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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Bauelementen
für eine
Bestückanlage mit
mindestens einem Bestückautomaten
zum automatischen Bestücken
von Leiterplatten mit Bauelementen. Dabei werden die zu verwendenden
Bauelemente in so genannten Bauelement-Magazinen aufbewahrt, wobei
in jeweils einem Bauelement-Magazin jeweils gleichartige Bauelemente
aufbewahrt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben
einer Fertigungsanlage für
elektronische Baugruppen.
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Bei
der Bestückung
von Bauelementeträgern bzw.
Leiterplatten werden häufig
mehrere Bestückautomaten
verwendet, welche in einer entsprechenden Fertigungsanlage mittels
eines Leiterplatten-Transportsystems miteinander verbunden sind. Dabei
können
die einzelnen Bestückautomaten
parallel bestücken.
Dies bedeutet, dass in verschiedenen Bestückautomaten jeweils das gleiche
Bestückprogramm
durchgeführt
wird. Ebenso können
einzelne Bestückautomaten
aber auch in Bezug zu dem Transportsystem hintereinander angeordnet
sein, wobei ein erster Bestückautomat
eine erste Auswahl an Bauelementen auf die zu bestückende Leiterplatte bestückt und
ein zweiter Bestückautomat
eine zweite Auswahl an Bauelementen auf der Leiterplatte platziert.
Auf diese Weise wird die Leiterplatte hinsichtlich des Bestückinhaltes
in jedem Bestückautomaten zumindest
teilweise vervollständigt.
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Bisher
ist es üblich,
den Nachschub an Bauelement-Magazinen und das Wechseln der Bauelement-Magazine
durch das Bedienpersonal einer Fertigungsanlage durchführen zu
lassen. Eine Bedienperson beobachtet dabei den Füllstand der Magazine, holt
die entsprechenden Ersatzmagazine aus einem Vorratslager ab und
legt sie in der Nähe
ihrer Einsatzstellen ab. Wenn eines der eingesetzten Bauelement-Magazine
geleert ist, wird es durch ein neues ersetzt.
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Die
Bauelement-Magazine sind dabei typischerweise mit Strichcode-Etiketten
versehen, welche die Typbezeichnung und ggf. auch die Menge in dem
jeweiligen Bauelement-Magazin aufgenommenen Bauelemente enthalten.
Dieser Strichcode wird mittels eines Lesegerätes abgelesen und einer Kontrolleinrichtung
des jeweiligen Bestückautomaten übermittelt.
Ebenso sind entsprechende Zuführsegmente
der Bauelement-Zuführeinrichtung
der Bestückautomaten
mit einem Strichcode versehen, der die Position der einzelnen Zuführsegmente
kennzeichnet. Dieser Strichcode wird ebenfalls eingelesen und der
Kontrolleinrichtung übermittelt.
Auf diese Weise kann der Bauelement-Typ dem jeweiligen Zuführsegment
zuordnen werden, so dass die so genannte Rüstung des Bestückautomaten
auf einfache Weise kontrolliert werden kann.
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Aus
der
EP 229256 A2 ist
eine Fertigungsanlage zur automatischen Montage und Prüfung von elektronischen
Flachbaugruppen bekannt, bei der alle für die Fertigungsanlage erforderlichen
Betriebsmittel über
eine umfangreiche Rechnerhierarchie gesteuert werden. Auf diese
Weise kann die Rüstzeit einzelner
Bestückautomaten
reduziert werden. Ein Leitrechner verwaltet den einzelnen Bestückautomaten
zugeordnete Zellenrechner.
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Die
DE 10007898 A1 offenbart
eine Anlage zum Bestücken
von Substraten mit elektronischen Bauelementen. Dabei sind die in
Bestücklinien
angeordneten Bestückautomaten über Datenleitungen
mit einem Vorratslager verbunden, in dem die in Magazinen zusammengefassten
Bauelemente bereitgehalten werden. Eine automatisierte Transporteinrichtung verbindet
das Vorratslager mit Nachfülldepots,
die in der Nähe
der Bestückvorrichtungen
angeordnet sind. Eine Schreibeinrichtung des Materiallagers beschreibt
einen diskreten Datenträger
mit Kenndaten sowie mit den Zieldaten der Magazine. Der Datenträger wird
am Magazin fixiert, der dann dem Transportbehälter zugeordnet und mit diesem
der Transporteinrichtung übergeben
werden kann. Die Transporteinrichtung transportiert das Magazin
zu einem Nachfülldepot,
das sich in der Nähe
des Bestückautomaten
befindet, der eine entsprechende Bedarfsmeldung zum Bereitstellen
von weiteren Bauelementen abgegeben hat.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bereitstellen
von Bauelementen für
eine Bestückanlage
mit mindestens einem Bestückautomaten
anzugeben, welches Verfahren eine effektive und zugleich zuverlässige Rüstung der
Bestückautomaten
ermöglicht,
so dass auf einfache Weise stets gewährleistet ist, dass die einzelnen Bauelement-Typen
jeweils an den vorgesehenen Zuführspuren
des Bestückautomaten
bereitgestellt werden.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einlagern
von Bauelementen in ein Bauelement-Lager anzugeben, welches Verfahren
ein effizientes und zugleich sicheres Einlagern der Bauelemente
in entsprechende Lagerbehälter
ermöglicht,
so dass stets eine sichere Zuordnung zwischen dem Typ der eingelagerten
Bauelemente und dem jeweiligen Lagerbehälter herstellbar ist.
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Ferner
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiber
einer Fertigungsanlage für
elektronische Baugruppen anzugeben, welches in vorteilhafter Weise
von einem oben genannten Verfahren zum Bereitstellen von Bauelementen
sowie von einem Verfahren zum Einlagern von Bauelementen Gebrauch
macht.
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Diese
Aufgaben werden gelöst
durch die in den unabhängigen
Patentansprüchen
angegebenen Verfahren.
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Gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Bauelementen für eine Bestückanlage
mit mindestens einem Bestückautomaten
zum automatischen Bestücken
von Leiterplatten mit Bauelementen angegeben, wobei die Bauelemente
in so genannten Bauelement-Magazinen zusammen mit jeweils gleichartigen
Bauelementen aufbewahrt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende
Schritte auf: (a) Übergeben der
Bauelement-Magazine von zumindest einem Lagerbehälter direkt bzw. unmittelbar
an eine Magazin-Aufnahmevorrichtung,
so dass die Bauelement-Magazine in einer für den Bestückautomaten geeigneten räumlichen
Sequenz angeordnet sind, (b) Kontrollieren, ob die übergebenen
Bauelement-Magazine jeweils an einer vorgegebenen Aufnahmeposition
der Magazin-Aufnahmevorrichtung angeordnet sind, und, falls ein
Bauelement-Magazin nicht an der vorgegebenen Aufnahmeposition angeordnet
ist, Umsetzen des betreffenden Bauelement-Magazins an die korrekte Aufnahmeposition,
(c) Transportieren der Magazin-Aufnahmevorrichtung zu einem Bestückautomaten,
und (d) Koppeln der Magazin-Aufnahmevorrichtung mit einem Bauelement-Zuführbereich
des Bestückautomaten.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt die Idee zugrunde, dass ein Rüstprozess, bei dem die einzelnen
Bauelement-Magazine bzw. Typen von Bauelementen an jeweils passenden
Zuführspuren von
Bauelement-Zuführbereichen
bereitgestellt werden, durch ein unmittelbares Umladen der Bauelement-Magazine
von einem Lagerbehälter
in eine geeignete Magazin-Aufnahmevorrichtung erfolgt, welche mit
den Zuführspuren
eines Bestückautomaten koppelbar
ist. Auf diese Weise wird bereits unmittelbar beim Umladen der Bauelement-Magazine
die erforderliche Rüstung
der Bestückautomaten
berücksichtigt,
so dass die Bauelement-Magazine
bei der Entnahme aus Lagerbehältern
in der geeigneten räumlichen
Sequenz in der Magazin-Aufnahmevorrichtung angeordnet werden. Die
geeignete räumliche
Sequenz wird dabei in bekannter Weise durch Verfahren zur Ermittlung
der optimalen Rüstung
eines Bestückautomaten
bestimmt. Dabei werden für jeweils
ein vorgegebenes Bestückprogramm
die einzelnen Bauelement-Typen derart an den einzelnen Zuführspuren
bereitgestellt, dass ein Bestückkopf des
Bestückautomaten
während
der entsprechenden Bestückprozedur
möglichst
geringe Transportwege zurücklegen
muss. Auf diese Weise kann im Ergebnis eine zügige und damit auch kostengünstige Bestückung durchgeführt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist somit das Kommissionieren der einzelnen Bauelement-Magazine,
das heißt
die Entnahme der Bauelement-Magazine aus gegebenenfalls unterschiedlichen
Lagerbehältern
und das Einbringen der Bauelement-Magazine in die Magazin-Aufnahmevorrichtung ein
gemeinsamer Vorgang. Somit können
die Bauelemente mit einem vergleichsweise geringen manuellen Aufwand
den einzelnen Bestückautomaten
der Bestückanlage
bereitgestellt werden.
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Gemäß Anspruch
2 wird das Übergeben
der Bauelement-Magazine durch einen entsprechenden Auftrag eines
Datenverarbeitungssystems veranlasst, welches mit einem die Bestückanlage
steuernden Zentralrechner gekoppelt ist. Dabei kann das Datenverarbeitungssystem,
welches beispielsweise ein so genanntes Enterprise Resource Planning-System (ERP-System) ist,
auf einer eigenen Datenverarbeitungsanlage oder auch auf einem die
gesamte Bestückanlage
steuernden Leitrechner installiert sein.
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Das
Veranlassen der Übergabe
der Bauelement-Magazine kann somit auf vorteilhafte Weise automatisiert
erfolgen, so dass das Setup der Magazin-Aufnahmevorrichtung relativ
zeitnah zu einem Produktionsstart erfolgen kann. Somit können gegebenenfalls
kurzfristig auftretende Änderungen
in dem Produktionsablauf bei der Rüstung der Magazin-Aufnahmevorrichtung
berücksichtigt
werden, sodass das Bereitstellen der Bauelemente nicht nur zügig, sondern
auch auf flexible Art und Weise erfolgen kann, ohne dass es zu Verzögerungen
in dem Bestückablauf
kommt.
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Gemäß Anspruch
3 werden zusätzlich
die Anzahl an vorrätigen
Bauelementen überwacht,
welche in dem zumindest einen Lagerbehälter gelagert sind. Dies hat
den Vorteil, dass mit Hilfe des oben genannten Datenverarbeitungssystems
der zur Verfügung
stehende Vorrat an Bauelementen stets bekannt ist, so dass man sich
jederzeit einen genauen Überblick über den
aktuellen Lagerbestand verschaffen kann. Selbstverständlich ist
es dazu erforderlich, dass das Datenverarbeitungssystem ständig aktualisiert
wird. Dies gilt sowohl bei der Einlagerung von neu angelieferten
Bauelement-Magazinen in das Lager als auch bei einem gegebenenfalls
erfolgten erneuten Zurückverlagern
von lediglich teilweise entleerten Bauelement-Magazinen. Auf diese Weise können vorhandene
Restmengen an Bauelementen optimal wiederverwertet werden, so dass
insgesamt gegenüber
bekannten Logistikverfahren zur Lagerverwaltung von elektronischen
Bauelementen ein geringerer Bestand an vorrätigen Bauelementen möglich ist,
ohne dass dadurch die Auslastung der Bestückanlage durch vorübergehend
nicht vorrätige Bauelemente
reduziert wird.
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Gemäß Anspruch
4 erfolgt das Übergeben der
Bauelement-Magazine
mittels einer automatischen Magazin-Handhabungsvorrichtung. Dies kann insbesondere
bei der Lagerung der Bauelemente in einem Hochregallager sinnvoll
sein, wobei als Magazin-Handhabungsvorrichtung bevorzugt ein so
genanntes Hubbalkengerät
eingesetzt werden kann. Derartige Geräte sind beispielsweise von
Kommissioniersystemen bekannt, mit denen Waren beispielsweise für den Versandhandel
von einem großen
Lager in einzelne Behälter
transferiert werden.
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Gemäß Anspruch
5 erfolgt das Kontrollieren, ob die übergebenen Bauelement-Magazine
jeweils an der vorgegebenen Aufnahmeposition angeordnet sind, mittels
eines Kontrollgerätes.
Das Kontrollgerät ist
bevorzugt einem so genannten Rüst-Arbeitsplatz zugeordnet.
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Der
Rüst-Arbeitsplatz,
welcher auch als Setup-Station bezeichnet werden kann, ist bevorzugt nahe
der Aufbewahrung der Lagerbehälter
angeordnet. Das Kontrollgerät
ist beispielsweise ein Barcodescanner oder auch eine Datenempfangseinrichtung für Signale,
die von einem Transponder ausgesendet werden. Bei der Verwendung
eines Strichcode-Lesegerätes
sind die Bauelement-Magazine mit einem entsprechenden Strichcode
versehen, welcher das jeweilige Bauelement-Magazin bzw. den Typ
und gegebenenfalls auch die Anzahl der in dem Bauelement-Magazin aufgenommenen
Bauelemente angibt. Im Falle der Verwendung einer Datenempfangseinrichtung
sind die Bauelement-Magazine
mit entsprechenden Transpondern versehen, in welchen ebenfalls der
Typ bzw. die Anzahl der in dem jeweiligen Bauelement-Magazin enthaltenen
Bauelemente in Form eines entsprechenden Datensignals abgespeichert
ist.
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Auf
diese Weise kann bereits unmittelbar nach dem für den jeweiligen Bestückprozess
optimalen Beladen bzw. Rüsten
der Magazin-Aufnahmevorrichtung eine sichere Rüstung gewährleistet werden. Damit wird
bereits unmittelbar nach der Entnahme der Bauelement-Magazine aus
einem Lagerbehälter sichergestellt,
dass einzelne Zuführspuren
der Bestückautomaten
mit den passenden Bauelementen belegt werden. Im Falle einer zunächst fehlerhaften Anordnung
der Bauelement-Magazine in der Magazin-Aufnahmevorrichtung kann
dieser Fehler ohne großen
Aufwand korrigiert werden.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass bekannte Verfahren
zur Rüstkontrolle
typischerweise in der Nähe
des jeweiligen Bestückautomaten
durchgeführt
werden. Somit sind im Falle eines Austausches einzelner Bauelement-Magazine
für eine
Bedienperson oder einen Lagerarbeiter vergleichsweise weite Wege
zwischen dem Automaten und dem Bauelement-Lager zurückzulegen. Bei
dem hier beschriebenen Verfahren sind diese Wege deutlich kürzer, da
eine fehlerhafte Rüstung bereits
im Lager und nicht erst an den Bestückautomaten erkannt wird.
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Gemäß Anspruch
6 erfolgt das Transportieren der Magazin-Aufnahmevorrichtung zu einem Bestückautomaten
bereits vor dem Ende einer vorangegangenen Bestückprozedur, mit der Bauelemente aus
einer anderen Magazin-Aufnahmevorrichtung bestückt werden. Eine derartige
Pufferung von Magazin-Aufnahmevorrichtungen hat den Vorteil, dass
ein Wechsel von der anderen Magazin-Aufnahmevorrichtung zu der Magazin-Aufnahme vorrichtung
zu keinen längeren
Stillstandszeiten des betreffenden Bestückautomaten führt.
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Gemäß Anspruch
7 erfolgt das Transportieren der Magazin-Aufnahmevorrichtung zu einem Bestückautomaten
mittels eines automatischen Lager-Transportsystems. Damit kann auf
vorteilhafte Weise der Personalaufwand für den Betrieb einer gesamten
Elektronikfabrik reduziert werden. Ferner kann durch die Verwendung
eines automatischen Lager-Transportsystems ein besonders zügiger Transport
der Bauelemente von dem Bauelement-Lager hin zu dem jeweiligen Bestückautomaten
gewährleistet
werden. Abgesehen von Programmierfehlern des automatischen Lager-Transportsystems
kann außerdem
gewährleistet
werden, dass die Magazin-Aufnahmevorrichtungen jeweils zu dem richtigen
Bestückautomaten
transportiert werden, so dass die Sicherheit der Rüstung für die einzelnen
Bestückautomaten
auch durch ggf. lange Transportwege zwischen Lager und Bestückanlage
nicht reduziert ist.
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Gemäß Anspruch
8 sind die Bauelement-Magazine so genannte Gebinde, bei denen die Bauelemente
einzeln in Transporttaschen eines Bauelement-Gurtes aufbewahrt sind.
Dies hat den Vorteil, dass sich das genannte Verfahren in vorteilhafter Weise
für derzeit
typischerweise verwendete Systeme zum automatischen Zuführen von
Bauelementen an Bestückautomaten
eignet.
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Gemäß dem unabhängigen Anspruch
9 wird ein Verfahren zum Einlagern von Bauelementen in ein Bauelement-Lager
angegeben, bei dem jeweils gleichartige Bauelemente in einem Bauelement-Magazin aufbewahrt
und mittels einer Magazin-Aufnahmevorrichtung einem Bestückautomaten
einer Bestückanlage
zum automatischen Bestücken
von Leiterplatten bereitgestellt aber nicht verwendet wurden. Das
genannte Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Abkoppeln der
Magazin-Aufnahmevorrichtung von einem Bauelement-Zuführbereich
des Bestückautomaten,
(b) Transportieren der Magazin-Aufnahmevorrichtung zu einem Abrüst-Arbeitsplatz
und (c) Übergeben
der Bauelement-Magazine direkt an zumindest einen Lagerbehälter.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der personelle Aufwand beim
Einlagern von Bauelement-Magazinen, die in einem vorangegangenen
Bestückprozess
nicht vollständig
entleert worden sind, dadurch reduziert werden kann, dass die jeweiligen
Bauelement-Magazine unmittelbar von der Magazin-Aufnahmevorrichtung
in entsprechende Lagerbehälter übergeben
werden. Auf diese Weise zumindest teilweise wieder befüllte Lagerbehälter können dann
beispielsweise in einem Hochregallager eingelagert werden. Zum Einlagern in
das Hochregallager kann ein so genanntes Hubbalkengerät verwendet
werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass gemäß der Erfindung unter dem Begriff
Magazin-Aufnahmevorrichtung eine Vorrichtung verstanden wird, welche
direkt an einen Bestückautomaten
derart ankoppelbar ist, so dass die einzelnen Bauelement-Magazine jeweils
einer bestimmten Zuführspur
des Bestückautomaten
zugeordnet sind und die entsprechenden Bauelemente über diese
Zuführspur
dem Bestückprozess
bereitgestellt werden.
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Gemäß Anspruch
10 wird zusätzlich
kontrolliert, ob die zu übergebenen
Bauelement-Magazine für
den jeweiligen Lagerbehälter
vorgesehen sind. Falls das Bauelement-Magazin nicht für den jeweiligen
Lagerbehälter
vorgesehen ist, dann erfolgt ein Auswählen eines vorgesehenen Lagerbehälters. Dies
hat den Vorteil, dass stets eine genaue Zuordnung zwischen den Lager behältern und
den darin enthaltenen Bauelement-Typen gegeben ist. Das Kontrollieren
kann bevorzugt mittels eines Kontrollgerätes erfolgen, welches dem Abrüst-Arbeitsplatz zugeordnet
ist. Dabei kann der Abrüst-Arbeitsplatz identisch
sein mit einem oben beschriebenen Arbeitsplatz, an dem im Rahmen
der Bereitstellung von Bauelementen für die Bestückanlage Bauelement-Magazine
an eine Magazin-Aufnahmevorrichtung übergeben werden.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Abrüst-Arbeitsplatz
nahe an einem entsprechenden Lager angeordnet ist, in dem die Lagerbehälter aufbewahrt werden.
Dies hat nämlich
den Vorteil, dass beim Befüllen
der Lagerbehälter
lediglich kurze Transportwege zurückzulegen sind, so dass das
Einlagern der Bauelement-Magazine mit einem geringeren apparativen
Aufwand (im Falle einer automatischen Einlagerung mittels eines
Regal-Bediengerätes)
oder mit einem geringen personellen Aufwandes (im Falle einer manuellen
Einlagerung) erfolgen kann.
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Das
Kontrollgerät
ist beispielsweise ein Strichcode-Lesegerät, mit dem an den Bauelement-Magazinen
angebrachte Strichcodes mit an den Lagerbehältern angebrachten Strichcodes
verglichen werden. Ebenso kann das Kontrollgerät jedoch auch eine Datenempfangseinrichtung
für so
genannte Transpondersignale sein, welche Transpondersignale von
entsprechenden Transpondern ausgesendet werden, die an den Bauelement-Magazinen bzw. an
dem jeweiligen Lagerbehälter
angeordnet sind.
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Um
Fehler in der Lagerverwaltung insbesondere hinsichtlich der Typen
der in den jeweiligen Lagerbehältern
enthaltenen Bauelementen zu reduzieren, kann das Lagersystem bevorzugt derart
organisiert sein, dass in jedem Lagerbehälter lediglich ein Typ von
Bauelement gelagert wird.
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An
dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass natürlich auch eine Beladung mit
unterschiedlichen Bauelementen möglich
ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der benötigte Lagerplatz
für die
unterschiedlichsten Bauelemente zu klein ist. Bei einer Beladung
mit unterschiedlichen Bauelementen sollte der Lagerbehälter allerdings
in mehrere Zonen geteilt werden, um eine feste Zuordnung der Bauelemente
während
der Lagerung zu gewährleisten.
Eine Verifizierung der Bauelemente zu den einzelnen Zonen kann dann
in analoger Weise beispielsweise über das Einlesen eines Barcodes
sichergestellt werden.
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Gemäß Anspruch
11 ist ferner vorgesehen, dass eine Zuordnung zwischen dem zu übergebenen Bauelement-Magazin,
der Anzahl der in dem jeweiligen Bauelement-Magazin verbliebenen
Bauelemente und dem jeweiligen Lagerbehälter, welchem das Bauelement-Magazin übergeben
wird, vorgenommen wird. Diese Zuordnung wird dann in einem Datenverarbeitungssystem
abgespeichert. Dies hat den Vorteil, dass automatisch eine ständige Überwachung
der Anzahl und der Typen an vorrätigen
Bauelementen vorgenommen wird, welche in dem zumindest einen Lagerbehälter gelagert
sind. Dabei wird das Datenverarbeitungssystem ständig aktualisiert, wobei die
Aktualisierung nicht nur bei der Einlagerung von teilweise entleerten
Bauelement-Magazinen,
sondern auch bei der Einlagerung von neu angelieferten Bauelement-Magazinen
jeweils auf den aktuellen Stand gebracht wird.
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Eine
Information bezüglich
der Anzahl der zurückgestellten
Bauelemente, welche in einem teilweise entleerten Bauelement-Magazin enthalten sind,
wird bevorzugt von den betreffenden Bestückautomaten bereitgestellt.
Dies stellt jedoch hinsichtlich der Implementierbarkeit des beschriebenen
Verfahrens keine besondere Schwierigkeit dar, da von einem Bestückautomaten
typischerweise ständig
die Vorräte
an Bauelementen überwacht
werden, die sich in seinen Zuführspuren
befinden. Demzufolge sind am Ende einer bestimmten Bestückprozedur
die Informationen bezüglich
des Bauelementtyps und der Bauelementeanzahl in sämtlichen
Zuführspuren bekannt.
Diese Informationen können
in geeigneter Weise über
drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindungen von dem Bestückautomaten
an das genannte Datenverarbeitungssystem übermittelt werden.
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Gemäß Anspruch
12 erfolgt das Transportieren der Magazin-Aufnahmevorrichtung zu dem Abrüst-Arbeitsplatz
mittels eines automatischen Lager-Transportsystems. Damit kann auf
einfache Weise erreicht werden, dass das Einlagern von teilweise entleerten
Bauelement-Magazinen zum einen mit einem geringeren Personalaufwand
und zum anderen mit kurzen Transportzeiten realisiert werden kann.
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Gemäß dem unabhängigen Anspruch
13 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage für elektronische
Baugruppen angegeben. Das Verfahren umfasst (a) das Bereitstellen
von Bauelementen für
eine Bestückanlage
mit mindestens einem Bestückautomaten
mittels eines Ausführungsbeispiels
des oben genannten Verfahrens zum Bereitstellen von Bauelementen,
(b) das Verwenden von zumindest einer Teilmenge der bereit gestellten Bauelemente
zum Bestücken
von Leiterplatten und (c) das Einlagern von Bauelementen in ein
Bauelement-Lager mittels eines Ausführungsbeispiels des oben genannten
Verfahrens zum Einlagern von Bauelementen.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Betrieb der Fertigungsanlage
und eine entsprechende Lagerhaltung für Bauelemente bzw. Bauelement-Magazine
auf vorteilhafte Weise synchronisiert werden kann. Durch eine ständige Erfassung
der tatsächlich
verbrauchten Menge an Bauelementen können somit Nachbestellungen
frühzeitig
ausgelöst
werden, so dass stets gewährleistet
ist, dass die erforderlichen Bauelemente auch tatsächlich in
dem Bauelement-Lager
vorhanden sind.
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Der
synchrone Betrieb zwischen Bestückanlage
und Lagerhaltung hat ferner den Vorteil, dass der so genannte Boxenstopp,
das heißt
ein Auswechseln von Magazin-Aufnahmevorrichtungen an einem Bestückautomaten
sehr zügig
vorgenommen werden kann. Somit können
infolge von reduzierten Stillstandszeiten der Bestückautomaten
die Durchlaufzeiten für
Bauelemente und für
Leiterplatten entsprechend reduziert werden. Dies hat zur Folge,
dass der Betrieb einer Fertigungsanlage eine deutliche geringere
Material- bzw. Kapitalbindung erfordert und somit zu einer optimalen
Ausnutzung der zur Verfügung stehenden
Ressourcen wie Lagerfläche,
Anzahl an vorhandenen Bestückautomaten
und Anzahl der eingesetzten Arbeitskräfte beiträgt. Dies alles führt zu einer
erheblichen Kostenreduzierung, die an die Kunden weitergegeben werden
kann. Damit ergibt sich für
denjenigen Elektronikhersteller ein Wettbewerbsvorteil, der das
erfindungsgemäße Verfahren
in geeigneter Weise anwendet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bietet eine vollständige
Realisierung des so genannten Track and Trace-Prinzips, dass heißt eine
vollständige
Kontrolle über
den gesamten Lagerbestand und über
den Produktionsablauf. Die Fertigungsanlage, welche eine Bestückanlage
und entsprechende Lagerflächen umfasst,
kann somit auf vorteilhafte Weise mit einer hohen Lagerdichte und
damit mit einer Flächenersparnis
realisiert werden. Gleichzeitig ermöglicht das realisierte Track
and Trace-Prinzip eine hohe Flexibilität bei gegebenenfalls kurzfristig
erforderlichen Änderungen
der durchzuführenden
Bestückprogramme.
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Zusammenfassend
bleibt festzustellen, dass das beschriebene Verfahren zum Betreiben
einer Fertigungsanlage insbesondere vier Vorteile aufweist:
- 1. Im Vergleich zu bekannten Verfahren zum
Betreiben von Fertigungsanlagen für elektronische Baugruppen
erfordert das hier beschriebene Verfahren aufgrund der vollständigen Kontrolle
des gesamten Lagerbestandes und des Produktionsablaufes eine deutlich
geringere Lagerhaltung von Bauelementen bzw. Bauelement-Magazinen.
So können
beispielsweise die Lagerbestände
an Bauelementen bzw. Bauelement-Magazinen um bis zu 20 bis 30% reduziert
werden. Dies hat im Ergebnis zur Folge, dass die Kapitalkosten für die Lagerbestände um ca.
25% reduziert werden können.
- 2. Das beschriebene Verfahren ermöglicht ferner eine deutlich
verbesserte Produktivität
insbesondere durch reduzierte Stillstandszeiten bei so genannten
Boxenstopps, mit denen Magazin-Aufnahmevorrichtungen für einen
Bestückautomaten ausgetauscht
werden. Bei Anwendung des genannten Verfahrens erreicht man somit
durch deutlich reduzierte Maschinenstillstandszeiten eine Maschinenauslastung
von nahezu 100%. Ferner können
die Zeiten für
die Handhabung von Bauelement-Magazinen und für die erforderliche Rüstkontrolle,
welche bei dem beschriebenen Verfahren unabhängig von dem jeweiligen Bestückautomaten
durchgeführt
wird, um bis zu 90% reduziert werden. Dadurch ergibt sich insgesamt eine
Reduzierung der Durchlauf zeit für
die Bestückung
einzelner Leiterplatten um bis zu 30%.
- 3. Die vollständige
Realisierung des so genannten Track and Trace-Prinzips hat ferner
zur Folge, dass die Fertigungsanlage mit einer deutlich höheren Flexibilität betrieben
werden kann. Dies bedeutet, dass bereits die Bestückung von
Leiterplatten mit einer vergleichsweise geringeren Losgröße aus wirtschaftlichen
Gesichtspunkten rentabel ist, da die Fertigungsanlage aufgrund der verbesserten
Flexibilität
schnell an unterschiedliche Bestückprozeduren
angepasst werden kann. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff Losgröße die Anzahl
an Leiterplatten zu verstehen, die mit einem identischen Bestückinhalt
bestückt
werden.
- 4. Aufgrund der ständigen
Kontrolle über
den Lagerbestand und den Produktionsablauf kann ferner eine verbesserte
Qualität
der Bestückung
erreicht werden. Damit kann der Ausschuss an Leiterplatten, die
schlecht oder fehlerhaft bestückt worden
sind, erheblich reduziert werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
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In
der Zeichnung zeigen in schematischen Darstellungen
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1 bis 6 ein
Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage für elektronische Baugruppen.
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An
dieser Stelle bleibt anzumerken, dass sich in der Zeichnung die
Bezugszeichen von gleichen oder von einander ent sprechenden Komponenten
lediglich in ihrer ersten Ziffer unterscheiden.
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Das
Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage für elektronische Baugruppen
beginnt mit einem Auftragsstart durch ein Enterprise Resource Planning-System
(ERP-System). In diesem Datenverarbeitungs- und Verwaltungssystem
sind sämtliche
Bauelement-Magazine einschließlich
der jeweiligen Magazingröße erfasst,
welche in einem Lager 100, das in 1 schematisch
dargestellt ist, gelagert sind. Dabei werden lediglich Aufträge gestartet, die
eine ausreichende Materialverfügbarkeit
an gelagerten Bauelementen gegeben ist. Abhängig von dem jeweils erteilten
Auftrag werden verschiedene Lagerbehälter 110, 112 und/oder 114 beispielsweise mittels
eines automatischen Regalbediengerätes aus dem Lager 100 entnommen.
Dabei sind in dem Lagerbehälter 110 Bauelement-Magazine 111 mit
einem Bauelement vom Typ A gelagert. Entsprechend enthält der Lagerbehälter 112 Bauelement-Magazine 113 mit
einem Bauelement vom Typ B und der Lagerbehälter 114 enthält Bauelement-Magazine 115 mit Bauelementen
vom Typ C. Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Bauelement-Magazine 111, 113 und 115 jeweils
Gebinde, die mittels eines Spulenkörpers realisiert sind, auf dem
ein Bauelement-Gurt aufgewickelt ist. Die Bauelement-Gurte weisen
jeweils eine Vielzahl von Bauelement-Taschen auf, in denen sich
jeweils ein Bauelement vom entsprechenden Typ befindet.
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Wie
aus 2 ersichtlich, werden die Lagerbehälter 110, 112 und 114,
welche nunmehr schematisch durch den Lagerbehälter 210 dargestellt
sind, zu einem so genannten Rüst-Arbeitsplatz 230 transferiert.
Dieser Transport erfolgt bevorzugt ebenfalls mittels eines automatischen
Transportsystems. Der Rüst-Arbeitsplatz 230,
welcher auch als Setup-Arbeitsplatz be zeichnet werden kann, umfasst
einen Rechner 232. Der Rechner ist mit einem Kontrollgeräte 231 versehen,
welches gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Strichcode-Lesegerät ist.
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Eine
Bedienperson 240 entnimmt aus den jeweiligen Lagerbehältern 210 Bauelement-Magazine 211, 213 bzw. 215,
welche mit Bauelementen vom Typ A, vom Typ B bzw. vom Typ C gefüllt sind.
Die Bauelement-Magazine 211, 213 und 215 werden
sodann in eine Magazin-Aufnahmevorrichtung 220 eingebracht,
welche gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein so genannter Rüstwagen 220 ist.
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Die
Bedienperson 240 legt dabei die einzelnen Gebinde 211, 213 und 215 derart
in den Rüstwagen 220 ein,
dass die Bauelement-Magazine 211, 213 und 215 in
einer für
einen Bestückautomaten
geeigneten räumlichen
Sequenz angeordnet sind. Bevorzugt wird diese räumliche Sequenz der Bedienperson 240 auf
einer Anzeige bzw. auf einem Monitor des Rechners 232 angezeigt.
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Nach
dem Beladen des Rüstwagens 220 erfolgt
eine Kontrolle der vorgenommenen Rüstung. Dazu nimmt die Bedienperson 240 das
Strichcode-Lesegerät 231 in
die Hand und erfasst damit einen ersten Strichcode, der an dem Lagerbehälter 210 vorgesehen
ist, einen zweiten Strichcode, der an dem Rüstwagen 220 vorgesehen
ist und Strichcodes, die jeweils an den einzelnen Gebinden 211, 213 und 215 angebracht
sind. Auf diese Weise kann zum einen die korrekte Positionierung
der jeweiligen Bauelement-Magazine 211, 213 bzw. 215 in
dem Rüstwagen 220 verifiziert
und zum anderen eine genaue Zuordnung zwischen dem Lagerbehälter 210, dem
Rüstwagen 220 bzw.
den einzelnen Bauelement-Magazinen 211, 213 und 215 vorgenommen werden.
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Selbstverständlich kann
die Identifizierung der einzelnen Bauelement-Magazine 211, 213 und 215 anstelle
des Strichcodes auch beispielsweise mittels Transponder oder RFID
(Radio Frequency Identification) und einem entsprechenden Lesegerät erfolgen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei dem Setup des Rüstwagens 220 keinerlei
Wartezeiten aufgrund von fehlenden Bauelement-Magazinen 211, 213 und 215 zu
besorgen ist, da, wie oben bereits zuvor erläutert, lediglich Aufträge gestartet
werden, sofern eine ausreichende Materialverfügbarkeit in dem Lager 100 gewährleistet
ist.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass infolge der automatischen Auslagerung
der Lagerbehälter 210 aus
dem Lager 100 ein vollständig automatisiertes Lager
realisiert ist, welches eine Entnahme von Bauelement-Magazinen 211, 213 und 215 rund
um die Uhr, das heißt
24 Stunden am Tag erlaubt.
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Der
Rüstwagen 220 wird,
nachdem er vollständig
beladen und die entsprechende Rüstung
verifiziert worden ist, zu der Fertigungslinie transportiert. Dies
erfolgt gemäß dem hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel
manuell durch eine Bedienperson 340, welche in 3 dargestellt
ist. Dabei können
auch mehrere Rüstwägen 320 in
der Nähe
der Bestücklinie
bevorratet werden, welche Rüstwägen 320 jeweils
eine unterschiedliche Rüstung
mit Gebinden 311, 313 und 315 aufweisen.
Durch eine derartige Bevorratung bzw. Pufferung von Rüstwägen 320 kann
gewährleistet
werden, dass ein Auswechseln von einem vorherigen Rüstwagen
zu dem nächsten Rüstwagen 320 sehr
schnell erfolgen kann. Auf diese Weise können die mit einem derartigen
Boxenstopp verbundenen Stillstandszeiten im Bestückautomaten deutlich reduziert
werden.
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Wie
in 4 schematisch illustriert, erfolgt nach einem
Wechsel der Rüstwägen 420 die
eigentliche Produktion der elektronischen Baugruppen. Dabei kann
neben einem Bestücken
von Leiterplatten mittels einer Bestückanlage 451, welche
einen oder mehrere Bestückautomaten 450 aufweist,
auch ein Drucken von Leiterplatten und gegebenenfalls auch ein Löten der
bestückten
Leiterplatten beispielsweise mittels eines so genannten Reflow Ofens
erfolgen. Während
der Produktion wird ständig
die tatsächliche verbrauchte
Menge an Bauelementen erfasst, so dass gegebenenfalls erforderliche
Nachbestellungen von Bauelementen, die in dem Lager 100 nicht
mehr in ausreichender Verfügbarkeit
vorhanden sind, frühzeitig
ausgelöst
werden können.
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Bei
der Bestückung
der Leiterplatten werden demzufolge Bauelemente vom Typ A aus dem
Bauelement-Magazin 411, Bauelemente vom Typ B aus dem Bauelement-Magazin 413 und
Bauelemente vom Typ C aus dem Bauelement-Magazin 415 entnommen.
Dabei sind sämtliche
Bauelement-Magazine 411, 413 und 415 in
der Magazin-Aufnahmevorrichtung bzw. dem Rüstwagen 420 aufgenommen, welcher
mit der Zuführeinheit
der jeweiligen Bestückautomaten 450 gekoppelt
ist.
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Nach
dem erfolgreichen Ende einer Bestückprozedur werden die nicht
mehr benötigten
Rüstwägen 420 von
der Bestücklinie 451 entfernt
und zu einem Abrüst-Arbeitsplatz 530 transportiert.
Bevorzugt ist dieser Abrüst-Arbeitsplatz 530 identisch
mit dem in 2 dargestellten Rüst-Arbeitsplatz 230 (siehe 2).
An dem Abrüst-Arbeitsplatz 530,
welcher einen Rechner 532 sowie ein Kontrollgerät 531 umfasst,
kann eine Be dienperson 540 aus dem Rüstwagen 520 nicht
vollständig
entleerte Bauelement-Magazine 511, 513 und 515 entnehmen
und diese in entsprechende Lagerbehälter 510 einlegen.
Dabei erfolgt eine Erfassung von Barcodes, die an den Gebinden 511, 513 und 515 sowie
an dem Lagerbehälter 510 und
gegebenenfalls auch an dem Rüstwagen 520 angebracht
sind. Diese Erfassung von Barcodes ermöglicht eine genaue Zuordnung
der Lagerbehälter 510 und
den darin befindlichen Bauelemente. Dabei wird neben dem Typ des
eingelegten Bauelements auch die Anzahl der eingelegten Bauelemente erfasst
und in dem oben genannten ERP-System gespeichert. Auf diese Weise
kann ein ständiger Überblick über den
genauen Lagerbestand der einzelnen Bauelemente gewährleistet
werden.
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Wie
in 6 illustriert, erfolgt nach dem Einlegen von Gebinden 611 in
den Lagerbehälter 610, von
Gebinden 613 in den Lagerbehälter 612 und von Gebinden 615 in
den Lagerbehälter 614 ein
Einlagern der Lagerbehälter 610, 612 und 614 in
das Lager 600, welches das selbe Lager wie das Lager 100 sein
kann. Auch hier erfolgt das Einlagern bevorzugt automatisch durch
entsprechende Handhabungs- bzw. Regalbediengeräte. Damit steht das abgerüstete Material,
das heißt
die bei vorhergehenden Bestückprozeduren
nicht verwendeten Bauelemente sofort für neue Aufträge zum Bestücken von
Leiterplatten zur Verfügung.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
lediglich ein beschränkte
Auswahl an möglichen
Ausführungsvarianten
der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner
Ausführungsformen
in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann
mit den hier expliziten Ausführungsvarianten
eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart
anzusehen sind. Dazu zählen
auch unterschiedlichste Ein-Auslagerstrategien wie beispielsweise
das definierte Einlagern von kompletten Setups, damit diese in einem Block
wieder ausgelagert werden können.
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Zusammenfassend bleibt
festzustellen:
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Es
wird der Betrieb einer Fertigungsanlage 451 für elektronische
Baugruppen beschrieben, wobei das Rüsten von Magazin-Aufnahmevorrichtungen 220 mit
Bauelement-Magazinen 111, 113, 115 und
eine entsprechende Rüstkontrolle
unmittelbar nach der Entnahme der Bauelement-Magazine 111, 113, 115 aus
Lagerbehältern 110, 112, 114 erfolgt. Bei
der Rüstkontrolle
wird ein Lesegerät 231 verwendet,
welches mit einem zentralen Datenverarbeitungssystem 232 gekoppelt
ist. Das Datenverarbeitungssystem 232 ist wiederum mit
einzelnen Bestückautomaten 450 verbunden
und ermöglicht
somit eine vollständige
Kontrolle über
den gesamten Lagerbestand und den Produktionsablauf. Somit können Rüstungen
von Magazin-Aufnahmevorrichtungen 220 zeitnah zum Produktionsstart
einer Leiterplattenbestückung
vorgenommen werden. Das Abrüsten
von teilweise verbrauchten Bauelement-Magazinen 611, 613, 615 erfolgt
in analoger Weise, wobei die entsprechenden Bauelement-Magazine 611, 613, 615 unmittelbar
von der entsprechenden Magazin-Aufnahmevorrichtunq 520 in
einen Lagerbehälter 610, 612, 614 transferiert
werden. Auch dabei erfolgt eine genaue Zuordnung der jeweils eingelagerten Bauelement-Magazine 611, 613, 615 hinsichtlich
des eingelagerten Bauelement-Typs und der Bauelement-Menge. Entsprechende
Informationen werden automatisch an das Datenverarbeitungssystem 532 übergeben.
Somit ist stets ein genauer Überblick über den
aktuellen Lagerbestand gewährleistet.