die Möglichkeit, aufgrund von Materialnummern oder physikalischen Bauteilwerten aus EFA heraus online zu suchen.

Smarte Lösung etabliert

Sumida Lehesten profitiert durch die Einführung des Inspektionssystems EFA Inspection.

„Insgesamt wurde eine Verbesserung betroffener Prozesse durch signifikante Zeitersparungen erreicht. Zusätzlich ermöglicht das System ein sicheres Auffinden von Fehlbestückungen und trägt damit zur allgemeinen Prozessoptimierung bei.“, erläutert Herr Stöhr.

Gleichzeitig ist die Dokumentation und die Nachvollziehbarkeit des Prozesses der Erstmusterprüfung deutlich verbessert worden.

Um den stetig wachsenden Anforderungen an die EMS-Branche mit smarten Softwarelösungen entgegen zu treten, hat die LEBERT Software Engineering 2009 mit der Entwicklung von EFA Inspection zur schnellen Erstmusterinspektion begonnen. In den letzten 10 Jahren entstand aus EFA Inspection eine ganze Suite an smarten Softwarelösungen. Die Entwicklung bezieht von Anfang an die Erfahrung einer Vielzahl von EMS-Anbietern ein. Die EMS-Software EFA SmartSuite bietet so effiziente Lösungen für viele Prozessschritte von der Angebotserstellung über die Arbeitsvorbereitung bis hin zur Fertigung. Insbesondere können so immer wieder Prozesse erleichtert werden, die das Knowhow des Menschen mit der Automatik des Computers verbinden – und damit dem Menschen deutliche Zeiteinsparungen einbringen – ganz im Sinne von Industrie 4.0.