Технология построения современного электронного производства опытных образцов и мелкосерийной (уникальной) продукции имеет свои особенности: от определения целей и выбора критериев эффективности функционирования до оснащенности и организации производства. В статье рассматриваются технологии реализации проектов по созданию и модернизации производств указанного типа.
Основная цель, которая преследуется при создании производства опытных образцов, — минимизация сроков вывода новых изделий на рынок. Учитывая серьезные затраты и ресурсы, необходимые для создания указанного производственного подразделения, в первую очередь следует дать ответ на вопрос: «Почему нельзя проводить сборку опытных образцов на существующих производствах на контрактной основе?»
Проведенный специалистами ЗАО Предприятие Остек анализ показал, что изготовление опытных образцов и мелкосерийной уникальной продукции невозможно передавать для изготовления контрактным производителям по следующим основным причинам:
– нет гарантии сохранения коммерческой тайны. И не потому, что кто-то специально будет похищать информацию для конкурентов, а в связи с трудностью обеспечения непривычного для контрактных сборщиков режима контроля за конструкторской и технологической документацией;
– трудно обеспечить режим секретности. Большинство передовых сборочных предприятий в нашей стране имеют открытый характер производства и заботятся в основном о сохранении собственных технических и технологических секретов;
– нет гарантии качества и надежности. Попробуйте управлять качеством и надежностью выпускаемой продукции дистанционно, когда вы не владеете полностью ситуацией на производстве: например, при выпуске изделий в традиционном аврале, связанном с задержкой поставок комплектующих, или при проведении работ по «ускоренному циклу», или при частичной сборке печатных узлов с дефицитом комплектующих: «недостающие поставим вручную, когда привезут»;
– трудно управлять изменениями. Проведение изменений — известная головная боль для руководителя производства любого ранга. А если таким «любимым делом» нужно заниматься постоянно да еще и для малых партий изделий — это не вызывает трудового энтузиазма. Первое, и вполне естественное, желание руководителя производства — отказаться от выполнения таких заказов.
В то же время, при некачественной сборке и большом количестве технологических дефектов (установлен не тот компонент, некачественное паяное соединение, неверная полярность компонента и т.д.) разработчикам приходится тратить значительное время на диагностику и локализацию дефектов, срывая сроки реализации новых проектов.
Указанные выше причины и вынуждают предприятия создавать участки сборки опытных образцов и производства уникальной и мелкосерийной продукции в едином комплексе с подразделениями разработки.
Если проанализировать традиционный график реализации нового проекта (см. рис. 1), становится очевидным, что основные потери времени связаны с длительными сроками изготовления, проверки и отладки опытных образцов.
 |
|
Рис. 1. Традиционный график реализации проекта по выводу нового изделия на рынок (сверху) и оптимизация его при использовании современных технологий проектирования и автоматизации технологической подготовки производства |
Традиционно применяемые критерии эффективности функционирования серийных сборочных производств печатных узлов (себестоимость выпускаемой продукции, сроки возврата инвестиций) для подразделений по выпуску опытных образцов и мелкосерийной (уникальной) продукции неприменимы.
Основными критериями эффективности функционирования опытного производства являются:
– обеспечение коротких сроков вывода новых изделий на рынок;
– обеспечение запланированных уровней качества и надежности выпускаемой продукции;
– минимальное привлечение специалистов подразделений разработки к процессу производства и отладки выпускаемой продукции;
– обеспечение выпуска ответственной сложной высокотехнологичной продукции малыми партиями при высокой номенклатуре.
Постоянно растущие требования рынка к снижению массогабаритных показателей новых изделий при расширении их функциональности вынуждают разработчиков применять компоненты минимальных размеров (400×200 мкм и менее), интегральных микросхем в корпусах QFP с минимальным шагом выводов до 0,3 мм, BGA, uBGA с размером шариковых выводов 0,5 мм.
Традиционно применяемые ручные операции при сборке печатных узлов опытных образцов, содержащих указанные выше компоненты, неприменимы — необходимо использование автоматического сборочного оборудования.
В свою очередь, сборочный автомат, являющийся, без преувеличения, сердцем опытного производства, должен удовлетворять следующим требованиям:
– обеспечение монтажа широкой номенклатуры устанавливаемых компонентов;
– обеспечение монтажа компонентов с минимальными размерами (400×200 мкм);
– обеспечение монтажа интегральных микросхем в корпусах QFP с минимальным шагом выводов до 0,3 мм, BGA, uBGA;
– возможность работы с печатными платами на керамическом основании;
– увеличенное количество (200 и выше) позиций для установки питателей.
Учитывая повышение рабочих частот новых изделий, автомат также должен обеспечивать деликатную работу с хрупкими компонентами и печатными платами на керамических основаниях, а это условие выполняется только на самых современных моделях, обеспечивающих нормированное усилие на компонент в процессе установки.
Для обеспечения повторяемости технических характеристик сложных высокотехнологичных изделий и высокого качества паяных соединений необходимо обеспечить минимальное время (не более 40 минут) между технологическими операциями нанесения паяльной пасты на печатную плату и оплавлением. При отсутствии ручных операций выполнение указанного условия достигается организацией производства с гарантированным отсутствием простоев между операциями нанесения паяльной пасты, автоматического монтажа и оплавления. Минимизация простоев может быть гарантирована только при использовании автоматической сборочной линии с конвейерными системами транспортировки, обеспечивающей последовательное и сбалансированное выполнение всех технологических операций и предотвращающей возможности повреждения печатных узлов при переносе вручную.
Суммируя все вышеизложенное, остается сделать логичный вывод, что при выборе оборудования для оснащения участка изготовления опытных образцов и производства мелкосерийной продукции необходимо обязательно учитывать следующие обстоятельства:
– необходимость обеспечения монтажа всех электронных компонентов для печатных узлов, включенных в план производства, и перспективных, находящихся в разработке — широкая функциональность;
– большое количество позиций для питателей, позволяющих собрать сложные современные печатные узлы (в том числе и с двухсторонним монтажом) за один проход без переналадки;
– должна быть гарантирована достаточная производительность, обеспечивающая, в том числе установленное время сборки сложных печатных узлов (не более 40 минут) для снижения вероятности окисления паяльной пасты;
– все оборудование должна отличать высокая надежность. Заводские специалисты должны заниматься выпуском продукции, а не устранением неисправностей. Одним из показателей качества и надежности является количество установленных и реализуемых автоматов. Если оно велико (составляет сотни штук в год), высока вероятность того, что поставляемый сборочный автомат надежен и безотказен в работе. В противном случае производитель бы разорился, проводя дорогостоящие ремонты у заказчиков большого количества установленных автоматов;
– создание комфортных условий работы при монтаже и технологической подготовке производства. Сборочный автомат должен быть дружелюбен с оператором и обеспечивать короткое время проведения технологической подготовки производства, что особенно важно при высокой номенклатуре монтируемых печатных узлов.