L’audit del kit consignato: rilevare le carenze prima che si fermi la linea

La distanza tra una distinta base (BOM) perfetta e la realtà fisica di una scatola di cartone che arriva al punto di ricevimento è spesso lo spazio più costoso in produzione. In un file digitale, ogni componente esiste in quantità esatte, perfettamente allineata con la sua impronta, pronto per l'assemblaggio. Tuttavia, nel molo di ricevimento, lo stesso progetto arriva spesso come un “kit” che assomiglia meno a una produzione e più a una valigia impacchettata frettolosamente. Abbiamo visto produzioni di prototipi da cinquantamila dollari bloccarsi perché una manciata di resistori 0402 venivano gettati sfusi in una busta Ziploc—senza etichetta, carica di statico, e impossibili da alimentare con l'automazione.

Ecco perché esiste l'audit. Non lo facciamo per generare documentazione o ritardare il progetto; lo facciamo per costruire un firewall fisico. Una volta che un kit attraversa il molo di ricevimento e entra nella gabbia di produzione, viene trattato come “pronto per le macchine”. Se questa supposizione risulta falsa durante la produzione, le conseguenze sono immediate e finanziarie. Una macchina pick-and-place che lavora a 20.000 componenti all'ora non si ferma a fare domande chiarificatrici su un'etichetta scritta a mano. Semplicemente si ferma. L'audit è l'unico meccanismo disponibile per prevenire quel silenzio.

La menzogna del foglio di calcolo

C'è la convinzione diffusa che se un foglio di calcolo dice che ci sono 5.000 condensatori su una bobina, allora ci sono 5.000 condensatori su quella bobina. Raramente questo è vero, soprattutto quando si tratta di stock aperto o componenti provenienti dal mercato grigio. I fogli di calcolo fanno affermazioni; le bilance le verificano. Quando arriva un kit consegnato, il primo passo non è leggere lo scontrino di imballaggio—è interrogare l'inventario fisico.

Non contiamo i componenti a mano. Il conteggio umano è lento e soggetto a 'cecità da affaticamento', dove il cervello assume che il conteggio sia corretto solo per finire il compito. Invece, usiamo bilance di precisione e contatori a raggi X. Un contatore a raggi X può scansionare una busta sigillata con barriera contro l'umidità e identificare il numero esatto di chip all'interno senza mai rompere il sigillo. Questo è fondamentale per FPGA di alto valore o dispositivi sensibili all'umidità (MSD), dove aprire la busta inizia un orologio che non vuoi far ticchettare fino all'ultimo momento possibile.

Questo conteggio rigoroso spesso scatena frustrazione tra le squadre che discutono tra servizi Full Turnkey e Kit Consegnati. Se acquisti i pezzi tu stesso per risparmiare, assumi il rischio dell'accuratezza dell'inventario. Se acquisti una “bobina parziale” da un broker che afferma di avere 500 chip, e l'X-ray rivela 420, quella carenza è un problema tuo da risolvere. In un modello Turnkey, la fabbrica assorbe questa variazione. In un modello di consegna, la variazione interrompe la tua produzione.

La frase più pericolosa in un audit è “abbastanza vicino”. Un cliente potrebbe inviare una striscia di nastro tagliato che sembra contenere circa 50 parti per una produzione di 40 schede. A occhio nudo, sembra sufficiente. Per la macchina, è una garanzia di fallimento. Spesso dobbiamo mettere in discussione l'argomento “Fidati del mio conteggio”. Potresti averle contate ieri, ma se il nastro leader è stato tagliato o alcune parti sono cadute durante l'imballaggio, la macchina si prosciugherà prima che la scheda finale sia popolata.

La fisica dell'usura

La parte più contestata di qualsiasi audit di kit è l'usura—le parti “extra” necessarie per costruire il lavoro. I clienti odiano l'usura. Si sente come sprecare. Perché hai bisogno di 115 parti per costruire 100 schede?

Tutto si riduce alla meccanica dell'alimentatore SMT. Gli alimentatori non sono magici; sono sistemi meccanici che richiedono tensione e trazione per far avanzare il nastro. Per caricare una bobina in un alimentatore, dobbiamo staccare la copertura del nastro e far passare il nastro di trasporto nel pignone di guida. Questo processo consuma una lunghezza di nastro—il “leader”—prima ancora di raggiungere il punto di pick. A seconda della piattaforma della macchina, questo leader può essere lungo da 15 a 30 centimetri. Se invii esattamente 100 parti su una striscia continua per una produzione di 100 schede, le prime 15-20 parti vengono sacrificate solo per caricare l'alimentatore. La macchina non può prenderle perché sono fisicamente all’interno del meccanismo di innesco.

Questa confusione deriva spesso da un malinteso su come funziona il nastro tagliato. Se invii una striscia di nastro di 2 pollici, non c’è modo fisico di caricarla in un alimentatore automatico. Dobbiamo splicingarla manualmente con un'estensione del leader, un'operazione delicata che aggiunge tempo di lavoro e rischio. Se il nastro è troppo corto anche per lo splicing, siamo costretti a posizionare i componenti a mano.

Alcuni ingegneri sosterranno, “Basta metterlo a mano, sono solo 50 schede.” Mentre un umano può posizionare un componente, non può farlo con la stessa coerenza o velocità di una macchina. La posa a mano compromette la coerenza del profilo termico, aumenta il rischio di disallineamento del pezzo e trasforma un lavoro automatizzato di 2 ore in una fatica manuale di 2 giorni. Per un passivo 0402 o un IC a passo fine, la posa a mano non è una strategia “agile” praticabile. È un'operazione di salvataggio costosa.

La matematica dell'attrito non è arbitraria, anche se varia in base al tipo di macchina (un alimentatore MyData Agilis spreca meno rispetto a un alimentatore meccanico tradizionale Juki o Panasonic). Generalmente, per componenti passivi (resistori, condensatori), richiediamo una percentuale di scorta più un numero fisso di leader. Per gli IC costosi, il requisito di scorta diminuisce, ma il requisito di leader rimane. Se invii conteggi esatti, stai effettivamente pianificando una carenza.

Integrità del pacchetto e umidità

Oltre al conteggio, l’audit verifica che i componenti possano effettivamente sopravvivere al processo di assemblaggio. Qui la differenza tra un “pezzo” e un “componente pronto per la produzione” diventa dolorosa. Spesso vediamo kit contenenti componenti di livello di sensibilità all’umidità (MSL) 3 o 4—come BGA o QFN—che sono rimasti sciolti in un cassetto per mesi.

Quando questi componenti assorbono umidità atmosferica, diventano delle bombe a orologeria. Se li posizioniamo direttamente in un forno di reflow a 245°C, l’umidità intrappolata si trasforma in vapore, si espande ecracca il pacchetto dall’interno—fenomeno noto come “popcorning”. L’audit controlla le schede indicatrici di umidità nei sacchetti. Se la scheda indica esposizione, o se i componenti arrivano in imballaggi generici senza disidratante, dobbiamo cuocerli per ore o giorni per eliminare l’umidità. Ciò aggiunge tempo al programma che nessuno aveva previsto.

Verifichiamo anche l’impronta fisica rispetto alla disposizione sulla scheda. Un “uccisore silenzioso” comune si verifica quando un progettista sostituisce un componente nel BOM—ad esempio, cambiando un transistor da SOT-23 a uno più piccolo SOT-323—ma si dimentica di aggiornare il file di layout PCB. I componenti arrivano, sono corretti dal punto di vista elettrico, ma fisicamente non si adattano alle piazzole di saldatura. Se lo individuiamo durante l’audit, possiamo cercare un’alternativa. Se lo scopriamo in linea, la macchina crasha e la scheda potrebbe richiedere una rielaborazione del layout.

Questo solleva il problema degli alternativi. Spesso un cliente invia email dicendo, “Se non trovi il condensatore Murata, va bene quello TDK.” È utile, ma se questa approvazione risiede in una catena di email e non nel BOM ufficiale o nei dati del kit, l’audit segnalerà il componente TDK come “MPN sbagliato” (Numero di Parte del Produttore). Il kit fisico deve corrispondere esattamente alla documentazione. Non possiamo indovinare quali deviazioni hai mentalmente approvato.

Il protocollo di conservazione

Quando l’audit scopre una carenza—che si tratti di un bobina mancante, un sacchetto di pezzi schiacciati o una discrepanza nell’attrito—il lavoro viene messo in “Hold”. Questo stato nel sistema ERP blocca il lavoro nella coda di pianificazione. È il momento più temuto dai responsabili di progetto, ma è necessario.

Recentemente abbiamo gestito un kit che è arrivato due giorni prima di una scadenza di lancio critica. L’audit ha segnalato una carenza di quindici voci. Il cliente era furioso, chiedendo di “cominciare con quello che abbiamo.” Abbiamo rifiutato. Iniziare una scheda con carenze note significa tirarla fuori dalla linea a metà, conservarla (invita polvere e danni dalla manipolazione) e poi riprendere il programma di nuovo giorni dopo per finirla. Tempi di setup e teardown da soli distruggono l’efficienza della produzione. Abbiamo aspettato cinque giorni per le parti mancanti da DigiKey. Il cliente ha urlato per il ritardo, ma ha ricevuto % completo, funzionale.

Se avessimo eseguito il lavoro in modo parziale, avrebbero ricevuto scheletri in parte assemblati che richiedevano saldature manuali che avrebbero richiesto settimane per essere verificate. L’audit è severo perché l’alternativa è un disastro di produzione. Quando pesiamo il nastro, controlliamo il sigillo e rigettiamo il nastro tagliato, non cerchiamo di essere difficili. Assicuriamo che quando si preme il pulsante di avvio, la linea non si fermi finché il prodotto non è completato.