Aus den einfachen, oft spurgeführten führerlosen Transportsystemen (FTS) früherer Jahre sind heute AIVs (Autonomous Intelligent Vehicle) geworden. Diese mobilen Roboter bewegen und navigieren auch in Elektronikfertigungen, wo es wenig Platz gibt, frei im Raum und können je nach Ausstattung unterschiedlichste Aufgaben übernehmen – auch in enger Zusammenarbeit mit dem Linienpersonal. Das Technologieunternehmen ASM nutzt diese neuen Fähigkeiten jetzt, um die Materiallogistik in der Elektronikfertigung umfassend zu automatisieren – beginnend bei den Materialtransporten aus dem Lager in Richtung Vorrüstung und Linien bis hin zu kompletten Rüstwechseln ohne jeden manuellen Eingriff durch das Bedienpersonal. Weil die Lösungen aus vielen Softwarebausteinen, Hardwarekomponenten und eben hochflexiblen AIVs bestehen, kann die Automatisierung der Materiallogistik schrittweise erfolgen. Darüber hinaus sind sie im Gegensatz zu starren, maschinengebundenen Lösungen anderer Hersteller nicht nur deutlich leistungsfähiger und flexibler, sondern auch nachrüstbar.

Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration der Software vom Shopfloor bis in die Cloud sind offene, standardisierte Schnittstellstellen.

Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration der Software vom Shopfloor bis in die Cloud sind offene, standardisierte Schnittstellstellen. ASM

Prozessexpertise

Seit 1975 bietet ASM PT Best-in-Class Equipment für alle Stufen der Elektronikindustrie – von Materialien über Maschinen für Chip Assembly und Bonding bis hin zu smarten Lösungen für die SMT-Fertigung. ASM PT ist nach eigenem Bekunden Weltmarktführer im Bereich Back-End Solutions und Technologieführer für SMT Solutions. Tiefe und Umfang der Prozessexpertise sind laut Unternehmensangaben mit keinem anderen Hersteller vergleichbar. ASM SMT Solutions ist ein Geschäftssegment im Konzern ASM Pacific Technology (ASM PT) und bündelt das weltweite SMT-Geschäft des Konzerns.

Grundlage für die automatisierte Materiallogistik sind vernetzte Elektronikfertigungen. Hier sorgt ASM als erster Ausrüster für einen durchgängigen Datenfluss von der einzelnen Komponente in der Linie über MES-Lösungen am einzelnen Standort bis zum standortübergreifenden Datenaustausch in weltumspannenden Cloud-Lösungen. Entscheidend für die Lösungen zur automatisierten Materiallogistik sind offene Standardschnittstellen wie IPC-9852-Hermes für die herstellerübergreifende, leiterplattenbezogene Kommunikation in der Linie und Protokolle wie ASM OIB und IPC CFX für die standardisierte Kommunikation von Steuerungs- und Prozessinformationen. So werden neben Equipment auch Maschinen und Linienkomponenten anderer Hersteller integriert.

Moderne, modulare Softwarelösungen übernehmen dann die Steuerung der Maschinen, die Synchronisation aller Prozessschritte in flexiblen, hochautomatisierten Workflows und die Information an das Bedienpersonal. Das Münchner Unternehmen bietet hier eine ganze Reihe von leistungsstarken Softwarelösungen. Zentrale Softwareelemente für die automatisierte Materiallogistik sind beispielsweise ASM Production Planner für die termingesteuerte Rüstfolgenplanung über mehrere Linien, ASM Material Manager für die Integration aller materialbezogenen Prozesse in Lager, Vorrüstung und an den Linien sowie ASM Command Center für die übergreifende Synchronisation und Kommunikation der Einsätze an AIVs und Bedienpersonal. Einmal mehr zeigt sich an dieser Stelle, wie wichtig umfassende Software- und Netzwerkkompetenzen sowie ein großes Portfolio an Softwarelösungen der Equipment-Hersteller sind, wollen sie ihre Kunden bei der Digitalisierung und auf dem Weg in eine Integrated Smart Factory umfassend unterstützen.

Erstmals als Standardlösungen möglich: Softwaregesteuerte AIVs tauschen an ASM Bestücklösungen Bauteilwagen und automatisieren den  Rüstwechsel.

Erstmals als Standardlösungen möglich: Softwaregesteuerte AIVs tauschen an ASM Bestücklösungen Bauteilwagen und automatisieren den Rüstwechsel. ASM

AIV-optimierte Lagersysteme

Aber wie sieht die automatisierte Materiallogistik bei ASM konkret aus? Gezeigt wurde dies bei Inhouse Shows, wo man sich das Konzept im Detail erklären lassen und auch die Anbindung eigener kundenspezifischer AIVs diskutieren konnte. Im Rahmen der Integrated Smart Factory favorisiert ASM die offene Zusammenarbeit mit den unterschiedlichsten Partnern, unter anderem Viscom, Saki und KohYoung, die auf der ASM Inhouse Show einen aktiven Part spielten.

Die erste wichtige Komponente im Materialfluss ist der Material Tower. Dieses automatische Lagersystem ist komplett in die Software integriert und sortiert die an den Linien oder in der Vorrüstung benötigten Materialien rüstoptimiert in spezielle Magazine. Diese werden dann über einen optimierten Ausgabeschacht an AIVs ausgegeben. Die rüstoptimierte Ausgabe geht hier so weit, dass verschiedene Material Tower zu einem Cluster verbunden werden und über ein internes Transportsystem untereinander Material austauschen können. Weil den ASM Factory Solutions alle Rüstfolgen und der Materialverbrauch bekannt sind, kann dieser Austausch so zeitig erfolgen, dass die Materialausgabe an die AIVs in einer minimalen Anzahl von Magazinen konzentriert werden kann und somit weniger Fahrten erforderlich sind.

Material Tower sind für die Materialtransporte mit AIVs optimiert.

Material Tower sind für die Materialtransporte mit AIVs optimiert. ASM

Effizienzgewinne durch AutoRefill Feeder

Die AIVs fahren die rüstoptimiert sortierten Materialien dann in die Vorrüstung. Hier kommen smarte Technologien wie Active Feeder Pool und Material Setup Assistant zum Einsatz. Ganz knapp erklärt: Die intelligenten Förderer zeigen über LED-Signale an, ob sie komplett abgerüstet und das Material zurückgelagert werden soll, ob sie gerüstet für einen nachfolgenden Rüstwechsel im Vorrüstbereich geparkt werden können oder ob sie einfach gerüstet im Bauteilwagen stehen bleiben können, weil sie hier sofort wieder benötigt werden. Werden neue Feeder mit den Bauteilrollen aus dem AIV-Magazin gerüstet, erscheint auf einem Monitor sofort eine Information für den Bediener, auf welcher Spur des Bauteilwagens der Förderer gerüstet werden soll.

Mit einer weiteren Förderer-Innovation plant man, die Rüstprozesse in der Elektronikfertigung noch umfassender zu automatisieren und zu beschleunigen: Auto Refill Feeder verfügt über automatische Einzüge für zwei Bauteilrollen. Gurte werden automatisch eingezogen und ein neuartiger Schneidmechanismus öffnet die Folierungen nur exakt über der in der Pick-up-Position befindlichen Bauteiltasche. Das umständliche Einfädeln der Gurte und Abziehen der ersten Folienabschnitte entfällt. Das Aufrüsten der Gurte im Feeder erfordert so nur noch einen Bruchteil der bisherigen Zeit und erfolgt durch den automatischen Einzug zudem deutlich fehlerfreier. Die Vorteile der intelligenten Förderer-Innovation wird sich auch bei Nachrüstprozessen zeigen. Bisher musste das Linienpersonal warten, bis die Rolle am Förderer leerlief, um dann in großer Eile anzuspleißen.

Das soll mit dem Auto Refill Feeder ein Ende haben: Die Software Command Center kennt sowohl den Material- und damit den Nachrüstbedarf der einzelnen Förderer als auch die Einsatzpläne des Bedienpersonals. Ist ein Mitarbeiter frei, wird dieser dann an die Linie gerufen, wird dort ein AIV mit Material vorfinden und kann ganz entspannt und proaktiv eine zweite Rolle am Auto Refill Feeder rüsten oder eine bereits geleerte Rolle austauschen, während der Siplace Bestückautomat vom Auto Refill Feeder noch viele Minuten aus der anderen Rolle bedient wird. Dort, wo die gerüsteten Rollen für den Auftrag ausreichen, fordert die Software keine zweite Rolle an.

Vollautomatisierte Rüstwechsel

Während bei der Nachrüstung an einzelnen Förderern noch die Feinmotorik menschlicher Hände gefordert bleibt, kann das Unternehmen die Rüstwechsel künftig vollständig automatisieren. Softwaregesteuert fahren AIVs Bauteilwagen aus dem Vorrüstbereich an die Linien. Die Software bereitet die Bestückautomaten auf die bevorstehenden Rüstwechsel vor. Sogenannte Low Pad AIVs fahren dann platzsparend unter den Bauteilwagen, heben ihn an und bringen ihn anschließend an die gewünschte Position. Weil die ASM Bauteilwagen kontaktlos mit Strom und Daten versorgt werden und damit eine für Roboter komplizierte Entkabelung entfällt, können die AIVs die an den Maschinen befindlichen Bauteilwagen und die Bauteilwagen mit der neuen Rüstung einfach austauschen. Danach startet die Maschine wieder mit der Bestückung. Diese Abfolge kann an allen Maschinen wiederholt werden. Eine parallele Verwendung von mehreren AIVs zur selben Zeit wäre möglich. Das Ergebnis sind AIV-gestützte, vollautomatisierte Rüstwechsel ohne jeden Einsatz von Bedienpersonal. Auch an die Gurtabfälle haben die ASM Techniker beim AIV-Einsatz gedacht. Das Konzept sieht Folgendes vor: Das Automatic Waste Removal System sammelt die Gurtabfälle, transportiert sie unter dem Boden der Maschinen an das Linienende und entleert sie dort in einen Abfallcontainer. Dieser könnte dann wieder von AIVs getauscht und entleert werden.

Ein AIV übernimmt ein Magazin mit Bauteilrollen aus dem ASM Material Tower. Im Magazin sind die Rollen bereits rüstoptimiert sortiert.

Ein AIV übernimmt ein Magazin mit Bauteilrollen aus dem ASM Material Tower. Im Magazin sind die Rollen bereits rüstoptimiert sortiert. ASM

Neue Arbeitsformen

Der hohe Automatisierungsgrad in der Fertigung ermöglicht zudem völlig neue Formen in der Arbeitsorganisation des Bedienpersonals. Beim Konzept des Smart Operator Pools kennt die Software Command Center Kompetenzen und Einsätze der Mitarbeitenden und informiert diese über Smart Watches oder Tablets zielgerichtet über anstehende Arbeiten in der gesamten Fertigung. Statt wie bisher starr an einer Linie und damit für das Warten auf Nachfüllanforderungen und Entstörung eingeteilt zu sein, kann das Personal nun flexibel eingesetzt werden für Nachfüllen, Vorrüstung, Wartungseinsätze, Planung. Die Informationen durch die Software sorgen dafür, dass diese Tätigkeiten prozessgerecht erfolgen und zeitlich optimal mit den Einsätzen anderer Mitarbeiter, aber auch mit Linienkomponenten und AIVs abgestimmt sind.

Integrated Smart Factory schon bald realisieren

Der Münchner Technologieanbieter stellt ein Konzept für die automatisierte Materiallogistik vor und zeigt damit, wie zügig die Digitalisierung die Elektronikfertigung erfasst und große Teile einer Integrated Smart Factory schon bald realisiert werden können. Das gilt auch für bestehende Fertigungen, denn die modularen Lösungen lassen sich schrittweise und auch nachträglich in Elektronikfertigungen einführen. Möglich wird dies durch Prozessintegration und das gute Zusammenspiel moderner, leistungsstarker Software und innovativer, vernetzter Hardware. Das Ergebnis sind enorme Effizienzpotenziale in allen materialbezogenen Prozessen und beim Personaleinsatz.