위탁 키트 감사: 라인 정지 전에 부족분 잡기

완벽한 자재 명세서(BOM)과 수령 시 도착하는 골판지 상자의 물리적 현실 사이의 간극은 종종 제조에서 가장 비용이 많이 드는 공간입니다. 디지털 파일에서는 각 구성품이 정확한 수량으로 존재하며, 그 발자국과 완벽하게 일치하여 조립 준비가 되어 있습니다. 그러나 수령 도크에서는 동일한 프로젝트가 ‘키트’로 도착하는 경우가 많으며, 이는 생산품과 덜 닮았고 서둘러 포장된 여행 가방과 더 비슷합니다. 우리는 0402 저항기 몇 개가 라벨이 붙지 않은 Ziploc 샌드위치 봉지에 느슨하게 들어가 5만 달러 규모의 프로토타입이 멈춘 일도 목격했으며, 정전기와 함께 공급 자동화가 불가능한 경우도 있었습니다.

이것이 감사가 존재하는 이유입니다. 우리는 이를 문서를 작성하거나 프로젝트를 지연시키기 위해 하는 것이 아니라, 물리적 방화벽을 구축하기 위해 합니다. 키트가 수령 도크를 벗어나 생산 구역으로 넘어가면 ‘기계 준비 완료’로 간주됩니다. 만약 이 가정이 생산 과정에서 틀렸다는 것이 드러나면, 그 결과는 즉시 경제적입니다. 분당 20,000개 부품을 작업하는 픽앤플레이스 머신은 손으로 쓴 라벨에 대해 명확한 질문을 하지 않습니다. 그냥 멈춥니다. 감사는 그 정적을 방지할 수 있는 유일한 메커니즘입니다.

스프레드시트의 거짓말

유포된 믿음은 릴에 5,000개의 커패시터가 있다고 하면, 그 릴에 5,000개의 커패시터가 있다는 것입니다. 이것은 특히 재고 또는 그레이 마켓에서 구매한 부품을 다룰 때 거의 사실이 아닙니다. 스프레드시트는 주장하지만, 측정기는 그것을 검증합니다. 위탁 키트가 도착하면, 첫 번째 단계는 포장 명세서를 읽는 것이 아니라 물리적 인벤토리의 검증입니다.

우리는 부품을 손으로 세지 않습니다. 인간의 계수는 느리고, '피로 맹목'에 취약하여 뇌가 계산이 맞다고 가정하면서 임무를 마치려고 합니다. 대신, 우리는 정밀 계수 저울과 X선 계수기를 사용합니다. X선 계수기는 밀봉된 습기 차단 백을 스캔하여 내부의 칩 수를 정확히 파악할 수 있으며, 봉인을 절대 깨지 않습니다. 이 방법은 고가의 FPGA 또는 습기 민감 장치(MSD)를 위해 매우 중요하며, 봉지를 열면 마지막 순간까지 카운트가 멈춥니다.

이 엄격한 계수는 전체 턴키 서비스와 위탁 키트 간의 논쟁을 촉발하는 경우가 많습니다. 비용을 절약하기 위해 부품을 직접 구매한다면, 그 인벤토리의 정확성을 감수해야 합니다. 만약 중개업자로부터 500개의 칩이 있다고 주장하는 ‘부분 릴’을 구매하고, X선 검증에서 420개가 나온다면, 그 부족분은 해결해야 할 문제입니다. 턴키 모델에서는 공장이 그 변동성을 흡수합니다. 위탁 모델에서는 그 차이로 인해 작업이 멈춥니다.

감사의 가장 위험한 문구는 “충분히 가까운”입니다. 고객이 40-보드 수의 양을 자른 테이프 조각을 보내면, 육안으로는 충분해 보이지만, 기계에선 실패가 확실합니다. 우리는 종종 ‘내 계수 믿기’ 주장에 도전해야 합니다. 어제 새로 계수했더라도, 선행 테이프가 손질되었거나 포장 중 일부 부품이 떨어졌다면, 마지막 보드가 완성되기 전에 기계가 멈춥니다.

퇴락의 물리학

모든 키트 감사에서 가장 논란의 여지가 있는 부분은 소모품인 ‘여분 부품(attrition)’입니다 — 작업을 완료하는 데 필요한 부품입니다. 고객들은 소모품을 좋아하지 않습니다. 마치 낭비를 구매하는 것 같습니다. 왜 100개의 보드를 만들기 위해 115개의 부품이 필요합니까?

이것은 SMT 공급기 작동 원리의 오해에서 비롯된 경우가 많습니다. 공급기는 마법이 아니며, 테이프를 앞으로 밀기 위해 긴장과 견인력을 필요로 하는 기계적 시스템입니다. 릴을 공급기에 넣으려면, 커버 테이프를 벗기고 운전용 스프로킷에 캐리어 테이프를 꿰어야 합니다. 이 과정에서 ‘리더’라고 하는 길이의 테이프가 소비됩니다. 기계 플랫폼에 따라, 이 리더는 6에서 12인치까지 길 수 있습니다. 만약 100개의 보드를 연속적으로 만드는 경우, 100개 부품이 모두 넣어진 상태에서도, 처음 15~20개 부품은 공급기 로드하는 데 희생됩니다. 이 부품들은 기계 내부의 끼우기 메커니즘 안에 있기 때문에 기계는 집을 수 없습니다.

이 혼란은 자주 컷 테이프의 작동 방식을 오해해서 생깁니다. 만약 2인치 길이의 테이프를 보내면, 자동 공급기에 넣는 것은 불가능합니다. 우리는 수작업으로 리더 연장을 접합해야 하며, 이는 정교한 작업으로 작업시간과 위험을 더합니다. 만약 테이프가 너무 짧아 접합조차 어렵다면, 부품을 수작업으로 놓아야 합니다.

일부 엔지니어들은 "그냥 손으로 놓기만 하면 돼, 단지 50장의 보드일 뿐이야"라고 주장할 것입니다. 한편, 할 수 있다 수 있지만, 기계만큼 일관성 있게 빠르게 할 수는 없습니다. 손으로 배치하면 열 프로파일의 일관성이 깨지고, 부품 오정렬 위험이 높아지며, 2시간짜리 자동 작업이 2일 간의 수작업으로 변합니다. 0402 패시브 또는 섬세한 피치 IC의 경우, 손 배치는 실용적인 "애자일" 전략이 아닙니다. 이는 비용이 많이 드는 구조 작업입니다.

감소율의 수학적 계산은 임의적이지 않으며, 기계 유형에 따라 다릅니다(예를 들어, MyData Agilis 공급기는 전통적인 Juki 또는 Panasonic 기계식 공급기보다 적게 낭비). 일반적으로 패시브 부품(저항기, 커패시터)의 경우, 일정 비율의 과잉 및 고정된 리더 수가 필요합니다. 고가의 IC의 경우, 과잉 요구는 낮아지지만, 리더 요구는 유지됩니다. 정확한 수치를 보내면, 이는 곧 공급 부족 일정을 예약하는 것과 같습니다.

패키지 무결성과 습기

수량 외에도 감사는 부품이 실제로 조립 과정을 견딜 수 있는지 확인합니다. 여기서 ‘부품’과 ‘제조 준비 완료된 부품’ 간의 차이점이 고통스럽게 다가옵니다. 우리는 종종 수개월 동안 책상 서랍에 방치된 습도 민감도 레벨(MSL) 3 또는 4의 부품(예: BGA 또는 QFN)을 포함한 키트를 봅니다.

이 부품들이 대기 중 습기를 흡수하면 폭탄이 될 수 있습니다. 이들을 245°C의 리플로우 오븐에 바로 넣으면, 갇힌 습기가 증기로 변하며 팽창하고 패키지를 내부에서 깨뜨리는 ‘팝콘’ 현상이 발생합니다. 감사 과정에서는 가방 내 습도 표시 카드를 검사합니다. 표시카드에 노출 징후가 있거나, 제습제 없는 일반 포장으로 도착하면, 수시간 또는 수일 동안 구워 습기를 제거해야 합니다. 이는 일정에 예기치 않게 시간을 더하는 일입니다.

또한, 물리적 크기를 보드 레이아웃과 비교하여 검증합니다. 흔한 ‘조용한 치명적 요인’은 설계자가 BOM에서 부품을 교체하는 경우 발생합니다 — 예를 들어, SOT-23 트랜지스터를 더 작은 SOT-323으로 바꾸는 것—하지만 PCB 레이아웃 파일의 업데이트를 잊는 경우입니다. 부품이 도착하면 전기적 값은 맞지만, 물리적으로 납땜 패드에 맞지 않을 수 있습니다. 감사 중에 이를 발견하면, 대안을 찾을 수 있습니다. 라인에서 발견하면, 기계가 멈추거나, 보드가 레이아웃 재작업을 필요로 할 수 있습니다.

이로 인해 대체 부품 문제가 발생합니다. 종종 고객은 이메일을 통해 “Murata 커패시터를 찾을 수 없다면, TDK 제품도 괜찮다”고 말합니다. 이는 도움이 되지만, 그 승인 사항이 이메일 체인에만 있고 공식 BOM 또는 키트 데이터에 명시되어 있지 않으면, 감사에서는 TDK 부품이 “잘못된 MPN”(제조사 부품 번호)으로 표시될 수 있습니다. 물리적 키트는 문서와 정확히 일치해야 하며, 어떤 편차를 당신이 승인했는지 추측할 수 없습니다.

홀드 프로토콜

감사 과정에서 재고 부족이 발견되면—재고 리일, 파손된 부품 가방 또는 감수 차이 등—작업은 “보류” 상태로 전환됩니다. 이 상태는 ERP 시스템에서 작업이 일정 큐에서 잠기게 합니다. 이는 프로젝트 매니저들이 가장 두려워하는 순간이지만, 반드시 필요합니다.

최근, 우리는 2일 전 중요한 출시 기한에 맞춰 도착한 키트를 처리했습니다. 감사 과정에서 15개 항목의 부족이 확인되었고, 고객은 격분하며 “현재 있는 것으로 시작하라”고 요구했습니다. 우리는 거절했습니다. 알려진 부족이 있는 보드를 시작하면, 반쯤 라인에서 떼어내 저장 후(이로 인해 먼지와 손상 위험이 높아집니다), 며칠 후 다시 일정을 맞추기 위해 해체하는 과정이 포함됩니다. 세트업과 해체 시간만으로도 생산 효율성을 파괴합니다. 우리는 부품이 도착하기를 5일 동안 기다렸고, DigiKey에서 도착하자, 고객은 지연에 대해 소리쳤지만, 100%가 완성되어 작동하는 보드를 받았습니다.

만약 작업이 부분적으로 진행되었다면, 손으로 다시 납땜해야 하는 반쯤 완성된 스켈레톤을 받았을 것이며, 수 주간 검증이 필요했을 것입니다. 감사는 엄격하게 진행됩니다, 왜냐하면 대안이 제조 실패로 이어질 수 있기 때문입니다. 릴을 무게를 달고, 씰을 검사하며, 컷 테이프를 거부하는 것은 어려운 일이 아닙니다. 이는 시작 버튼이 눌리면, 제품이 완성될 때까지 라인이 멈추지 않도록 하기 위한 것입니다.