Step by Step zur Smart Factory – Industrie 4.0 bei cms electronics

SMT © cms electronics
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Material-Traceability © cms electronics
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5-Stufen © cms electronics
5-Stufen © cms electronics
C-Trace Logo

19.01.2022

Die Umsetzungsmaßnahmen für eine digitale und vernetzte Kontrolle der Produktion werden bei cms electronics mit dem Projekt iTEP - Integrated Traceability Excellence Programm gesteuert. Dabei folgt das Unternehmen einem 5-Stufen-Plan, der im Folgenden erläutert wird.

Seit gut einem Jahrzehnt beschäftigt sich cms electronics mit Industrie 4.0, der Digitalisierung der eigenen Produktion zur Fertigung von elektronischen Bauteilen und Modulen. Die Treiber der Digitalisierungsmaßnahmen sind Vorgaben aus Branchennormen und die Notwendigkeit von kontinuierlicher Verbesserung, um am Markt wettbewerbsfähig zu sein. Auch kundenseitig steigt die Forderung zu mehr digitaler und vernetzter Kontrolle der Produktion stetig an und ist von einem „nice to have“ zu einem „must“ bei der Vergabe von Neuaufträgen geworden.

Die Herausforderungen waren und sind die fehlende ganzheitliche Rückverfolgbarkeit von eingesetzten Materialien und Prozessen, Inseln aus alten und neuen Maschinen mit zum Teil proprietären Maschinen-Schnittstellen und herstellerabhängigen Datenanalyse-Tools, die unterschiedliche Datenqualität, keine Echtzeit-Prozess-Daten, ein Schlechtteilhandling über Markierungen und die Entkoppelung der Produktion von ERP-Systemen.

Zusätzliche Erschwernisse ergeben sich für EMS Dienstleister wie cms electronics aus der hohen Produkt- und Materialvielfalt in den verschiedenen Geschäftssegmenten, wie Industrie, Automotive, Medizin…, und den damit verbundenen unterschiedlichen Anforderungen.

Die steigende Komplexität einzelner Prozessschritte kann nicht mehr durch einfache Checklisten und handgeschriebene Dokumente kontrolliert und überwacht werden. Wo vor Urzeiten ein Vorarbeiter mit Stoppuhr und Lupe stand, protokollieren nun Sensoren millisekundengenau die einzelnen Arbeitsschritte.

cms electronics lenkt mit dem Projekt iTEP, dem hauseigenen „Integrated Traceability Excellence Programm“, die Umsetzung der Digitalisierungsmaßnahmen. iTEP gibt die Regeln der Kommunikation zwischen dem ERP, dem MES und dem Shopfloor vor und vereinigt die verschiedenen Komponenten, wie eben ERP und MES, aber auch Maschinen, Testsysteme und Prüfplätze, stationäre und mobile Terminals zur Daten-Ein- und Ausgabe und ein automatisiertes Wareneingangssystem. Dabei verfolgt cms electronics einen 5-Stufen-Plan.

Die Stufen des iTEP - Integrated Traceability Excellence Programm

Stufe 1, die Material-Traceability, umfasst alle Daten der Materialwirtschaft. cms electronics hat dafür ein automatisiertes Wareneingangssystem implementiert. Lesen und Übertragen von Materialdaten im MES-System, der Abgleich Bestelldaten - ERP-System, eine Materialverriegelung bei Abweichungen und eine integrierte Wareneingangsprüfung mit automatischer Dynamisierung der Prüfschärfe oder Stichprobengröße in Abhängigkeit von Hersteller, Lieferant, Lot und letzten Prüfungsergebnissen sind automatisiert. Die Erstellung einer internen UID-Nummer für die jeweils kleinste Verpackungseinheit und das Labeling mit internem cms-Etikett sind Voraussetzungen für die Lagerung und Kommissionierung in einem automatischen AutoStore-Lagerrobotersystem. Leiterplatten werden mittels Laser mit Master- und Single-DMCs versehen und deren Daten mit dem MES-System verknüpft. Zuletzt erfolgt die Koppelung der Materialdaten in der Fertigung: Material-UIDs werden mit dem Master-DMC der Leiterplatte verknüpft. Automatisches Erkennen von Chargenwechsel bei Endlos-Fertigung, die Prüfung der korrekten Materialverwendung und Verriegelung bei Abweichung sowie die Prüfung von Haltbarkeit bzw. Q-Sperre und Verriegelung bei Abweichung werden dadurch ermöglicht.

Die Prüf-Traceability, Stufe 2 des iTEP, umfasst alle Prüf- und Testaufgaben in der Produktion, wie die Wareneingangsprüfung, die Solderpasten-Inspektion (SPI), die Automated Optical Inspection (AOI), die Kraftüberwachung Pin-Einpressen (PFC) und In-Circuit-Tests (ICT). Funktionstests und automatische optische Endkontrollen (EOL-AOT), jeweils nach Kundenspezifikation, vervollständigen das Prüf- und Testportfolio. 

In Stufe 3, der Prozess-Traceability, werden die Prozessdaten erfasst.  Neben dem Protokollieren von Prozessparametern erfolgt das Monitoring für Performance und Rüstzeiten, eine Down-Time-Auswertung mit der Protokollierung von Maschinen und Fertigungsproblemen und die automatisierte Meldung an Maintenance oder das Process Engineering.

Zur Verknüpfung von Material-, Prüf-, Prozess- und Verpackungs-Traceability wurde die übergeordnete c-Trace-Datenbank eingeführt. Mit dem von cms electronics entwickelten Programm ist die Statusabfrage eines jeden Bauteils zu jeder Zeit und von jedem Mitarbeiter dezentral möglich.                                                                

c-Trace spielt auch eine wichtige Rolle in Stufe 4, der Prozess-Verriegelung. Das Schlechtteilhandling kann mittels LAN/WAN-Netzwerken nicht nur firmenintern, sondern – bei entsprechender Einrichtung - auch zum Kunden kommuniziert werden. Das MSL-Handling, die LED-Binning Verriegelung, Überwachung der Bauteil- und Hilfsstoffe-Haltbarkeit und die korrekte Verwendung von Hilfsstoffen und Fertigungshilfsmitteln sind Beispiele für die präventive Prozess-Verriegelung.

Abgeschlossen wird das iTEP Programm bei cms electronics durch Stufe 5, der Prozess-Verbesserung. Die Nutzung der gesammelten Daten über KPIs, eine detaillierte Prozessanalyse und Ableitung von Maßnahmen, wie zum Beispiel eine optimierte präventive Instandhaltung oder die optimierte Verschleißteil-Lebensdauer, tragen zur ständigen Prozess-Verbesserung bei und bringen so langfristig Unternehmens-, Kunden- und Wettbewerbsvorteile hervor.

Was wurde nun bei cms electronics von diesem 5-Stufen-Plan schon erreicht?

Die durchgängige Material- und Prozess-Traceability sowie eine automatisierte Prozessverriegelung sind bereits umgesetzt, dabei wurden auch im Bereich der manuellen THT-Bestückung bereits erste Kundenprojekte voll in die c-Trace-Datenbank integriert. Einheitliche Datenanalysetools, zusammengefasst in der c-Trace-Datenbank, liefern die Daten für die weitere Verarbeitung - und das nicht nur vernetzt über die Produktionsstandorte der cms electronics, sondern auch bis hin zur Weiterverarbeitung beim Kunden. 

Gerade in Arbeit sind die Umsetzung der automatisierten Istverbrauchs-Materialbuchungen, die Übernahme und Vereinheitlichung älterer Projekte und die Verpackungstraceability mit Verriegelung.  Auf die Umsetzung noch etwas warten müssen die flexible Instandhaltung über Prozessdaten und eine automatisierte Produktionsplanung über Echtzeit-Ist-Daten.

Das Integrated Traceability Excellence Programm der cms electronics beruht größtenteils auf dem Erfassen, Verarbeiten und dem Speichern von Informationen und Daten. Aus diesem Grund hat das Informationssicherheitsmanagement hohe Priorität. Mit dem Ausbau der IT-Sicherheit wird cms electronics weitere wichtige Meilensteine erreichen. Eine ISMS-Zertifizierung auf Grundlage der ISO 27001 wurde in Angriff genommen. Nächster Schritt ist dabei die richtige Einschätzung der bestehenden Sicherheitsrisiken für die Organisation nach ISO 27005 bzw. TISAX, was eine wesentliche Voraussetzung für ein erfolgreiches IT Sicherheitsmanagement darstellt.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die 4. industrielle Revolution, also die Umsetzung einer echten Industrie 4.0, bei cms electronics gerade stattfindet.

Was bringt iTEP für den Kunden der cms electronics?

Neben den ohnehin bekannten Vorteilen der verbesserten Produktqualität und Risikominimierung von Ausfällen im Feld zeigen sich gerade in der heutigen Zeit der Materialknappheit die Vorteile einer integrierten Traceability. Bei abgerissenen oder stockenden Lieferketten ist jedes Bauteil kostbar und wird zur Erfüllung von Lieferkontrakten benötigt. Es ist einfach nicht mehr leistbar, Bauteile aufgrund von mangelhafter oder verspäteter Prozesskontrolle zu verlieren. Es bedeutet Verschwendung von Zeit, Geld, Nerven und nicht zuletzt Ressourcen.

In der Elektronikindustrie kann cms electronics die gesamte Dienstleistungskette im Entstehungsprozess einer elektronischen Baugruppe abdecken. Durch das iTEP-Programm ist man in der Lage, jeden Kunden individuell zu unterstützen. Das fängt im Produktentstehungsprozess an, wo angefangen von optimierten Angeboten bis hin zur Serienreife die ausgewerteten Daten Grundlage eines jeden Kundenprojektes sind. In der Produktrealisierung, im Kerngeschäft der Leiterplatten-Bestückung - manuell und/oder hochautomatisiert mit neuesten Technologien und nach den aktuellsten Standards – sichert iTEP Qualität, Liefertreue und Flexibilität. 

www.cms-electronics.com


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