Audyt zestawu konwojowanego: wykrywanie braków zanim linia się zatrzyma

Przerwa między idealnym Bill of Materials (BOM) a fizyczną rzeczywistością, gdy karton dociera do nabrzeża, jest często najdroższą przestrzenią w produkcji. W pliku cyfrowym każdy komponent istnieje w dokładnych ilościach, doskonale dopasowany do swojego pola, gotowy do montażu. Jednak na dokach odbiorczych ten sam projekt często przybywa jako „zestaw”, który wygląda mniej jak seria produkcyjna, a bardziej jak pochopnie spakowana walizka. Widzieliśmy prototypy wartych pięćdziesiąt tysięcy dolarów, które utknęły, ponieważ kilka rezystorów 0402 zostało wyrzuconych luzem do torebki Ziploc — nieopisane, naładowane statycznie i niemożliwe do podania automatyzacji.

Dlatego istnieje audyt. Nie robimy tego, aby tworzyć dokumentację czy opóźniać projekt; robimy to, aby zbudować fizyczną zaporę ogniową. Gdy zestaw przechodzi z nabrzeża do klatki produkcyjnej, jest traktowany jako „gotowy do maszyn”. Jeśli to założenie okaże się błędne podczas produkcji, konsekwencje są natychmiastowe i finansowe. Maszyna do montażu i umieszczania komponentów, pracująca z prędkością 20 000 elementów na godzinę, nie zatrzyma się, aby zadawać pytania wyjaśniające o ręcznie napisanej etykiecie. Po prostu zatrzymuje się. Audyt jest jedynym dostępny mechanizmem zapobiegającym tej ciszy.

Kłamstwo Arkusza Kalkulacyjnego

Powszechne przekonanie, że jeśli arkusz kalkulacyjny mówi, że na rolce jest 5000 kondensatorów, to na pewno jest tam 5000 kondensatorów. Rzadko tak jest, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z otwartym materiałem lub częściami z rynku szarego. Arkusze kalkulacyjne stawiają roszczenia; wagi je weryfikują. Gdy przychodzi zestaw, pierwszy krok to nie czytanie pokwitowania — to przesłuchiwanie fizycznego inwentarza.

Nie liczymy komponentów ręcznie. Liczenie przez człowieka jest wolne i podatne na „zmęczenie ślepotą”, gdy mózg zakłada, że liczba jest poprawna, aby dokończyć zadanie. Zamiast tego używamy precyzyjnych wag liczących i liczników rentgenowskich. Licznik rentgenowski może zeskanować zamkniętą torbę z barierą wilgoci i zidentyfikować dokładną liczbę układów w środku, nie niszcząc plomby. Jest to kluczowe dla wysokowartościowych FPGA lub urządzeń wrażliwych na wilgoć (MSDs), gdzie otwarcie torby uruchamia odliczanie, którego nie chcesz rozpocząć aż do ostatniego momentu.

Ta rygorystyczna liczenie często wywołuje frustrację zespołów debatą między usługami Full Turnkey a zestawami wysyłanymi na zlecenie. Jeśli kupujesz części samodzielnie, aby zaoszczędzić pieniądze, bierzesz na siebie ryzyko dokładności tego inwentarza. Jeśli kupujesz „częściowe rolki” od brokera, który zapewnia, że ma 500 układów, a rentgen pokazuje 420, to niedobór jest Twoim problemem do rozwiązania. W modelu Turnkey fabryka przejmuje tę zmienność. W modelu wysyłkowym to Ty kończysz budowę w przypadku takiej rozbieżności.

Najbardziej kontrowersyjnym frazęm w audycie jest „wystarczająco blisko”. Klient może wysłać pasek ciętej taśmy, który wygląda na około 50 elementów na serię 40 płytek. Gołym okiem wygląda to na wystarczające. Dla maszyny jest to pewna porażka. Często musimy podważać argument „Zaufaj mojemu liczeniu”. Mogłeś liczyć je wczoraj, ale jeśli taśma główna została przycięta lub kilka elementów wypadło podczas pakowania, maszyna skończy się zasoby, zanim ostatnia płyta zostanie zapełniona.

Fizyka Utraty

Najbardziej kontrowersyjna część audytu zestawu to utrata — „dodatkowe” części potrzebne do wykonania zadania. Klienci nie lubią utraty. To jak kupowanie marnotrawstwa. Dlaczego potrzebujesz 115 elementów do zbudowania 100 płytek?

To wszystko sprowadza się do mechaniki podajnika SMT. Podajniki nie są magiczne; są to mechaniczne systemy wymagające napięcia i trakcji do przesuwania taśmy. Aby załadować rolkę do podajnika, musimy odciąć taśmę pokładową i nawlec ją na koło napędowe. Ten proces zużywa długość taśmy — „przewodnik” — zanim nawet osiągniemy punkt pobierania. W zależności od platformy maszyny, ta długość od 6 do 12 cali. Jeśli wysyłasz dokładnie 100 elementów na ciągłym pasku do serii 100 płytek, pierwsze 15–20 elementów jest poświęcane tylko na załadowanie podajnika. Maszyna nie może ich pobrać, ponieważ znajdują się fizycznie wewnątrz mechanizmu nawlekania.

To zamieszanie często wynika z nieporozumienia, jak działa cięta taśma. Jeśli wysyłasz 2-calowy pasek taśmy, nie ma fizycznej możliwości załadunku go do automatycznego podajnika. Musimy ręcznie dokonać spawania z przewodnikiem, co jest delikatną operacją, zwiększającą czas pracy i ryzyko. Jeśli taśma jest zbyt krótka nawet na spawanie, zmuszeni jesteśmy ręcznie umieścić komponenty.

Niektórzy inżynierowie będą twierdzić: „Po prostu ręcznie umieść go, to tylko 50 płytek.” Podczas gdy człowiek może umieścić element, nie potrafi tego zrobić z taką samą powtarzalnością i szybkością jak maszyna. Ręczne umieszczanie łamie spójność profilu termicznego, zwiększa ryzyko nieprawidłowego ustawienia elementu i zamienia 2-godzinne zautomatyzowane zadanie w dwudniową ręczną harówkę. Dla pasywnych elementów typu 0402 lub cienko-pitchowego układu scalonego, ręczne umieszczanie nie jest realną „zwinnością” strategią. To kosztowna operacja ratunkowa.

Matematyka strat nie jest arbitralna, choć różni się w zależności od typu maszyny (np. podajnik MyData Agilis marnuje mniej materiału niż tradycyjny podajnik mechaniczny Juki lub Panasonic). Zazwyczaj dla pasywnych elementów (rezystorów, kondensatorów), wymagamy procentowego nadmiaru plus stałej liczby liderów. Dla drogich układów scalonych wymóg nadmiaru maleje, ale wymóg lidera pozostaje. Jeśli wysyłasz dokładne ilości, faktycznie planujesz niedobór.

Integralność Paczki i Wilgotność

Poza ilością, audyt weryfikuje, czy elementy mogą rzeczywiście przejść przez proces montażu. To jest miejsce, gdzie różnica między „czeskiem” a „gotowym do produkcji komponentem” staje się bolesna. Często widzimy zestawy zawierające komponenty o poziomie wrażliwości na wilgoć MSL 3 lub 4 — takie jak BGAs lub QFNs — które od miesięcy leżą luzem w szufladzie biurka.

Kiedy te części pochłaniają wilgoć z atmosfery, stają się tykającymi bombami czasowymi. Jeśli umieścimy je bezpośrednio w piecu do reflows przy 245°C, uwięzła wilgoć zamieni się w parę, rozpręży i pęknie obudowa od środka — zjawisko znane jako „popcornowanie”. Audyt sprawdza karty wskaźników wilgotności w torbach. Jeśli karta wskazuje na wystawienie, lub jeśli części przychodzą w pakowaniu ogólnym bez desikantu, musimy je wypiekać przez godziny lub dni, aby wypędzić wilgoć. To wydłuża harmonogram, czego nikt nie przewidział.

Verifikujemy także fizyczny rozmiar w stosunku do układu na płytce. Częstym „cichym zabójcą” jest sytuacja, gdy projektant zmienia element w BOM — na przykład, zamienia tranzystor z SOT-23 na mniejszy SOT-323 — ale zapomina zaktualizować plik układu PCB. Elementy docierają, mają właściwą wartość elektryczną, ale fizycznie nie pasują do padów. Jeśli zauważymy to podczas audytu, możemy poszukać alternatywy. Jeśli na linii, maszyna się zawiesi, a płytka może wymagać ponownego projektowania układu.

To rodzi kwestię alternatyw. Często klient wyśle email mówiący: „Jeśli nie znajdziesz kondensatora Murata, to TDK jest w porządku.” To jest pomocne, ale jeśli zatwierdzenie jest w łańcuchu emaili, a nie w oficjalnym BOM lub danych zestawu, audyt oznaczy część TDK jako „Niepoprawny MPN” (Numer Części Producenta). Fizyczny zestaw musi dokładnie odpowiadać dokumentacji. Nie możemy zgadywać, które odchylenia zatwierdziłeś mentalnie.

Protokół Hold

Gdy audyt wykryje niedobór — czy to brak rolki, torby z rozdrobnionymi elementami, czy rozbieżność w stratacjach — zadanie zostanie oznaczone jako „Wstrzymane”. Status ten w systemie ERP blokuje zadanie w kolejce planowania. To najbardziej obawiane przez kierowników projektu, ale konieczne.

Ostatnio obsługiwaliśmy zestaw, który dotarł dwa dni przed krytycznym terminem uruchomienia. Audyt wykazał brak piętnastu pozycji. Klient był wściekły, domagając się, abyśmy „zaczęli od tego, co mamy.” Odmówiliśmy. Rozpoczęcie produkcji płytki z znajomym niedoborem oznacza wycięcie jej z linii w połowie, magazynowanie (co sprzyja kurzowi i uszkodzeniom podczas obsługi), a potem znowu narzucenie harmonogramu, aby dokończyć. Czasy przygotowania i sprzątania same psują efektywność. Czekaliśmy pięć dni na przybycie brakujących części z DigiKey. Klient krzyczał z powodu opóźnienia, ale otrzymali 100% ukończonych, funkcjonalnych płytek.

Gdybyśmy uruchomili zadanie częściowo, otrzymaliby półzbudowane szkielety wymagające ręcznego przylutowania, co zajęłoby tygodnie na weryfikację. Audyt jest ostrzegawczy, ponieważ alternatywą jest katastrofa produkcyjna. Gdy ważymy rolkę, sprawdzamy plombę i odrzucamy pocięty taśmę, nie próbujemy być trudni. Zapewniamy, że kiedy naciśnięty zostanie przycisk start, linia nie zatrzyma się, dopóki produkt nie zostanie ukończony.