‘Right first time’ door virtuele PCBA productie

Vergeleken bij de productie van grote volumes is de doorlooptijd van 48 uur voor het produceren van prototypes of kleine batches erg laag.  Het productieproces vraagt om veel afstemming en handwerk waardoor bij een onderbreking de tijdsdruk om op tijd te leveren behoorlijk toeneemt. Het is daarom van belang dat de producent zo weinig mogelijk correctieve handelingen hoeft uit te voeren.

CAD-ontwerppakketten bieden voldoende mogelijkheden voor een designer om een goed functioneel ontwerp te maken. Maar voor de productie is dat niet toereikend. Het CAM-systeem moet ook weten hoe je dat ontwerp maakt. De producent dient dus meer informatie over het ontwerp te ontvangen. Maar dat gaat niet altijd goed. Een veelvoorkomend probleem is dat de aangeleverde informatie over de vormgeving van de componenten niet voldoet aan de beschrijving volgens de IPC-norm. Ook eenvoudigere aspecten zoals de kleur van de printplaat kunnen nog ontbreken. Maar naast het ontbreken van inhoudelijke details is de datastructuur van benodigde gegevens of bestandstypes vaak nog niet gestandaardiseerd waardoor het op verschillende manieren wordt aangeleverd. Dit maakt het een tijdrovend en duur proces waarbij veel interactie met de designer van het ontwerp nodig is.

 Een bare board of printplaat   

Samenwerking

Gegevens moeten worden gecontroleerd waarbij veel interactie met de designer nodig is. Bedrijven die Electronic Manufacturing Services (EMS) aanbieden doen dat voorwerk voor hun klantproducten nu vaak handmatig. Ze analyseren de samenhang van de bare board data, de ‘Bill of Material’ (BOM) en de ‘Component Placement List’ (CPL) dat de exacte locatie en positie van de componenten weergeeft. Zo kan het voorkomen dat in de CPL de positie vanaf pin 1 staat (de zogenaamde ‘pin one position’). Dat kan verschillen met de bare board data waarbij was uitgegaan van de centrale positie van de component. Ook beoordelen ze of de componenten in de BOM beschikbaar of niet te duur zijn.

PCB producent Eurocircuits wil het probleem van deze informatie-uitwisseling verbeteren door samen met betrokken partijen een meer geüniformeerde werkwijze te hanteren die helpt bij het afstemmen tussen EMS en klant.

 

Een populated board of geassembleerde printplaat 

PCBA Visualizer

Met de PCB Visualizer van Eurocircuits voor het bare board is het al enige tijd mogelijk om de productie te simuleren. Door dit te doen kun je bij de daadwerkelijke productie onnodige fouten voorkomen. Dit bespaart set-up tijd van de machines en beperkt onnodige arbeid- en productkosten. De nieuwe PCBA Visualizer simuleert ook een populated board, dus met de componenten erbij. Uitdagingen met de BOM en relevante data kun je hiermee vroegtijdig doorgronden.

Eurocircuits heeft daarvoor een database gemaakt met daarin actuele productgegevens van zoveel mogelijk klanten. Zij kunnen zelf via een online-editor hun BOM en CPL invoeren. Door die gegevens te uniformeren in één database kan de PCBA Visualizer de geselecteerde componenten voor de printplaat relatief eenvoudig verifiëren. De samengestelde printplaten worden beoordeeld op verschillende aspecten zoals prijs en beschikbaarheid. Indien de gebruiker heeft aangegeven dat het om een generieke component gaat kan de PCBA Visualizer ook een alternatief aanbieden. Dit is gunstig als blijkt dat de oorspronkelijk gekozen (passieve) component niet meer beschikbaar is maar eenzelfde component van

 een andere fabrikant ook voldoet aan dezelfde specificaties.

Screenshot PCBA Visualizer

De volgende stap

Na de introductie van de PCBA Visualizer in januari 2017 loopt er nu nog een pilot met een aantal klanten in Engeland en Ierland. In januari 2018 dient de PCBA Visualizer online beschikbaar te zijn voor iedereen die het wil gebruiken. Het idee is dat de database zal blijven groeien waarbij steeds meer gegevens voor-gedefinieerd zullen zijn om een vlot en betrouwbaar fabricageproces van PCBA voor elkaar te krijgen. Door de designer visueel te confronteren met de interpretatie van het ontwerp kan hij direct besluiten of dat goed of verkeerd is gedaan. Tot op heden heeft het simuleren in ieder geval geleid tot een sterke afname van fouten en onduidelijkheden in de aangeboden data voor productie.

Een volgende interessante stap is dat de designer vanuit PCBA Visualizer een BOM kan samenstellen met componenten uit de geverifieerde database die hij vervolgens kan inlezen in een CAD-ontwerppakket zoals Eagle van AutoDesk, KiCad of Altium Designer. Standaardisatie vindt nog eerder in het werkproces plaats.

Maar zo ver is het nog niet. Wel is het begin gemaakt voor een aanpak dat alle betrokken partijen helpt om producten te verbeteren en tijdverlies door miscommunicatie te voorkomen.