Hoe ver zijn we met ‘shortest time to market and first time right’?

Het antwoord op de vraag in de bovenstaande kop is simpel maar teleurstellend: nog niet erg veel verder dan een paar jaar geleden. Er gaat nog steeds onwaarschijnlijk veel tijd verloren in ontwikkeling, ontwerp, layout, engineering en het opstarten van een prototype (NPI) of een serieproductie. Niet alleen gaat bij hardwareontwikkeling en -design soms meer dan 30% van de tijd op aan het zoeken naar informatie omtrent elektronische componenten.

Het kan ook dagen en soms weken duren voordat een PCB design-servicebureau of contractfabrikant (EMS provider) een offerte stuurt – en meestal gebeurt dat pas na de nodige vragen die eerst moeten worden beantwoord. Wordt de order geplaatst, dan blijkt het snel en doeltreffend opstarten van een designproces, NPI of productie door allerlei oorzaken gefrustreerd te worden. Wie dit probleem oplost kan zowel in tijd als in geld een significant competitief voordeel realiseren.

In de meeste gevallen zijn de vertragingen het gevolg van het door de betrokken toeleveranciers tot in detail uitpluizen van stuklijsten (BOM’s). Er blijkt altijd wel iets niet correct, incompleet, inconsistent of een combinatie daarvan te zijn. De toeleveranciers zijn, terecht, beducht voor stuklijstfouten omdat die, vooral in productie, zeer ingrijpende gevolgen kunnen hebben. Soms bevat een nieuwe stuklijst veel onbekende componenten of worden in korte tijd veel wijzigingen doorgevoerd, waarbij het bijna standaard ontbreken van een revisiecontrolesysteem het managen van wijzigingen er niet eenvoudiger op maakt. BOM-processing op zich is ook niet zonder gevaar. Er kunnen nieuwe fouten geïntroduceerd worden (probeer maar eens enige tientallen componentencodenummers foutloos over te typen…).

Maar stuklijstproblemen zijn niet uitsluitend te wijten aan diegenen die ze samenstellen.

Los van de normale onzekerheden in een productontwikkelings- en engineeringsproces en de dynamiek die daarbij hoort is er een veelheid aan achterliggende oorzaken die het lastig maken vanaf het begin een foutloze stuklijst te produceren. Om een paar belangrijke te noemen:

  • De globale beschikbaarheid van meer dan 60 miljoen(!) commercieel verkrijgbare elektronische componenten geeft weliswaar ontwikkeling/engineering een oneindige componentkeuzevrijheid, maar nog niet eens een fractie hiervan is in de systemen van de toeleveranciers terug te vinden. Het percentage voor toeleveranciers onbekende componenten in een nieuwe stuklijst kan daardoor oplopen tot meer dan 80 procent en mogelijke alternatieven ontbreken vaak volledig. Het uitzoeken, aanmaken (en onderhouden!) van nieuwe componenten in een design-databank of een ERP-systeem is tijdrovend en vraagt veel aandacht, wat zijn weerslag heeft op de doorlooptijd van het offerte- of NPI-proces.
  • Bijna alle aangeleverde stuklijsten bevatten fouten. Incomplete of volledig ontbrekende informatie komt het meeste voor. Verkeerde informatie, zoals foutieve componentcodenummers, oude of verkeerde fabrikantennamen, onvolledige beschrijvingen of verkeerde aantallen zijn een voortdurende bron van misverstanden. En inconsistente gegevens (bijvoorbeeld gegevens die elders in de productdocumentatie anders blijken te zijn dan in de stuklijst of BOM-releases met nieuwe componenten terwijl de oude er ook nog in staan), zijn verwarrend en veroorzaken serieuze problemen met de hoogste risicofactor voor het uiteindelijke product. En dan is er nog informatie die helemaal niet in de stuklijst thuishoort, zoals notities, commentaar, plaatjes, specificaties en dergelijke, wat bij toeleveranciers tot veel opschoonwerk leidt.
  • De componentenwereld is een dynamische wereld, gekenmerkt door een hoge productie aan nieuwe componenten (tienduizenden per jaar), alternatieven en klonen. Ook het uitfaseren en obsolete raken van componenten, het aanpassen van specificaties (datasheets en application notes) en de van tijd tot tijd optredende bedrijfsovernames tussen componentenfabrikanten genereren veel nieuwe informatie. Daarnaast is er de informatiestroom als gevolg van zich voortdurend ontwikkelende wet- en regelgeving (bijvoorbeeld RoHS, Reach en matarials declaration). Helaas is er niet één globale locatie waar al deze informatie wordt opgeslagen en beheerd. Die zal er ook nooit komen.
  • Het vooralsnog ontbreken van een breed gedragen en bruikbare standaard en de gewoonte van veel distributeurs, OEM’s, CAD-bureaus en EMS-bedrijven, om elektronische componenten in hun beheersystemen een eigen codenummer, een eigen technische omschrijving of een creatieve fabrikantenbenaming te geven of oude fabrikantenbenamingen te blijven gebruiken, dragen niet bij aan het creëeren van een oplossing; integendeel.

Shoppende prospects

Toeleveringsbedrijven worden ook geconfronteerd met een fikse toename van het aantal te maken offertes en NPI’s. Niet alleen vanuit hun eigen klantenkring, maar ook door shoppende prospects. De tijd van langlopende orders (meer jaren) is definitief voorbij; produce-on-demand wordt de norm. Complicerende factoren daarbij zijn ook dat de gewenste responsetijden op offertes steeds korter worden en het percentage verschillende (onbekende/nieuwe) componenten toeneemt. Ook het aantal productvarianten neemt toe en onverminderd blijft een grote druk liggen op prijs en levertijd.

Het controleren, verifiëren, opschonen en stroomlijnen van stuklijsten is dus een onlosmakelijk, noodzakelijk en tijdrovend deel van het maken van correcte offertes en het doen van efficiënte NPI’s. Ervaren engineers besteden daarom per BOM uren en soms dagen aan relatief eenvoudig, oersaai maar verantwoordelijk en gespecialiseerd werk als het opzoeken, verifiëren, mappen en aanmaken van componenten en hun alternatieven in componenten- of ERP-databases of het opzoeken van componenten op het Internet. Kortom, een kostbaar proces. Vooral als je uiteindelijk de order niet krijgt…

Van de onvoorstelbare hoeveelheid componenteninformatie beschikbaar op het Internet is nagenoeg alles vele malen, geheel of gedeeltelijk, gekopieerd en verspreid over duizenden locaties. Daarvan is het maar de vraag of het allemaal up-to-date en correct is en wie ervoor verantwoordelijk is. Portals voor componenten of datasheets en componentendistributeurs doen indrukwekkende pogingen hun informatie zorgvuldig te beheren en comfortabel ter beschikking te stellen. Maar ook zij zijn gebonden aan hun leveringsprogramma en het blijft vanuit commercieel oogpunt gewenst en voor bepaalde informatie gewoonweg noodzakelijk, om verschillende bronnen te raadplegen. Niemand verkoopt immers alles voor de best mogelijke prijs en levertijd.

Dé oplossing is ongetwijfeld het per stuklijst steeds opnieuw raadplegen van de tientallen of vaak honderderden oorspronkelijke bronnen (de componentfabrikanten). Een niet realistische en onmogelijke aanpak.

De conclusie mag daarom wel zijn dat we voorlopig nog niet af zijn van de belangrijkste oorzaken van stuklijstproblemen en de negatieve invloed op de doelstellingen omtrent first-time-right en shortest time-to-market.

Er zit niets anders op eens serieus te kijken naar het beperken van de gevolgen.

Het concept van een oplossing

Er zijn in de loop der tijd al vele pogingen ondernomen het stuklijstprobleem onder controle te krijgen, maar nooit met een breed gerealiseerd resultaat. Veelal is dat het gevolg van oplossingen die gekoppeld zijn aan specifieke tools, ontwikkeld voor een specifieke discipline in het productrealisatieproces. Natuurlijk zijn er goed werkende oplossingen ontwikkeld. Vooral in de productieomgeving is men vanaf het begin gedwongen geweest oplossingen te verzinnen. Niet alleen om de kosten van het maken van offertes te beperken, maar vooral omdat een BOM-probleem zich uiteindelijk in productie ‘n’-voudig vermenigvuldigt en tot grote financiële schade kan leiden.

De consequentie van een zo late aanpak in het productrealisatieproces is een grote mate van tijdverlies voor alle betrokkenen. Zolang de processen ‘upstream’ echter geen deel van de oplossing vormen zoals nu het geval is, blijven we zitten met een nagenoeg onzichtbare en slecht kwantificeerbare kostenpost, die niemand ten goede komt en de efficiëncy en het concurrentievermogen van de elektronische industrie  ernstig aantast. Alleen al in Nederland gaat het over tientallen miljoenen euro’s per jaar als direct en indirect gevolg van vertraagde time-to-market, gemiste first-time-right kansen en onnodige tijdsbestedingen door toeleveranciers en eigen ontwikkel- en engineeringafdelingen. Ervaren engineers worden noodgedwongen ‘misbruikt’ voor stompzinnig uitzoekwerk, terwijl bijna niet aan goede vakmensen te komen is om het layout/engineeringwerk te doen.

Integraal en interdisciplinair

Een goede oplossing moet integraal en interdisciplinair zijn; los staan van bestaande tools (EDA, MRP/ERP, CAM, MES), maar daarmee kunnen interfacen en de mogelijkheid bieden de al beschikbare informatie op de ‘informatie-eilanden’ tussen de partners in de supplychain te delen.  Zoals gezegd  is er een enorme hoeveelheid componenteninformatie beschikbaar en er komt dagelijks bij. De informatie-eilanden spelen daarin een belangrijke en positieve rol, omdat de eigenaar van het betreffende proces zich zal inspannen ‘zijn’ informatie correct en up-to-date te houden. Verwaarlozing richt zich onafwendbaar tegen hem. Het delen van informatie biedt anderen dus een behoorlijke garantie dat de informatie correct en actueel is en er is een verantwoordelijke (tevens medeslachtoffer!) voor als het fout gaat.

Door ‘upstream’ meteen de problemen waar ze oorspronkelijk ontstaan op te lossen of te voorkomen, wordt "downstream" de druk van de ketel gehaald. De gerealiseerde efficiëncyverbetering komt alle partijen ten goede.

Opmerkelijk is dat zowel PCB designbureaus als EMS-providers, als aan een paar begrijpelijke rand- voorwaarden kan worden voldaan, een grote interesse blijken te hebben om hun componenteninformatie met klanten te delen. Vooral in geval van langdurige relaties is er sprake van grote bereidheid tot volledige beschikbaarstelling. In een fabricageomgeving is natuurlijk sprake van strategische informatie (prijzen, levertijden, voorraadniveaus, kwaliteitsinformatie en dergelijke) die zelfs deel kan uitmaken van de company IP. Met die gevoelige informatie wil je selectief kunnen omgaan.

Concreet

Om voornoemde integrale aanpak te realiseren, is recent een familie van BOM-processingtools op de markt gebracht, onder de naam BOMArchitect. Op basis van tientallen jaren ervaring en gedetailleerde inbreng van grote en kleine EMS-providers en PCB designbureaus is een concept ontwikkeld om de meeste van de genoemde problemen te voorkomen of er zeer efficiënt mee om te gaan. BOMArchitect is bij een aantal EMS-providers al bijna een jaar in gebruik en laat resultaten zien die boven verwachting liggen.

De uitdaging was drieledig:

  • 1. het ontwikkelen van een integrale oplossing voor BOM-processing binnen nauwe grenzen van overzichtelijkheid, bruikbaarheid en kosten.
  • 2. disciplinegebonden oplossingen creëren, die uiteindelijk kunnen uitgroeien tot de gewenste integrale oplossing, rekening houdend met de praktijk en de gangbare manier van werken.
  • 3. de oplossingen moeten naadloos passen in een breed scala aan gebruikte infrastructuur (tools).

De wereldwijd beschikbare componenteninformatie is extreem versplinterd en dusdanig omvangrijk, dat geen enkele organisatie ter wereld alles bij elkaar heeft. Dat zal vermoedelijk ook nooit meer gerealiseerd worden.  

BOMArchitect maakt de lokaal beschikbare componentinformatie toegankelijk. Het importeert (‘federeert’) componentinformatie uit geschikte bronnen (bijvoorbeeld een ERP- of MRP-systeem) en vormt daarmee de BOMArchitect interne Component Information Source (de ‘CIS’). De CIS houdt de dynamische verbinding met de oorspronkelijke bronnen zo veel mogelijk in stand. Het up-to-date houden van de CIS-data kan daarmee door de oorspronkelijke externe bronnen plaatsvinden.

Binnen BOMArchitect kunnen verschillende CIS-connecties naast elkaar bestaan; bijvoorbeeld een componentendatabase-CIS en een ERP-CIS, maar ook verschillende ERP-CIS-connecties van verschillende EMS-providers. Een layoutengineer kan daardoor bij het samenstellen van een stuklijst gebruik maken van de ERP-informatie van de potentiële fabrikant(en).

Zelflerend

Om efficient gebruik te maken van de beschikbare informatie beschikt BOMArchitect over geavanceerde softwaretechnieken zoals een speciale componentenzoekmachine (fuzzy part search engine), zelflerende technieken zoals noodzakelijk voor een fabrikanten-alias database of self learning AML’s (Approved Manufacturers List). Daarnaast beschikt het over een geoptimaliseerde embedded browser en embedded URL’s om razendsnel gericht op het Internet te kunnen zoeken. 

De eerste API-interface naar een componenten portal (Octopart) wordt op korte termijn gereleased. De componentinformatie van Octopart zal dan zonder typen rechtstreeks in de stuklijst worden opgenomen. Er zullen er meer volgen.

Het vernieuwende in de benadering van BOMArchitect is dus dat de deelnemers in de supply chain rechtstreeks en gestructureerd gebruik kunnen maken van alle (vrijgegeven) informatie uit hun wederzijdse systemen. Daarbij wordt niet rechtstreeks in de oorspronkelijke bronnen gekeken, maar in de respectievelijke BOMArchitect CIS-systemen, die vanuit de oorspronkelijke bronnen worden gevoed en ook selectief gefilterd kunnen worden op wat de klant/partner mag zien.

Hoe ziet dat er dan uit:

Met BOMArchitect zijn OEM’s of PCB designbureaus in staat meteen vanaf scratch, snel en comfortabel nieuwe stuklijsten te bouwen of elders gegenereerde stuklijsten te verifiëren, daarbij zoveel mogelijk gebruik makend van de informatie van hun toeleverancier(s) of van de beschikbare informatie op het Internet. Niet alleen kunnen daarmee praktijken als handgeschreven of "zoek maar wat leuks uit" stuklijsten worden gedecimeerd, maar worden potentiële problemen in de supply chain naar voren gehaald naar de plaats waar ze meestal ontstaan en meteen gecorrigeerd (als ze dan al ontstaan).

Een paar voordelen:

  • De BOMArchitect zoekmachine biedt een overzicht van alle bij de toeleverancier beschikbare componenten die aan een bepaalde beschrijving voldoen. Daaruit kan al dan niet worden gekozen en/of een alternatief worden toegevoegd. Omdat de leveranciersinformatie gebruikt wordt, heeft die geen conversie en uitzoekwerk meer. Dit beperkt tevens het aantal ‘onbekende’ componenten in een stuklijst tot de werkelijk onbekende en daar kan de aandacht aan worden besteed.
  • De bij PCB designbureau of EMS-provider bekende/beschikbare componenten worden direct met alle beschikbare informatie voor de BOM ter beschikking gesteld (bijvoorbeeld technische specificaties, RoHS compliancy, boundary scanable, datasheet, materials declaration sheet, EOL of obsolete waarschuwing, beschikbare voorraad, prijs en mogelijke waarschuwingen voor ondervonden kwaliteitsissues in productie (bijvoorbeeld slecht soldeerbaar).
  • De voor de toeleveranciers onbekende componenten kunnen meteen met links naar de juiste informatiebronnen (leveranciersites of datasheet-URL’s) aan de BOM worden toegevoegd. Ook dit voorkomt enorm veel zoekwerk en fouten in het latere traject.
  • Het in BOMArchitect ingebouwde automatisch revisiecontrolesysteem houdt vanaf het begin alle wijzigingen bij.
  • BOMArchitect biedt een nagenoeg foutloos proces (point & click), waarbij in de achtergrond direct een aantal elementaire verificaties wordt uitgevoerd.
  • Zowel het PCB designbureau als de EMS-provider krijgen gegarandeerd een BOM met de juiste informatie en kunnen in de kortst mogelijke tijd een offerte maken of met productie beginnen.

Het concept van zelflerende klantgerelateerde Approved Parts/Manufacturers Lists, speelt een cruciale rol bij het opslaan, verwerken en hergebruiken van klantspecifieke informatie. Als de OEM niet al zelf een AML aanlevert (formele AML), wordt deze gecreëerd (informele AML).  De relatie klantinformatie-partnummer wordt vervolgens maar éénmaal uitgezocht, aan de klant gelinkt en is voor dié klant vervolgens altijd beschikbaar. De formele AML wordt door de klant zelf onderhouden en treedt in geval van specifieke componenteisen (bijvoorbeeld militair, medisch, lucht- en ruimtevaart) tevens als filter op.

Verwachtingen en realisatie

De in de praktijk geconstateerde impact op first-time-right en time-to-market is boven verwachting. Ofschoon nog niet alle beoogde technologiëen binnen BOMArchitect operationeel zijn, zijn de resultaten bij een aantal EMS-providers zeer goed. De naadloos te koppelen infrastructuur tussen de klant (BA-Partner module) en de EMS-provider (BOMArchitect) is recent gereleased. De designversie (BA-4Design), ontwikkeld in samenwerking met een aantal vooraanstaande PCB designbureaus, zal eind mei worden gereleased.

De modulen BOMArchitect (voor productie-engineering) en BA-4Design (voor ontwikkeling, design, product-engineering en layout) kunnen als standalone tools worden gebruikt.

Als de partners in de supply chain echter gebruik maken van een volledige BOMArchitect infrastructuur, zullen fouten in de stuklijsten voorgoed tot het verleden behoren en zal de tijdswinst maximaal zijn.

Adeon Software House

Tel.: (076) 515 51 30

www.bomarchitect.com

Het proces van BOMArchitect (BA)

bomarchirtect proces

Links staan de OEM’s. De bovenste OEM heeft een BA-partnerverbinding met een EMS-provider en kan daarmee stuklijsten bouwen met behulp van de EMS ERP-informatie.

De ander heeft een BA-partnerverbinding met een PCB-designbureau en kan daarmee een stuklijst bouwen met behulp van de technische-componentendatabase informatie.

In het midden is het PCB-designbureau geschetst. Dit heeft een technische-componentendatabase als CIS (CD-CIS), maar ook twee verbindingen met twee EMS-providers.

Het PCB-designbureau maakt BOM’s met behulp van de eigen CD-CIS en verifieert deze tegen de ERP-informatie van de twee EMS-providers.

Rechts de EMS providers, waarvan de onderste een verbinding heeft met de CD-CIS van het PCB-designbureau. De informatie uit deze technische-componentendatabase kan worden gebruikt voor het maken van testprogramma’s of het zoeken van fouten bij test.

Alle interBOMArchitect verbindingen zijn uniek geëncrypt.

De technische-componentendatabase (CD-CIS) wordt momenteel ontwikkeld. Drie vooraanstaande Europese PCB-designbureaus formuleren hiervoor hun behoeften en stellen hun kennis beschikbaar. Zij zullen de betatesten uitvoeren.

Jan Keizer, Adeon Software House www.bomarchitect.com