Werkerassistenz bei der PCB-Bestückung in der Fertigung

Unser Kunde ist ein internationales Entwicklungs- und Fertigungsunternehmen mit über 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und Bereitstellung von Technologieinnovationen, Lieferketten- und Fertigungslösungen. Das Unternehmen ist in vielen Branchen tätig, etwa in der Automobilindustrie, im Gesundheitswesen und in der Kommunikationstechnik. Mit einer Präsenz in 30 Ländern beschäftigt es über 150.000 Mitarbeiter.

Die Arkite-Plattform für Werkerassistenz wurde im Rahmen eines Projekts zur PCB-Bestückung eingeführt. In diesem Projekt erhalten die Werker an ihrem Arbeitsplatz auf einem Förderband einen Werkstückträger mit vier Leiterplatten. Der Werkstückträger wird mithilfe eines automatischen Stoppsystems an einer festen Position auf dem Förderband angehalten. Die Werker müssen eine große Anzahl von SMD-Bauteilen, etwa Widerstände und Kondensatoren, auf jede dieser Leiterplatten setzen. Sind sie fertig, werden die Stopper am Förderband abgesenkt, und die Werker schieben den Werkstückträger zum nächsten Arbeitsplatz. Dort werden die Bauteile automatisch verlötet.

Unser Kunde hatte aufgrund menschlicher Fehler mit einer erheblichen Ausschuss- und Nacharbeitsquote zu kämpfen. Die Werker arbeiteten nicht standardisiert. Oft nahmen sie mehrere Bauteile gleichzeitig in die Hand und setzten sie in beliebiger Reihenfolge auf eine der vier Leiterplatten. Dadurch ließen die Werker häufig Bauteile fallen, die zwischen die Rollen des Förderbands rutschten. Andere Bauteile wurden an der falschen Stelle bestückt oder vergessen und daher gar nicht gesetzt.

Deshalb suchte unser Kunde nach einer Möglichkeit, den Montageprozess zu standardisieren und den Werkern eine feste Reihenfolge für die Entnahme der Bauteile und die Bestückung der Leiterplatten vorzugeben. Das Unternehmen entschied sich, in einem Pilotprojekt an einem Arbeitsplatz zu prüfen, ob die Arkite-Plattform für Werkerassistenz diese Anforderungen erfüllen kann.

Die Arkite-Plattform für Werkerassistenz wurde oberhalb des Arbeitsplatzes am Förderband installiert. Mit dem Distance Calculator von Arkite wurde die optimale Höhe auf Basis der zu erfassenden Fläche des Arbeitsbereichs bestimmt. Der Arbeitsplatz wurde außerdem mit einem Touchscreen ausgestattet. Wir konnten den gesamten Montageprozess vor der Installation per Fernzugriff in unserer Software konfigurieren, auf Basis der Arbeitsplatzkarten. Dadurch ließ sich die Produktionsunterbrechung der Station während der Installation auf ein Minimum beschränken. Die Montage der Sensoren und Projektoren, die Installation des Touchscreens sowie die individuellen Anpassungen des Mappings konnten innerhalb von 8 Stunden abgeschlossen werden.

Die Arkite-Plattform für Werkerassistenz wurde außerdem in das über Barcode-Scanner angebundene MES-System des Kunden sowie in das automatische Stoppsystem des Förderbands integriert.

Nach der Installation führte die Arkite-Plattform für Werkerassistenz den Werker Schritt für Schritt durch den jeweiligen Montageprozess:

• Zu Beginn seiner Schicht wählt der Werker auf dem Touchscreen den Montageprozess aus, den er an diesem Tag ausführen muss;

Hinweis

Bei Bedarf kann der Werker während seiner Schicht jederzeit einen anderen Montageprozess auswählen.

• Erkennt die Arkite-Plattform für Werkerassistenz die Ankunft des Werkstückträgers mit den Leiterplatten auf dem Förderband, startet sie automatisch die Führung durch den Montageprozess;
• In jedem Prozessschritt wird der relevante Bereich auf dem Förderband oder der Greifbehälter mit dem zu montierenden Bauteil mit einer Lichtprojektion hervorgehoben;
• Mit einem Handscanner scannt der Werker das zu montierende Bauteil. Die Arkite-Plattform für Werkerassistenz leitet diese Information an das MES-System weiter.
• Auf dem Touchscreen wird die auszuführende Handlung beschrieben, sowohl als Text als auch mit Bildanweisungen;
• Der über dem Arbeitsplatz montierte 3D-Sensor überwacht und validiert, ob ein Arbeitsgang korrekt ausgeführt wurde. Der kleinste Validierungsbereich betrug 20×20 mm;
• Erst nach erfolgreicher Validierung kann der Werker mit dem nächsten Schritt fortfahren

So stellt die Arkite-Plattform für Werkerassistenz sicher, dass jedes Teil korrekt montiert wird;

• Auf dem Touchscreen wird der Fortschritt der gesamten Montage angezeigt

So stellt die Arkite-Plattform für Werkerassistenz sicher, dass bei der Montage kein einziges Teil vergessen wird.

• Ist der Montageprozess abgeschlossen, sendet die Plattform eine Meldung an das automatische Stoppsystem, und die Stopper am Förderband werden abgesenkt;
• Der Werker schiebt die fertige Leiterplatte zur nächsten Station;
• Erkennt die Arkite-Plattform für Werkerassistenz die Ankunft des nächsten Werkstückträgers, startet sie die Prozessführung automatisch neu.

Die Arkite-Plattform für Werkerassistenz berücksichtigt auch die Erfahrungsstufe des Werkers. Neue Werker erhalten zusätzliche
Anweisungen und Führung, während die Führung für erfahrenere Werker auf das Wesentliche beschränkt ist. So werden erfahrene Werker durch unsere Plattform nicht gebremst, während neue Werker ausreichend Führung erhalten, um ohne ständige Aufsicht selbstständig zu arbeiten.

Während des Montageprozesses erfasst und protokolliert die Arkite-Plattform für Werkerassistenz eine Vielzahl von Daten zu Zykluszeiten, Schrittdauern, Fehlern, Anomalien und Systemstatus.

Diese Informationen werden in Echtzeit im Berichtsmodul des Systems dargestellt und ermöglichen es dem Schichtleiter, den Montageprozess kontinuierlich zu überwachen und bei Bedarf einzugreifen.

Darüber hinaus werden alle Daten an einen Server übertragen, von dem aus die Informationen zur weiteren Analyse verarbeitet werden können, zum Beispiel mit Excel oder BI-Tools. Das liefert Prozessingenieuren wertvolle Anhaltspunkte für die Prozessoptimierung.

Die folgende Tabelle zeigt die offiziellen Ergebnisse aus dem monatlichen Qualitätsbericht der Qualitätsprüfung unseres Kunden, einen Monat nach der Installation der Arkite-Plattform für Werkerassistenz.