Automatisierung von manuellen optischen Inspektionen im Fokus
Während der Herstellung elektronischer Baugruppen wird die Qualität der Produkte durch eine Vielzahl von Inspektionen gesichert. Ziel ist es, Abweichungen im Prozessablauf so früh wie möglich zu erkennen. Nur so lassen sich hohe Kosten für Nacharbeit, „Serienfehler“ oder gar Reklamationen vermeiden. Dabei werden gerade Prüfungen am Anfang des Fertigungsablaufs optisch durchgeführt. Viele dieser optischen Inspektionen obliegen Sichtprüfern, die die Beurteilung der Baugruppen manuell vornehmen. Die CCS Schweiz AG hat das Inspektionssystem EFA Inspection im Einsatz, das die Sichtprüfer gezielt unterstützt und damit für Prozesssicherheit und Zeitersparnis sorgt.
erschienen in der Productronic 5/2014
Die CCS Schweiz AG ist als Teil der CCS Customer Care & Solutions Holding AG ein führender Electronic Design & Manufacturing Services Partner. Mit Standorten in der Schweiz, Deutschland, China, Hong Kong und Sri Lanka bietet CCS eine optimale Produktionsstruktur für die vielfältigen Aufgabenstellungen der Kunden. Der Schweizer Standort in Lyss verfügt über 2000 qm Produktionsfläche mit einem „State-of-the-Art“ Maschinenpark. Die Lage des Standortes garantiert Kundennähe und damit schnelle und unkomplizierte Wege während der Entwicklung und Fertigung. Spezielle Kundenteams stehen für kundenspezifische Projekte – auch für die Produktion von Prototypen, Null- und Vorserien zur Verfügung.
Anfang 2011 war die CCS Schweiz AG auf der Suche nach einer effektiven Unterstützung der Erstmusterprüfung. Ziel dieser Prüfung ist es, Abweichungen in der Bestückung vor dem Start der Serienfertigung sicher zu detektieren. Die Erstmusterprüfung wurde bislang manuell durchgeführt, indem aus der vorliegende Bauteilliste, Bauteil für Bauteil auf der Platine gesucht, verglichen und bewertet wurde. Abhängig von der verbauten Bauteilmenge auf der Platine hat solch eine Erstmusterprüfung teilweise mehrere Stunden Zeit in Anspruch genommen.
Dieser Prozess nutzt den großen Erfahrungsschatz der Sichtprüfer, ist jedoch aufgrund des manuellen Ablaufes äußerst fehleranfällig. Kleine Ablenkungen oder Ermüden können zum Übersehen von Fehlern führen. Im Anschluss bleibt die Unsicherheit, ob tatsächlich alle Bauelemente richtig begutachtet wurden. Über die fehlende Nachvollziehbarkeit und Protokollierung hinaus wirkt sich vor allem der hohe Zeitaufwand für das Suchen der Bauteile auf der Platine, negativ auf den Prozess aus. Während der zeitaufwendigen, manuellen Prüfung wartet die fertig gerüstete Linie auf die Produktionsfreigabe. Dies kostet viel wertvolle Prozesszeit.
Automatisierung der manuellen optischen Inspektion
Die CCS Schweiz AG evaluierte mehrere Systeme und entschied sich nach einer kurzen Testphase im Juni 2011 für die Lösung EFA Inspection der LEBERT Software Engineering.
„Als erstes hat uns die einfache Handhabung begeistert“, erläutert Herr Lempen, Mitarbeiter des Bereiches Production Engineering, Test & Final Assembly.
Die Erstellung der Programme in EFA Inspection ist denkbar einfach. Die Daten können genau so verwendet werden, wie sie für die Fertigungsmaschinen ohnehin bereits vorliegen. Die Programmierung an sich dauert weniger als 5 Minuten. Während der Programmierung werden die Bestückdaten (Koordinaten, Artikelnummer, Bauteilbezeichnung, Werte usw.), der Bestückplan sowie eine Aufnahme der ersten Platine integriert. Im Anschluss stehen all diese Informationen gebündelt zur Verfügung. Der Prüfer wird durch die Inspektion geführt. Nach und nach werden ihm alle Bauteile zusammen mit den vorliegenden Informationen aus dem Bestückplan und der Bauteilliste angezeigt. (entsprechend Screenshot 1)
„Diese geführte Inspektion gibt uns die Sicherheit, dass der Prüfer jedes Bauteil betrachtet und bewertet hat. Es können keine Elemente vergessen werden.“, betont Herr Lempen diese Funktion.
Die Bewertung erfolgt durch den Bediener und nutzt damit die vielfältigen Erfahrungen und die Flexibilität der Sichtprüfer.
Zusätzlich zur üblichen Vorgehensweise der Erstmusterprüfung, in der Bauteil für Bauteil betrachtet wird, kann in EFA Inspection auch eine Prüfung nach Sachnummern durchgeführt werden. Dazu werden alle Bauelemente nach Sachnummern sortiert und Bauelemente der gleichen Sachnummer nebeneinander dargestellt. In der Anzeige werden die Bauelemente entsprechend des hinterlegten Drehwinkels dann auf null Grad zurück gedreht. Eines der Elemente wird im Hauptfenster ausführlich kontrolliert, z.B. durch Überlagerung mit der schematischen Zeichnung. Für die restlichen Bauelemente der gleichen Sachnummer genügt dann der Vergleich mit dem zuvor ausführlich kontrollierten Element. Damit kann sehr schnell die Anwesenheit und Ausrichtung aller Bauteile der gleichen Sachnummer inspiziert werden. Die Prüfung von Sachnummer zu Sachnummer ist im Vergleich zur einzelnen Kontrolle der Bauelemente deutlich zeitsparender. (entsprechend Screenshot 2)
Mit insgesamt 7 unterschiedlichen Inspektionsarten und vielen individuellen Einstellmöglichkeiten lässt sich EFA Inspection optimal in den etablierten Ablauf integrieren. Das Programm selbst ist damit vielfältig nutzbar und flexibel anpassbar.
„Den Möglichkeiten der Integration in die bestehende Fertigungslandschaft sind kaum Grenzen gesetzt.“, betont Herr Lebert, Geschäftsführer der LEBERT Software Engineering.
„EFA Inspection wird zusätzlich beständig weiter entwickelt. Auch individuelle Anpassungen in der Daten-Integration, der Anbindung an bestehende MES-Systeme oder sogar Erweiterungen der Funktionalitäten der Software werden von uns sehr zeitnah realisiert.“
Im Anschluss an die vollständige Inspektion kann ein Prüfprotokoll generiert werden. Alternativ lassen sich die Ergebnisse auch an das bestehende MES-System übergeben.
Prozesssicherheit gewonnen
Durch die Einführung des Systems konnte die CCS Schweiz AG die Zeiten für die Erstmusterprüfung drastisch senken. Bei bis zu 2500 Bauteilen auf einer Platine liegt die Zeitersparnis weit über 50% – viele Kunden sprechen gar von Zeitersparnissen von bis zu 80%. Dies hat unmittelbare Auswirkungen auf die gesamte Durchlaufzeit eines Produktes. Es kann nicht nur mehr produziert werden, auch der Prozess an sich ist deutlich sicherer geworden.
„Mit EFA Inspection konnten wir eine signifikante Zeitersparnis zusammen mit einer deutlichen Steigerung von Qualität und Prozesssicherheit erreichen“, beschreibt Herr Lempen den erfolgreichen Einsatz des Systems.
Das Inspektionssystem EFA Inspection bietet neben dem Einsatz für die Erstmusterprüfung auch Möglichkeiten zur Automatisierung von optischen Inspektionen im Bereich von Kleinserien, Prototypen und Rüstkontrollen. Mit vielfältigen Funktionen und Optionen wie z. Bsp. der Vermessung, Nutzen-Funktion, Fiducialerkennung, Golden Board Funktion, dem automatischen Laden und dem automatischen Ergebnis-Export, lässt sich der manuelle optische Prüfprozess genau so automatisieren, wie es der bestehende Prozess fordert.