Eine termingerechte und wirtschaftliche SMT-Fertigung wird im hochkompetitiven Umfeld der Branche zu einer immer größeren Herausforderung. Waren beispielsweise Liefertermine innerhalb einer Woche noch vor einiger Zeit üblich, so verlangen Kunden heute immer häufiger eine taggenaue Termintreue. Und das bei einer Vielzahl unterschiedlicher Produkte in kleinen Losgrößen.
Die Fertigungsplanung – eine hochkomplexe Aufgabe
Die dafür notwendige Fertigungsplanung muss aber nicht nur die Kundenanforderungen, sondern auch die Gegebenheiten an der Linie berücksichtigen. Ziel ist eine maximale Auslastung der vorhandenen Fertigungskapazitäten bei möglichst wenigen Produktionsunterbrechungen und Umrüstungen.
Spätestens hier wird die Planung zu einer hochkomplexen Optimierungsaufgabe, bei der die Reihenfolge der Auftragsbearbeitung eine entscheidende Rolle spielt. Allein der Wechsel zwischen bleihaltigem und bleifreiem Lot bedeutet beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Schmelzpunkte eine Produktionsunterbrechung von jeweils bis zu 30 Minuten. So lange dauert es nämlich, bis der Reflowofen aufgeheizt bzw. abgekühlt ist. Es ist daher sinnvoll, Aufträge mit gleichem Lot auf einer Linie nacheinander abzuarbeiten. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei einigen Losen eine Röntgenkontrolle für Ball Grid Arrays erforderlich ist. Wieder andere verwenden Odd Shape Components (OSCs), für die der Bestückkopf Twin eingesetzt werden muss. Diese Sonderausstattungen sind jedoch nicht auf jeder Linie verfügbar.
Dieses Beispiel mit nur drei Einflussfaktoren zeigt bereits das Hauptproblem: Die einzelnen Anforderungen überschneiden und beeinflussen sich gegenseitig. Hinzu kommen etwa noch Linienfreigaben für bestimmte Produkte und viele weitere Einflussfaktoren. In der Praxis ergibt sich daraus schnell eine hochkomplexe, mehrdimensionale Matrix mit unzähligen möglichen Varianten, von denen nur eine die optimale Lösung darstellt.
Erfahrung reicht oft nicht mehr
In vielen Fertigungen, die die Planung weitgehend manuell durchführen, hängt die Qualität der Arbeitsvorbereitung heute noch stark von einzelnen Mitarbeitenden ab. Dabei handelt es sich meist um langjährig erfahrene Fachkräfte, die die Produkte und Kunden bereits sehr gut kennen.
Doch auch erfahrene Mitarbeitende können heute nicht mehr die gesamte Prozessmatrix überblicken. Dies gilt insbesondere bei der Einführung neuer Produkte. Den Planungsprozess zu automatisieren ist jedoch in der Praxis leichter gesagt als getan. Wer ein entsprechendes Produkt entwickeln will, muss die Gegebenheiten und Prozesse der modernen SMT-Fertigung sehr genau kennen und genügend Freiheitsgrade berücksichtigen. Denn keine Fertigung gleicht mehr der anderen.
ASMPT selbst bildet mit seinem Produktportfolio den gesamten SMT-Fertigungsprozess ab. Nach Definition des Pflichtenheftes entschied sich das Unternehmen für ein zweistufiges Planungskonzept und realisierte es im Workflow Planning aus der Works Software Suite.
Der Workflow – Grob- und Feinplanung
Works Planning hilft, die Anforderungen der Kunden und der Fertigung in Einklang zu bringen. Am Anfang steht immer eine Grobplanung, die drei bis fünf Tage vor dem eigentlichen Produktionsbeginn startet. Dazu werden zunächst die Auftragsdaten aus dem ERP-System importiert. Die Grobplanung übernimmt die hier definierten Prioritäten, indem sie die daraus resultierenden Aufträge in genau dieser Reihenfolge berücksichtigt. Dabei wird zunächst rückwärts vom zugesagten Liefertermin geplant. Kann der Liefertermin aufgrund bereits belegter Ressourcen nicht eingehalten werden, wird automatisch nach alternativen freien und freigegebenen Ressourcen gesucht und vorwärts geplant. Dabei steht die maximale Rüsteffizienz im Vordergrund. Die Grobplanung orientiert sich jedoch zunächst ausschließlich am Kundenbedarf.
Aus Sicht der Fertigung ist diese rein kundenorientierte Planung jedoch nicht immer umsetzbar, da aufgrund eventuell auftretender Materialengpässe oder spezifischer Verfügbarkeit von Ressourcen kurzfristig Änderungen in der Produktionsreihenfolge erforderlich werden. Hier setzt die Feinplanung an, die etwa 1 bis 2 Schichten vor Fertigungsbeginn beginnt: Fertigungsaufträge werden final den zugewiesenen Linien vorgegeben und die entsprechenden Prozesse wie Auslagern und Rüsten terminlich so eingeplant, dass ein pünktlicher Start der nächsten Produktionsscheibe gewährleistet wird. Die Software Works Logistics verknüpft dabei die Produktions- und Terminvorgaben miteinander, sodass das vorhandene Fertigungsequipment bestmöglich auslastet ist. Fertiggestellte Aufträge können dann sogar automatisch an das ERP-System zurückgemeldet werden.
Die intelligente Fertigung als übergeordnetes Konzept
Wichtigstes Prinzip des Fertigungsprozesses ist die linien- und fertigungsübergreifende Datenanalyse und -nutzung: Alle in der Fertigung anfallenden Informationen werden gesammelt, aufbereitet und über standardisierte Schnittstellen verknüpft, um sie dann für verschiedene Anwendungen verfügbar zu machen – zur Qualitätssicherung, zur Fehleranalyse, für einen effektiven Personaleinsatz, für eine reibungslose Materialflusssteuerung oder eben für optimale Prozesse – wie zum Beispiel in der Planung.
ASMPT hat die komplexe Planungsfunktionalität unter einer Benutzeroberfläche integriert, die sich auch für Neueinsteiger eignet. Der Effekt: Mit Works Planning und Works Logistics wird die Planung weitestgehend personenunabhängig und kann somit sehr einfach auf neue Standorte ausgeweitet werden. Die Implementierung erfolgt in der Regel sehr schnell. Lücken im Funktionsumfang können durch Softwareerweiterungen geschlossen werden.
Mehr Kombinationen in kürzerer Zeit
„Die Software unterstützt den Planer bei der bedarfsgerechten Zuordnung und Bündelung von Aufträgen, zum Beispiel in Familienrüstungen. Durch den automatisierten Workflow können deutlich mehr Kombinationen in wesentlich kürzerer Zeit simuliert und analysiert werden.“, sagt Mathias Heinz, Senior Product Manager bei ASMPT.
Davon ausgehend, dass in einer modernen SMT-Fertigung jede Linie fünf- bis sechsmal am Tag komplett umgerüstet werden muss, zeigt sich, wie viel Zeit allein durch die Berücksichtigung der Prozessattribute bleifreies oder bleihaltiges Lot bzw. Klebeprofil eingespart werden kann. Praxiserfahrungen von ASMPT zeigen, dass die Anzahl der Rüstvorgänge um zwanzig Prozent und mehr reduziert werden kann. Allein durch eine sorgfältige datengestützte Planung lässt sich also so mancher zusätzliche Auftrag unterbringen, ohne dass dafür in neue Hardware investiert werden muss. Nicht zuletzt verbessert sich durch die genauere Planung die Termintreue, wovon auch die nachfolgenden Stationen profitieren.
„Mit Works Planning hebt ASMPT die elektronische Planung auf ein völlig neues Niveau. Erstmals ist es mit dieser Software gelungen, den komplexen Planungsprozess der SMT-Fertigung abzubilden und zu optimieren.“, resümiert Heinz.
