Ein großes Strategiethema beschäftigt SMT-Fertiger: Industrie 4.0. Digitalisierung, Automatisierung, Integration von AMR-Systemen (Autonomous Mobile Robot) oder Anbindung an Enterprise-Software stehen im Maßnahmenkatalog. Gleichzeitig fordern anspruchsvolle und wachstumsstarke Elektronikmärkte für Automotive- und Industrieanwendungen ein hohes Maß an Produktqualität und Produktionsflexibilität bei maximaler Transparenz in den Produktionsprozessen. Neue Produkte gilt es trotz möglicher Lieferengpässe schnell und zu wettbewerbsfähigen Preisen auf den Markt zu bringen. Die dafür erforderliche Hard- und Softwarelandschaft auf dem Shopfloor ist vielfältig. Maschinen und Systeme stammen in der Regel von unterschiedlichen Herstellern und sprechen nicht dieselbe Sprache. Mit dem globalen Standard für die industrielle Kommunikation IPC-2591 CFX lassen sich Produktions- und Prozessdaten zwischen Maschinen, Systemen und Unternehmen in Echtzeit und herstellerunabhängig austauschen. Die nahtlose Kommunikation aller am Fertigungsprozess beteiligten Akteure steigert die Effizienz und Effektivität der Produktion und ebnet den Weg in die Intelligent Factory.
Daten sind der Treiber für Effizienz, Qualität und eine höhere Wertschöpfung in der SMT-Fertigung. Und an Daten herrscht in der modernen SMT-Fertigung wahrlich kein Mangel: Systeme und Maschinenprogramme für den Materialfluss, die Rüstverifikation, Inspektion und Qualitätssicherung, aber auch Monitoring-Lösungen und natürlich Kameras und Sensoren in den Maschinen liefern wertvolle Informationen in Hülle und Fülle – einzig, sie sprechen nicht die gleiche Sprache.
Um Menschen, Maschinen, Prozesse und Materialfluss optimal zu orchestrieren, eine durchgehende M2M- und M2H-Kommunikation sicherzustellen und Prozesse tatsächlich übergreifend analysieren und optimieren zu können, braucht es mehr als die Sammlung, Konsolidierung, Auswertung und Aufbereitung von Daten in isolierten Systemen. Der Erfolg in der Industrie 4.0 steht und fällt mit offenen Kommunikationsstandards. Sie fungieren als Bindeglied und sorgen dafür, dass die vielen Bits und Bytes aus den Systemen und Anlagen unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren, Prozesse ineinandergreifen und Mitarbeitende effizient eingesetzt werden können.
Mit der Best-in-class-Hardware wie den DEK Lotpastendruckern, dem SPI-System Process Lens und den SIPLACE Bestückautomaten in Kombination mit der leistungsstarken WORKS Software Suite legt ASMPT den Grundstein für Produktivität, Flexibilität und Qualität in der SMT-Fertigung. Eine weitere Tür auf dem Weg in die Intelligent Factory hat der globale Technologie- und Marktführer seinen Kunden mit dem modularen, flexiblen und herstellerunabhängigen Automatisierungskonzept geöffnet. Für den nahtlosen und sicheren Datenaustausch zwischen Systemen unterschiedlicher Hersteller setzt ASMPT dabei auf den offenen Industriestandard IPC-2591 CFX.
Will man die nahtlose Vernetzung zwischen Maschinen, Systemen und Unternehmen in der Elektronikfertigungen sicherstellen, braucht es Kommunikationsstandards, deren Parameter für jedermann zugänglich sind und über deren Einsatz in der Branche und weltweit Einigkeit herrscht. Der globale Industriestandard IPC-2591 CFX (Connected Factory Exchange) von IPC, der „Association Connecting Electronics Industries“ (ehemals „Institute of Printed Circuits“), erleichtert die Machine-to-Business- und Business-to-Machine-Kommunikation und bildet so die Grundlage für die Elektronikfertigung der Zukunft. IPC-2591 CFX ermöglicht den Austausch von Produktions- und Prozessdaten in Echtzeit und optimiert die Datenaufzeichnung sowie Rückverfolgbarkeit von Produkten – letzteres wird für die Einhaltung von gesetzlichen Vorschriften und die Erfüllung von Kundenanforderungen speziell im Automotivbereich immer relevanter. Der offene Standard des globalen Verbands für die Elektronikindustrie IPC stützt sich dabei auf eine standardisierte Befehls- und Datenstruktur und ist im Plug-and-Play-Betrieb einsetzbar. Sie eignet sich sowohl für die Kommunikation zwischen Maschinen und Software als auch zwischen den Applikationen und deckt alle wichtigen Bereiche ab: Fertigung, Qualität, Test, ERP-Integration oder Lieferketten. Der offene Standard vermeidet redundante und teure Eigenentwicklungen, kommt ohne IoT-Middleware aus und unterstützt wichtige SMT-Instanzen wie MES, PLM oder ERP. Und: Er ist von Menschen lesbar und interpretierbar. Durch die Verwendung des AMQP 1.0 Protokolls (Advanced Message Queuing Protocol), das speziell für die sichere Übertragung von Informationen im Finanzsektor entwickelt wurde und Funktionen wie Authentifizierung, Autorisierung, Verschlüsselung und Integritätsschutz bietet, gewährleistet IPC-2591 CFX dabei eine sehr sichere und zuverlässige Datenübertragung.
Auch bei ASMPT ist IPC-2591 CFX längst der etablierte Standard für die Vernetzung innerhalb des eigenen Produktportfolios. Und nicht nur das: Selbst für die Einbindung von Drittanbieterlösungen und Integration bestehender Systeme setzt ASMPT auf den offenen Standard. Dafür hat der SMT-Spezialist ein eigenes Strategiekonzept zur wirtschaftlich sinnvollen Optimierung von Prozessen und für gezielte Qualitäts- und Effizienzgewinne entwickelt. Der zukunftsweisende Ansatz lässt Elektronikfertigern alle Freiheiten hinsichtlich des individuellen Automatisierungsgrads und Umsetzungstempo bei der schrittweisen Nach- und Aufrüstung zur Intelligent Factory.
Ein Paradebeispiel für die Relevanz von IPC-2591 CFX ist die WORKS Software Suite von ASMPT mit der Applikation WORKS Optimization. Das Expertensystem für die Elektronikfertigung optimiert SMT-Produktionslinien, die mit Lotpastendruckern der DEK Plattform sowie Bestückautomaten aus der SIPLACE Serie ausgerüstet sind. Dies gilt sowohl bei Printing und Placement als auch bei Post-Placement. Hierfür liefern Solder-Paste-Inspection- oder Automated-Optical-Inspection-Systeme automatisch und permanent Daten, die die Software dann für die weitere Optimierung an der gesamten Linie einsetzt. Im Falle des DEK Lotpastendruckers ist selbst eine vollautomatische Nachjustierung des Druckversatzes, eine bedarfsgerechte Unterseitenreinigung oder eine Optimierung mehrerer Druckparameter möglich.
In Verbindung mit SIPLACE Bestückautomaten wertet die Applikation kontinuierlich die Pickup-Daten aus. Häufen sich die Fehlaufnahmen von Bauelementen an einem Punkt, generiert die Software automatisch eine Liste von Maßnahmen, mit deren Hilfe ein Operator das Problem vor Ort oder remote mit WORKS Operations beheben kann. Weil der zuständige Mitarbeitende der Applikation anschließend meldet, welche der vorgeschlagenen Maßnahmen er ergriffen hat, kann auf Basis laufender Messdatenerhebungen beurteilt werden, welche Maßnahmen erfolgreich waren. Die Echtzeit-Software analysiert zudem alle aktuellen und historischen Prüfdaten über Big-Data-Technologien und wird dadurch kontinuierlich besser.
Dank des Standards IPC-2591 CFX können auch SPI- und AOI-Systeme von Drittanbietern problemlos in die optimierende Feedback-Schleife der Applikation WORKS Optimization mit einbezogen werden – ein entscheidender Faktor für die Investitionssicherheit. Das gilt beispielsweise für AOI-Systeme von Drittanbietern nach dem Bestück- und Lötvorgang. Die 3D-Inspektionssysteme sind ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle, indem sie fehlende, falsch platzierte oder defekte Bauelemente, Lötfehler oder eine unzureichende Kennzeichnung der Leiterplatte identifizieren und diese Fehler über IPC-2591 CFX an die Applikation WORKS Optimization melden. „Diese Kompatibilität mit Hilfe von IPC-2591 CFX gilt natürlich auch für SPI-Systeme von Drittanbietern“, bestätigt Jérôme Rousval, Product Manager Process Solutions bei ASMPT, der bei einer Neuanschaffung jedoch das eigene 5D-Inline-SPI-System Process Lens empfiehlt. Es wurde nach den Worten von Rousval als logische Ergänzung zu den hochpräzisen Lotpastendruckern der DEK Plattform entwickelt und optimiert. Das System ermögliche mit seinem 2D-3D-Verfahren und bis zu 20 Millionen Mikrospiegeln bis zu 70 Prozent kürzere Inspektionszeiten und bis zu 80 Prozent weniger Pseudofehler im Vergleich zu herkömmlichen SPI-Systemen, bei einer Auflösung von bis zu 10 µm.
Unabhängig davon, welche Maschinen zum Einsatz kommen, ist klar: Prozessunterstützende und -optimierende Software sowie Kommunikationsstandards sind die Voraussetzungen für den Weg in die Intelligent Factory. Ob Mensch, Maschine oder Software – keiner der am Fertigungsprozess beteiligten Akteure darf als Einzelsystem betrachtet werden. Vielmehr stehen SMT-Fertiger vor der Herausforderung, die Produktion als integriertes Industrie-4.0-Gesamtsystem zu betrachten, ganzheitliche Erfahrungen zu sammeln und abzuwägen, welche Lösungen und Prozesse beibehalten werden können und welche neu implementiert werden müssen.
Eines jedoch bleibt: Die Datenkommunikation folgt dem Kommando des IPC-2591-CFX-Industriestandards. Mit diesem bleibt die Intelligent Factory jederzeit offen für Nachrüstungen und gewährleistet, dass sich auch zukünftige Investitionen nahtlos integrieren lassen. Oder um es mit den Worten Rousvals auszudrücken: „Offene Standards sind wichtig. Mindestens genauso wichtig ist aber der Wille der Hard- und Softwarehersteller, sie konsequent anzuwenden, um Kunden nicht durch proprietäre Schnittstellen einzuengen. Denn genau das hat viele SMT-Fertiger die vergangenen Jahre immer wieder davon abgehalten, Automatisierungsstrategien umzusetzen.“
