Eine Bestellung über eine Steuerplatine wird bei einem der MES-Dienstleister in Deutschland platziert. Nach Erfassung wird der Auftrag eingeplant, die Produktion gestartet und alle relevanten Fertigungs- und Qualitätsdaten werden im Backend-System (einer Datenbank) abgespeichert. Die Steuererung des kompletten Prozesses erfolgt zentral aus dem führenden Backend-System. Die Leiterplatte wird zwar bei der Fertigung eindeutig, eventuell mit einem gelaserten 2DCode, erkannt, aber Prozessparameter oder Qualitätsmerkmale kennt die Leiterplatte nicht.

In einer Leiterplatte steckt viel mehr Industrie 4.0 als sich viele vorstellen.

In einer Leiterplatte steckt viel mehr Industrie 4.0 als sich viele vorstellen. Harting

Der neue Prozess

Wenn auch stark vereinfacht dargestellt, ist dies der klassische Prozess, wie eine Leiterplatte entsteht. Doch ist dies nicht die Zukunft, da die Entstehung – bezogen auf den Lebenszyklus – viel zu teuer und unflexibel ist. In einer Leiterplatte steckt viel mehr Industrie 4.0 als sich viele vorstellen. Bereits bei der Herstellung der Rohleiterplatte erhält diese ein Gedächtnis. Darüber kann sie aktiv auf alle weiteren Prozesse mit Einfluss nehmen – nicht nur in der Fertigung, sondern ein Leben lang. Ein kleiner UHF-RFID-Chip mit einer kleinen Antennenstruktur macht dies möglich. Eingebettet in die Leiterplatte fällt er gar nicht auf. Der Platzbedarf ist vergleichbar mit einem 2DCode.

Von jetzt an kann bereits die Rohleiterplatte Fertigungsdaten jederzeit abrufbar abspeichern – zum Beispiel das Herstelldatum und Charakteristika wie Dicke und Anzahl Layer. Zudem ist sie eineindeutig identifizierbar – dies sogar im Pulk und über relativ große Entfernungen. Reichweiten von größer einem Meter sind dabei nicht unrealistisch. Lager-Logistikprozesse können daher durch eine automatisierte (Pulk-)Erfassung bereits optimiert werden.

Kommt die Leiterplatte zum MES-Dienstleister, dem Bestücker und schließlich an die SMD-Fertigungslinie, meldet sich die Leiterplatte oder das Nutzen an der Fertigungslinie an. Fertigungsmaschinen mit integrierter UHF-RFID-Technik machen dies möglich. Leiterplatten können erkannt, die gespeicherten Informationen ausgelesen oder bei Bedarf auch aktualisiert oder ergänzt werden. Wann, auf welcher Maschine oder mit welcher Produktionszeit sind nur einige Parameter, welche abgelegt werden können. Aber auch Sonderereignisse, wie relevante Störungen innerhalb einer Fertigungsmaschine lassen sich speichern. Wird die Leiterplatte oder der Nutzen manuell nach dem Ab-Stapeln einem neuen Fertigungsprozess zugeführt, kann die Leiterplatte mitteilen, ob sie hier richtig ist – oder vielleicht erst noch einen anderen Prozessschritt durchlaufen muss.

Einmal mit der UHF RFID Technik ausgerüstet, kann diese natürlich bei Bedarf ein ganzes Leiterplattenleben genutzt werden.

Einmal mit der UHF RFID Technik ausgerüstet, kann diese natürlich bei Bedarf ein ganzes Leiterplattenleben genutzt werden. Harting

Platzsparende Antenne für Datenkommunikation

UHF-RFID-Technik

Die präzise Steuerung der Automatisierung, transparente Prozesse, reduzierte Ausfallzeiten und somit die Senkung von Kosten stehen im Fokus der RFID-Technologie. Ausgehend von äußerst robusten UHF RFID-Transpondern (auch RFID-Tags oder RFID-Chips genannt), über stationäre und mobile RFID-Lesegeräte, gibt es auch komplette RFID Systeme.

Dies alles wird mit modernster UHF-RFID-Technik ermöglicht. Dank der Koaxialkabel basierten Ha-VIS Locfield-Antenne und des flexiblen UHF-RFID-Reader Ha-VIS RF-R350 von Harting ist die Realisierung mit geringem Aufwand möglich. Die Locfield ist eine platzsparende Antenne, welche die Datenkommunikation mit den Leiterplatten innerhalb der Fertigungsstraße ermöglicht. Das Antennenfeld folgt hierbei einem Koaxialleiter und ermöglicht daher bei voller Fertigungsgeschwindigkeit eine Kommunikation mit mehreren Platinen in einem Platinen-Nutzen. Dank der flexiblen und Standard-konformen Datenverarbeitung des UHF-RFID -Lese-Schreibgeräts Ha-VIS RF-R350 lassen sich die Daten direkt im Reader vorverarbeiten.

Reader und Antenne können problemlos in Neu- und Altanlagen integriert werden. Die kompakte Bauform und die hohe Schutzart IP67 erleichtert das Nachrüsten ebenfalls. Eine datentechnische volle Integration in die Fertigungsanlagen ist hierbei jederzeit möglich, aber nicht zwingend nötig. Selbstverständlich können und sollen auch bestehende Back-End Systeme integriert werden. Die Lösung kann sehr einfach und flexibel mit den Ansprüchen und Ideen des Leiterplatten-Bestückers und deren Kunden mitwachsen.

Die Datenhaltung auf dem RFID-Chip der Leiterplatte folgt hierbei ISO-Standards und bereits aus dem Güterverkehr im Handel bekannten GS1-Standards. Hier ist nicht nur die ID der Leiterplatte selbst gemeint, sondern auch die Prozess- und Fertigungsdaten, welche im sogenannten User-Memory des RFID Chips abgelegt werden. Alles ist also transparent und ist somit auch später von Dritten problemlos nutzbar.

Lesen Sie auf der nächsten Seite, wie sich die komplette Fertigungskette in der Leiterplatte abbilden lässt.

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