Hoe u een EMS-partner selecteert voor industriële automatisering: van PCB-assemblage tot integratie van complete systemen

Inhoudsopgave

Als u PCBA's koopt voor een industrieel automatiseringsproject, wat heeft u dan in eerste instantie precies nodig? Uw eerste aanvraag zal waarschijnlijk klein zijn: een besturingsprintplaat bouwen, de materiaallijst samenstellen of een proefserie produceren, in plaats van een compleet product te bestellen. Naarmate het project groeit, moet de printplaat in een machinemodule of behuizing passen; kabels moeten netjes worden weggewerkt; er moet mogelijk firmware worden geïnstalleerd, enzovoort.

Hier begint vaak het risico. We zullen merken dat de eerder genoemde eisen voor latere fasen gemakkelijk over het hoofd worden gezien als een fabrikant alleen offertes uitbrengt voor de assemblage van printplaten. PCB-basis, een Chinese PCBA-fabrikant, beschrijft zijn dienstverlening als een keten die PCB-fabricage, componenteninkoop en meer omvat. PCB Vergadering, functionele testen en assemblage van de behuizing. Voor een industrieel automatiseringsproject kan deze keten gelijkgesteld worden aan een herhaalbaar productieproces, omdat een PCBA pas echt waarde heeft als deze in het eindproduct is ingebouwd en betrouwbaar werkt. We kunnen bijna zeggen: Industriële automatisering vereist meer dan alleen eenvoudige printplaatassemblage.

In het volgende artikel zullen we onderzoeken hoe u een Electronic Manufacturing Services (EMS)-partner kunt selecteren voor uw industriële automatiseringsproject.

Waarom vereist industriële automatisering meer dan alleen eenvoudige printplaatassemblage?

In de elektronica van industriële automatisering moeten veel apparaten jarenlang meegaan. De printplaten (PCBA's) die in deze producten worden gebruikt, kunnen worden geïnstalleerd in controllers, aandrijvingen, sensoren, communicatiemodules, voedingsapparatuur, HMI-panelen, machinemodules of in de apparatuur zelf. Kopers moeten rekening houden met de invloed van langdurige hitte, machinetrillingen, herhaaldelijk aansluiten en loskoppelen van connectoren, onderhoud op locatie en kwaliteitscontrole bij herhaalbestellingen. Uit praktijkervaringen van klanten en engineers blijkt dat problemen zoals een slechte connectorpositie, lastige kabelgeleiding of moeilijk te verwijderen onderdelen tijdens onderhoud zich vaak voordoen nadat de printplaat is gesoldeerd en geïnstalleerd.

Het risico zit hem in de overdrachten.

Een basis PCB-montage Een offerte richt zich vaak op het middelste gedeelte van het werk: het aanbrengen van de soldeerpasta, het reflow-proces en de inspectie. PCB-assemblage voor industriële automatisering Vereist een uitgebreidere controle:

• De materiaallijst moet realistisch zijn.

• Voor kritieke onderdelen is een inkoopplan nodig.

• Testpunten mogen niet door de behuizing worden geblokkeerd.

• Kabels en connectoren hebben voldoende ruimte nodig nadat de printplaat is geïnstalleerd.

Hoe meer overdrachten er zijn, hoe gemakkelijker het is dat details verloren gaan. Dit geldt met name wanneer fabricage, inkoop, SMT, testen en assemblage door verschillende leveranciers worden uitgevoerd. Om dit te voorkomen, stelt u, voordat een order wordt toegekend, ten minste twee praktische vragen:

• Hoe beoordeelt het EMS-team de aanvraag?

• Hoe worden wijzigingen van prototype naar serieproductie vastgelegd?

Versiebeheer is van belang gedurende de gehele levensduur van een product.

Automatiseringsproducten hebben vaak een lange productiecyclus. Gedurende die tijd kan een connectorvervanging, een printplaatrevisie of een firmware-update de volgende productiebatch beïnvloeden. Deze wijzigingen mogen niet alleen via e-mails of tijdelijke notities worden afgehandeld. Duidelijke documentatie voorkomt dat het team later tijd verspilt aan het traceren van problemen of het vaststellen van verantwoordelijkheden.

Traceerbaarheid ondersteunt revisiebeheer in deze situatie. In de praktijk kunnen MES-registraties, IQC-controles, eerste artikelinspectie en productietracering helpen om materiaalpartijen, processtappen, inspectieresultaten en revisiegeschiedenis te koppelen aan een specifieke batch. Dit maakt het gemakkelijker om te controleren:

• welke versie is gebouwd;

• welke onderdelen werden gebruikt;

• of hetzelfde product correct kan worden herhaald in de volgende bestelling.

Deze gegevens verminderen ook de extra tijd die nodig is om problemen te onderzoeken en verantwoordelijkheden vast te stellen.

Waar moeten kopers op letten bij PCB-assemblagediensten?

Bij het kiezen van een partner voor de assemblage van printplaten (PCB's) vergelijk je wellicht in eerste instantie de prijs per printplaat of de apparatuurlijst. Maar vergeet niet dat je in feite procesbeheersing koopt en potentiële risico's vermijdt. Er zijn altijd details om rekening mee te houden. Bekijk de onderstaande tabel voor een snel overzicht van de productrisico's en de controles die je partner zou moeten uitvoeren voordat je een PCB-assemblageleverancier kiest.

Tabel 1. Productrisico's en controles bij PCB-assemblagediensten 

Componenten moeten aansluiten op de stuklijst.

Bij veel industriële projecten bepaalt de stuklijst (BOM) de planning nog voordat de eerste printplaat is geassembleerd. We moeten dus rekening houden met de componenten die op de stuklijst staan. Een enkel onderdeel, of het nu een IC met een lange levertijd, een relais, een connector of een sensor is, kan de hele order vertragen als er een leveringsrisico aan verbonden is. Zorg ervoor dat uw EMS-partner de stuklijst zo vroeg mogelijk kan beoordelen en kan aangeven of de componenten afkomstig zijn van de oorspronkelijke fabrikant, geautoriseerde distributeurs of bestaande voorraad.

Vergeet niet al uw aankoopbeslissingen vast te leggen voordat u de levering bevestigt, vooral als er een alternatief onderdeel beschikbaar is of als een onderdeel niet kan worden vervangen. Bij de productie van printplaten (PCBA's) is het belangrijk om dit te doen. componenten sourcing component is een van de eerste kwaliteitsbeslissingen.

Testen moet aansluiten op de toepassing.

SMT PCB-assemblage De kwaliteitscontrole kan bestaan ​​uit SPI, AOI, röntgenonderzoek en een eerste artikelinspectie (FAI). Na de assemblage kan de elektrische test van de printplaat ook bestaan ​​uit flying probe-testen en functionele testen. Zo kan een controller met meerdere poorten interfacecontroles vereisen, terwijl een printplaat voor de voeding mogelijk een nauwkeurige controle van soldeerverbindingen, thermische zones en veilige voedingstesten nodig heeft.

Vraag de leverancier wat er bij elke inspectiestap gecontroleerd moet worden. Elke inspectie- of teststap heeft een ander doel:

• SPI controleert de soldeerpasta voordat defecten verder in het productieproces terechtkomen.

• AOI detecteert zichtbare montagefouten.

• Röntgeninspectie helpt bij het controleren van verborgen soldeerverbindingen.

• Testen met een vliegende sonde verifieert de elektrische verbinding, terwijl PCB functionele testen controleert of de PCBA naar behoren functioneert.

Een belangrijk punt om te onthouden: het gaat er niet om een ​​lange lijst met tests te hebben, maar of het resultaat overeenkomt met de productiegegevens.

Hoe sluit de PCBA-productie aan op de integratie van complete systemen?

Een testopstelling laat zien of de printplaat daadwerkelijk in het eindproduct past en functioneert. Een printplaat kan er op printplaatniveau prima uitzien, maar problemen zoals geblokkeerde testpunten, krappe kabelgeleiding of slechte toegang tot connectoren kunnen zich na installatie nog steeds voordoen.

Daarom is het voor kopers noodzakelijk om vooruit te plannen, wat betekent dat controleren van de eindmontagevereisten en planning van de eindtest voordat de bouw begint.

Ontwerp voor maakbaarheid (DFM) De beoordeling moet de eindmontage omvatten.

Volledige gebruiksklare printplaatmontage Het werkt het beste wanneer een DFM-review het eindproduct omvat, en niet alleen de Gerber-bestanden. De PCB-layout, componentplaatsing, connectorbereikbaarheid, testpunten, pasvorm in de behuizing en servicebehoeften verdienen allemaal aandacht. In een industriële behuizing kan een connector die een paar millimeter te dicht bij de wand is geplaatst, een terugkerend montageprobleem worden.

Om de DFM-review nuttig te maken, moet de leverancier meer zien dan alleen de printplaatbestanden. Waar komt de printplaat te zitten? Welke kabels worden na de PCBA toegevoegd? Is er een display, toetsenbord, sensormodule of voedingsingang? Moet er firmware worden geladen, serienummerlabels worden aangebracht, accessoires worden meegeleverd of een speciale verpakking worden gebruikt? De antwoorden op deze vragen bepalen of het product geschikt is voor de leverancier? Assemblagediensten voor het bouwen van dozen Het betreft eenvoudig montagewerk of een gecontroleerde laatste productiestap.

Plan de laatste tests vóór de bouw.

De uiteindelijke functionele tests moeten worden gepland voordat het ontwerp van de behuizing definitief is. Wanneer een testopstelling toegang nodig heeft tot een connector, pad of programmeerpoort, moet het mechanische ontwerp ruimte bieden voor testen. Voor een test onder spanning na installatie moet de EMS-partner veilige omstandigheden definiëren en een geslaagd of mislukt resultaat voor de batch vastleggen.

Kortom, een nuttige eindtest is geen exacte kopie van elke mogelijke situatie in het veld. De test moet de functies bevestigen die er voor verzending toe doen: input- en outputrespons, communicatiegedrag, opstartstatus, firmwareversie en, indien nodig, een basisbelastingssimulatie. Defecte exemplaren moeten worden gescheiden, gerepareerd en geregistreerd, zodat hetzelfde defect zich niet herhaalt.

Welke certificeringen en kwaliteitssystemen zijn belangrijk?

Certificeringen tonen de basislijn aan.

Certificaten zijn geen vervanging voor projectevaluatie, maar ze kunnen wel aantonen of een leverancier een gecontroleerd productieproces volgt.

Voor industriële automatiseringsprojecten kunnen kopers de volgende kwaliteitssystemen en certificeringservaringen raadplegen:

Tabel 2. Kwaliteitssystemen en certificeringen voor de selectie van EMS-partners. 

Traceerbaarheid moet eenvoudig uit te leggen zijn.

Vraag hoe traceerbaarheid in de dagelijkse productie werkt als een leverancier zegt dat hij een traceerbaarheidssysteem heeft:

• Kan het team een ​​componentbatch traceren?

• Kan het de gegevens van de eerste artikelinspectie koppelen aan een productiebatch?

• Kan worden aangegeven welk inspectiestation een defect heeft geconstateerd?

PCBasic kan deze vragen beantwoorden omdat hun traceerbaarheidswerk wordt ondersteund door zelfontwikkelde MES-systemen, IQC-controles, eerste artikelinspecties, productietracking en digitaal beheer. Deze gegevens helpen bij het koppelen van componenten, inspectieresultaten, processtappen en batchinformatie. De waarde zit hem niet in de systeemnamen, maar in de vraag of die systemen kunnen laten zien wat er tijdens de productie is gebeurd.

Hoe moeten kopers EMS-partners vergelijken voordat ze een order toekennen?

Bij de keuze van een EMS-partner is een prijstabel alleen niet voldoende voor een industrieel automatiseringsproject. Kopers moeten verder kijken dan prijs, minimale bestelhoeveelheid (MOQ) en levertijd. Een betrouwbare en gewaardeerde leverancier moet ontwerp- en assemblagerisico's vroegtijdig signaleren, problemen met de stuklijst (BOM) en de inkoop aanpakken voordat ze de order vertragen, en inspectie, revisiebeheer en communicatie helder houden gedurende het hele project, van prototypebouw tot serieproductie. En hier zijn twee acties die kopers kunnen ondernemen bij het kiezen van een leverancierspartner:

Gebruik een projectgebaseerde aanpak. Offerteaanvraag (RFQ)

Een nuttige offerteaanvraag (RFQ) bevat Gerber-bestanden, een stuklijst (BOM), assemblage-tekeningen, testvereisten, informatie over de behuizing (indien beschikbaar), het verwachte volume en de vereisten met betrekking tot compliance. Als de koper alleen printplaatassemblage aanvraagt, kan de offerte alleen de printplaatassemblage omvatten. Als de koper het uiteindelijke automatiseringsapparaat specificeert, kan de leverancier de diensten voor printplaatassemblage, printplaatassemblage (PCBA) en behuizingassemblage in een duidelijker plan integreren.

Bij een echte offerteaanvraag sturen kopers vaak de Gerber-bestanden, de materiaallijst (BOM), de behuizingstekening en een ruwe testnotitie afzonderlijk aan. Een bekwaam EMS-team zet deze bestanden om in één bouwchecklist voordat ze een offerte uitbrengen.

Vraag naar communicatie tijdens de opstartfase.

Vraag de leverancier vóór aanvang van de productie hoe hij rapporteert over BOM-risico's, resultaten van het eerste prototype, inspectiebevindingen, afhandeling van afgekeurde eenheden en wijzigingen in de planning. Als de bestanden gereed zijn, deel ze dan via PCBasic. Contact vorm. Bij industriële automatiseringsprojecten is communicatie een essentieel onderdeel van de kwaliteitscontrole. Het zorgt ervoor dat engineering, inkoop en productie op één lijn blijven gedurende het hele proces, van monsterproductie tot serieproductie.

Conclusie

Bij de keuze voor een EMS-partner voor industriële automatisering draait het vooral om het beheersen van de overdracht van taken. Denk hierbij aan de fabricage van printplaten, de inkoop van componenten, enzovoort. PCB VergaderingFunctionele testen en de assemblage van de verpakking hebben allemaal invloed op het eindproduct. Een partner die deze stappen verbindt met traceerbaarheid, IQC, eerste artikelcontrole, inspectieapparatuur en de juiste certificeringen, biedt de koper meer inzicht van prototype tot herhaalproductie.

Veelgestelde vragen

Vraag 1: Wat is het verschil tussen PCB-assemblage en box-assemblage?

A1: PCB-assemblage, ook wel PCBA genoemd, is het proces waarbij IC's op een printplaat worden gemonteerd of met een printplaat worden verbonden. Bij box-build-assemblage worden de behuizing, kabels, labels, firmware-installatie, de uiteindelijke functionele tests, accessoires en verpakking toegevoegd wanneer het project een completere eenheid vereist. Box-build-assemblage is uitgebreider dan PCB-assemblage.

Vraag 2: Waarom is traceerbaarheid belangrijk in industriële automatisering? PCB-assemblage?

A2: Traceerbaarheid verbindt componenten, processtappen, inspectieresultaten en batchgegevens. Het helpt kopers bij het beoordelen van defecten, het beheren van revisies en het voorkomen van het mengen van oude en nieuwe versies tijdens herhaalproductie.

Vraag 3: Welke tests zouden kopers moeten aanvragen? PCBA-productie?

A3: Gangbare controles omvatten SPI, AOI, röntgenonderzoek naar verborgen soldeerverbindingen, flying probe, eerste artikeltesten en functionele testen. Let op: het definitieve testplan moet aansluiten op het printplaatontwerp en het toepassingsrisico.