Standardisierte M2M-Kommunikation in der SMT-Fertigung

„Die Erwartungshaltung war hoch, der Adrenalinkick nicht minder. Immens jedoch war die Zuversicht“, erinnert sich Thomas Bliem an das Treffen Mitte März 2017 zur Verabschiedung einer ersten Version des offenen Protokolls. Verhinderte bis dato die ausgeprägte Konkurrenz innerhalb der SMT-Maschinenindustrie einen so breiten Konsens, so reift zusehends die Erkenntnis, dass „Anlagenhersteller der Branche zusammenrücken müssen“, betont Bliem, Director Product Management von ASM Assembly Systems und Chair der Initiative „The Hermes Standard“. In Zusammenarbeit mit Asys hat ASM Assembly Systems eine Initiative aus der Taufe gehoben, die die Entwicklung einer neuen Kommunikationsschnittstelle zum Ziel hat – als Ersatz für den technologisch veralteten SMEMA-Standard. Mit dem auf TCP/IP und XML basierenden Protokoll wird es möglich sein, Leiterplatten lückenlos nachvollziehbar und ohne Datenverlust durch alle Stationen einer SMT-Linie (Drucker, Transporteinheiten, Bestückautomaten, AOI-Systeme, Lötanlagen, etc.) weiterzureichen.

The Hermes Standard ermöglicht die herstellerunabhängige M2M-Kommunikation zum Austausch von PCB-bezogenen Daten zwischen den verschiedenen Maschinen der SMT-Linie. ASM

Die Protagonisten der ersten Stunde lesen sich wie das Who-is-Who der Elektronikfertigungsbranche: ASM Assembly Systems, Asys, Cyberoptics, Ersa, KIC, Koh Young, Mirtec, Mycronic, Nutek, Omron, Parmi, Rehm Thermal Systems, Saki, SMT Maschinen und Vertrieb, Viscom und YJ Link. Zur productronica 2017 werden sich die Unternehmen Achat 5, Kulicke & Soffa, Vitrox, Göpel Electronic, Vi Technology, Spea und Heller dem de-facto-Standard anschließen. „Smart Factory setzt die Vernetzung der gesamten Fertigung voraus. Genau das ist das Ziel von The Hermes-Standard: Wir möchten einen einfachen aber effektiven Standard in der M2M-Kommunikation etablieren – über die gesamte SMT-Linie hinweg. „Das Treffen mit den 16 führenden Anlagenherstellern der SMT-Fertigung hat gezeigt, wie groß der Bedarf nach solch einem Standard ist“, bekräftigt Thomas Bliem, der vor allem auch die Maschinenbauer in der Pflicht sieht: „Die maßgeblichen Hersteller für SMT-Equipment haben sich zusammengefunden, um einen modernen, zukunftsweisenden und offenen Standard für Kommunikation und Datenaustausch zwischen allen Komponenten einer SMT-Linie mitzugestalten. Das zeigt: Wir Hersteller stellen uns den Herausforderungen von Industry 4.0 und tragen gemeinsam unseren Teil zur Entwicklung integrierter, intelligenter „Smart SMT Factories“ bei.“

SMEMA: Out of Date

Die SMEMA-Schnittstelle abzulösen ist dringend notwendig, daran lässt Bliem keinen Zweifel: „Der SMEMA-Standard kommt praktisch aus einer anderen Zeitrechnung und ist vom Kabel bis zum Protokoll veraltet.“ Im Kern ging es dabei um das Board-Flow-Management in der Linie, erläutert er weiter: Aus heutiger Sicht fehlen schlicht wichtige Funktionen, da dieser Standard keine ausreichende Synchronisation zwischen den Maschinen liefern und auch keinen Datenkontext zur Liniensteuerung kann.“ Überdies lässt sich mit SMEMA als Stand-alone-Lösung keine Zuordnung zu den einzelnen Boards vornehmen. Dadurch ist notwendig, an der SMT-Linie mehrere Barcodereader zu installieren. Die Liniensteuerung muss zentral erfolgen, wodurch viele manuelle Eingriffe erforderlich sind.

Weil SMEMA beispielsweise keine Rückmeldung über eine erfolgreiche Übergabe der Platine an die nächste Station erlaubt, lässt sich nur schwer an einer Prozessoptimierung in der SMT-Linie drehen. Zudem lassen sich mit SMEMA keine leiterplattenspezifischen Informationen übertragen – also nicht einmal Breite, Länge, Höhe, etc. Einfache Anforderungen wie eine automatische Anpassung des Transports bei der Übergabe zwischen Maschinen verschiedener Hersteller sind mit SMEMA ebenfalls nicht umsetzbar. Auch ist eine Synchronisation der Transportgeschwindigkeiten nicht möglich. Schließlich werden auftragsbezogene Daten wie Board-Kennung, Produkt-Typ-Kennung und Barcode-Informationen ebenfalls nicht übertragen.

Der daraus resultierende Aufwand ist heute nicht mehr zeitgemäß und schmälert die Wettbewerbsfähigkeit der Elektronikfertiger: Jede Maschine beziehungsweise jeder Hersteller muss den Barcode erneut einlesen und weitere Daten aus der zentralen Auftragsvorgabesteuerung abrufen. Neben den hohen Kosten gibt es noch einen weiteren wesentlichen Aspekt, den Bliem beschreibt: „Dadurch wird verhindert, dass Produkte die Maschinenkonfigurationen und Fertigungsprogramme effizient beeinflussen können – eine der Grundideen für eine smarte, sich selbst steuernde Fertigung.“ Hingegen greift der The HermesStandard diese – und viele andere – Anforderungen auf und setzt sie zuverlässig um, unterstreicht er: „Und er ist erweiterbar! Damit ist es möglich, zentrale Voraussetzungen für die Umsetzung smarter Fertigungskonzepte zu schaffen. Denn heute sind die neuen Ansätze für die Smart-SMT-Factory dezentral.“ Was nichts anderes bedeutet, als dass sich sowohl die Komplexität und Anzahl von manuellen Eingriffen reduzieren lassen, als auch die Antwortzeiten beschleunigt werden. Zugleich wird es möglich, die zentrale Liniensteuerung als „Single-Point-of-Failure“ zu eliminieren. Weil The Hermes Standard auf einen TCP/IP und XML basierten Protokoll fußt, lässt sich die Vernetzung ohne Datenverlust durch alle Stationen einer SMT-Linie sicherstellen und bei Bedarf auch erweitern. „Eine gesonderte Verkabelung für den alleinigen Zweck des Board-Flow-Managements entfällt vollständig“, resümiert Bliem.

Productronica 2017: Halle A3, Stand 377

Lesen Sie das Interview mit Thomas Bliem auf der nächsten Seite.

„Ein Ruck ist durch unsere Industrie gegangen.“

Zur Productronica 2017 in München verspricht die Initiative „The Hermes Standard“ erste Anwendungen. Thomas Bliem, Director Product Management von ASM und Chair der Initiative „The Hermes Standard“, gibt Auskunft zum aktuellen Stand des Standards und was er für die Elektronikfertigungsindustrie bedeutet.

Thomas Bliem, Director Product Management von ASM Assembly Systems und Chair der The Hermes Standard Initiative ASM

Nach der großen Ankündigung im April 2017, wo steht The Hermes Standard heute?

In einer der wichtigsten Phasen, denn wir müssen den Worten Taten folgen lassen. Genau wie alle Mitglieder der The-Hermes-Standard-Initiative arbeiten wir bei ASM aktuell daran, unsere Lösungen hierfür fit zu machen.

Bleibt es bei der doch sportlichen Deadline, die Sie damals festgelegt haben? Können wir zur Productronica 2017 schon etwas von The Hermes Standard sehen?

Das ist nach wie vor unser – aus meiner Sicht –realistisches Ziel: unsere ASM-Lösungen sollen zur Productronica-Messe einsatzbereit sein. Und ich weiß, dass auch unsere Partner mit Hochdruck daran arbeiten. Ende 2017 möchten wir schon die ersten Implementierungsprojekte bei unseren Kunden durchführen und The Hermes Standard dann definitiv in Aktion erleben.

Die Ankündigung des The Hermes Standards hat weite Kreise gezogen. Wie haben Ihre Kunden reagiert? Wollen sie The Hermes Standard wirklich?

Definitiv. Die Resonanz bei unseren Kunden war enorm. Ich bekomme täglich Nachfragen, Interessensbekundungen und einige von unseren Kunden sind bereits jetzt daran, The Hermes Standard Implementierungsprojekte ins Leben zu rufen. Den ersten großen Meilenstein für Elektronikfertiger, die The Hermes Standard implementieren wollen, haben wir auch bereits erreicht: auf der offiziellen Website www.the-hermes-standard.info gibt es die Spezifikation des The Hermes Standard für alle Fertiger kostenfrei zum Download. Mit der Implementierung in eigene Produkte kann also schon begonnen werden.

Nachdem jahrelang in der SMT-Industrie über einheitliche Standards nur viel diskutiert wurde: Was ist passiert, dass The Hermes Standard jetzt so schnell Form annimmt?

Industrie 4.0, salopp gesagt. Neue Technologien aus den letzten Jahren eröffnen Elektronikfertigern ganz neue Möglichkeiten, ihre Fertigungen intelligenter und effizienter zu gestalten. Aber für eine smarte Fabrik ist die richtige IT-Infrastruktur unablässig und an der SMT-Linie bedeutet das, dass Maschinen von unterschiedlichen Herstellern in der Lage sein müssen, miteinander zu kommunizieren – dafür ist ein einheitlicher Standard unabdingbar, wurde aber nicht konsequent genug von allen Playern in der Industrie verfolgt. Jetzt aber ist das Thema smart Fertigen in den Mittelpunkt des aktuellen Industriediskurses gerückt.

Die Elektronikfertiger haben also den Druck auf die Equipmentlieferanten erhöht?

Nicht ausschließlich. Unsere Kunden möchten ihr Equipment vernetzen und fordern Lösungen von uns ein. Zur gleichen Zeit hat sich aber auch die Einstellung der Equipmenthersteller verändert: derzeit forschen wir alle an Lösungen für mehr Automatisierung und Vernetzung in der SMT-Produktion und dabei stoßen wir ausnahmslos auf die gleiche Problematik. Jeder unserer Kunden hat nun einmal Maschinen von unterschiedlichen Herstellern. Das ist eine Realität, für die wir Lösungen haben müssen, wollen wir uns in der Elektronikfertigung weiterentwickeln.

Hier, würde ich sagen, ist ein Ruck durch unsere Industrie gegangen: viele Hersteller haben die Signifikanz einer offenen Kommunikationsschnittstelle erkannt. Wer in der Zukunft nachgefragte SMT-Lösungen anbieten möchte, auf einem Markt, der von Smart-Factory-Technologien dominiert wird, kann sich zukünftig definitiv auf The Hermes Standard abstützen.

Im März sprachen Sie von insgesamt 16 Herstellern, die das bereits getan haben. Das sind aber bei Weitem noch nicht alle.

Richtig. Seitdem ist die Initiative „The Hermes Standard“ um acht weitere namhafte Equipmentlieferanten gewachsen, wie etwa Kulicke & Soffa und Vi Technologies – zur Productronica 2017 treten sie offiziell The Hermes Standard bei. Je mehr das tun, desto mehr profitiert die gesamt Industrie und allem voran die Elektronikfertiger davon. The Hermes Standard ist offen, gemeinschaftlich und demokratisch. Jeder kann und soll sich einbringen und die Zukunft der Elektronikfertigung mitgestalten. Toll, dass die Initiative bereits diese starke Unterstützung genießt. Ich persönlich freue mich aber weiter über jeden

Die Fragen stellte Marisa Robles