Как проявляются достоинства и возможности оборудования в условиях реального производства? Какие производственные задачи позволяет оно решать? Насколько удобно в эксплуатации? Стоит ли своих денег? Чтобы ответить на все эти вопросы, нужно общаться с теми, кто использует сборочное оборудование в реальном производстве.
Итак, мы в Гусеве, на сборочном производстве НПО «ЦТС», одной из производственных структур корпорации «Дженерал Сателайт». Цех поверхностного монтажа производит впечатление своим масштабом. Потом замечаешь размеры сборочных автоматов (и их бренд) — и это тоже производит впечатление. Нас сопровождают и отвечают на вопросы технический директор НПО «ЦТС» Богдан Дыван и главный технолог Станислав Лишик.
Что сегодня представляет собой производство НПО «ЦТС»?
С.Лишик (С.Л.): Наше производство начинается с цеха поверхностного монтажа. У нас три практически идентичные линии поверхностного монтажа, поэтому достаточно рассмотреть одну из них. Печатные платы из автоматического загрузчика плат компании NUTEK поступают в лазерный гравировщик (тоже NUTEK), который гравирует 2D-код на каждой плате. Это необходимое условие для заводской системы прослеживаемости, c помощью которой в последующем можно узнать всю "историю жизни" платы на технологических этапах производства. Далее платы поступают в автомат трафаретной печати Horizon 01i компании DEK, где на них наносится паяльная паста. Качество нанесения паяльной пасты контролирует установка автоматической оптической инспекции (АОИ) Symbion P36 компании Orbotech. Если на АОИ обнаружен дефект нанесения пасты, плата идет в буфер и затем — на отмывку. Но такое происходит очень редко.
Затем платы поступают в установщик компонентов Fuji NXT II — это наиболее современная платформа компании Fuji в области SMD Pick&Place-автоматов. Установка модульная, мы используем по 14 модулей в каждой линии. Из них 12 — модули типа М3 (на 20 питателей) и два модуля М6 (на 45 питателей) с возможностью подачи не только с ленты, но и из паллет. Номинальная производительность модулей, в зависимости от установленной головки, до 26 тыс. компонентов в час на модуль. Две линии приобретались в 2008 году, третья линия поставлена в 2010 году.
После установки компонентов платы поступают к конвекционную печь оплавления Ersa Hotflow 3/20. На ее выходе стоит установка АОИ Symbion S36 Orbotech, проверяет уже качество паяных соединений. В итоге мы получаем готовые платы с SMD-компонентами.
Каждую линию обслуживают три оператора, два инженера-технолога обслуживают весь цех. Производительность линии SMD зависит от сложности продукта, сейчас за смену (12 ч) мы производим примерно 2,5 тыс. плат на каждой линии, на каждой плате порядка 600 компонентов. При этом оборудование загружено примерно на 50–60 %, при необходимости мы легко можем увеличить загрузку.
У нас есть автоматический программатор компании BPM Microsystems для прошивки встроенных программ в ИС памяти или в микроконтроллеры. Мало кто из российских производителей может похвастаться подобным устройством. В программаторе реализована подача микросхем с катушек или с паллет и их упаковка либо на катушку, либо на паллету — собственно, его можно использовать и просто для перепаковки. В программаторе четыре слота по четыре каретки, в которые устанавливаются микросхемы, — т.е. одновременно прошиваются 16 ИС. Цикл программирования зависит от типа памяти, сейчас у нас он занимает порядка 4 с.
Платы с установленными SMD-компонентами поступают в цех штыревого монтажа. Здесь вручную устанавливаются все крупные компоненты. Их у нас мало — фактически это разъемы и блоки тюнеров. На производстве есть автоматы компании Universal для автоматической установки радиальных и аксиальных штыревых компонентов, но теперь они не используются — на плате их просто нет. Раньше у нас было 16 радиальных выводных компонентов, но после приобретения третьей линии Fuji мы изменили конструкцию платы, и теперь изделия на 99 % комплектуются SMD-компонентами. Поэтому оставшиеся выводные компоненты мы ставим вручную — специальные модули-установщики под нашу задачу будут экономически неэффективными. По крайней мере, пока.
После установки выводных компонентов платы поступают в машины волновой пайки — у нас две установки Ersa PowerFlow и четыре — компании Vitronics Soltec (три Delta 3 и одна Delta 5). Наиболее совершенные из них — это Vitronics Soltec Delta, с азотным туннелем, что позволяет свести потери припоя до минимума.
После волновой пайки следует визуальный осмотр плат. Если необходимо, происходит доработка. Затем платы направляются на функциональный контроль. Тестеры мы разрабатывали самостоятельно. Сканируется 2D-код платы, результаты теста в привязке к коду платы заносятся в базу данных.
Далее платы поступают на участок финальной сборки. Здесь они устанавливаются в корпуса и передаются на финальное тестирование, где проверяется весь функционал продукта — с помощью оператора, в полуавтоматическом режиме. Затем печатается серийный номер, изделия упаковывают и отправляют на склад готовой продукции.
Всего на производстве трудится около 700 человек, 70 % — на участке сборки в корпуса. Предприятие работает круглосуточно. В сутки сейчас мы выпускаем порядка 10 тыс. изделий. На сборочном участке — шесть одинаковых линий, каждая за смену (12 ч) способна изготавливать до 2 тыс. устройств. То есть при круглосуточной работе этот участок может собирать до 24 тыс. изделий. Цех SMD при текущей загрузке способен производить до 15 тыс. плат в сутки. Так что запасы по производительности у нас велики.
Как реализован контроль качества?
Б.Дыван (Б.Д.): У нас реализовано отслеживание плат в нескольких контрольных точках производства — сканируется штрихкод, данные вносятся в базу данных. Наша база данных позволяет сформировать любой отчет, по каждой плате — на какой установке какие операции плата проходила, за какое время и т.п. Вариантов отчетов очень много. И если мы получим какие-то рекламации, то всегда сможем понять, что случилось с платой и почему.
Перед началом работы компоненты и печатные платы проходят визуальный входной контроль — этим занимается служба качества. Кроме того, проводится и выборочная проверка электрических параметров пассивных компонентов. Изготовитель печатных плат поставляет их нам только после проведения электрического контроля цепей. У нас есть специальная система, которая следит за сбросом компонентов при установке. Мы видим технологические потери на каждом модуле каждой линии, по каждому питателю. И если где-то уровень сброса компонентов превышает заданный порог, это сразу видно, и персонал на это реагирует. Работник службы качества анализирует компоненты или платы, по тем или иным причинам не прошедшие входной контроль или оказавшиеся в технологических потерях. Он решает, нужно ли их списывать, всю информацию заносит в базу данных.
Кроме того, каждый час происходит выборочный контроль одной платы с каждой линии. Для этого используется установка рентгеновского контроля Phoenix|x-ray, в основном мы проверяем качество монтажа BGA-компонентов. Если обнаружен дефект, смотрим уже несколько плат, если дефект на них повторяется — анализируем сам техпроцесс и устраняем проблему.
Мы планируем закупить автоматические системы функционального внутрисхемного тестирования, с зондами типа «ложе гвоздей». В ближайшее время ожидаем поставку вибростенда. Но тут нужно помнить, что мы выпускаем исключительно бытовую технику, поэтому и не проводим климатических испытаний, нам не нужна влагозащита и т.п.
В целом выход годных плат по цеху поверхностного монтажа — 96–97 % в зависимости от сложности платы. На уровне готовой аппаратуры выходной контроль не проходит менее 1 % изделий, это уже в основном связано с механическими проблемами комплектующих. Мы стараемся устранить все ошибки на участке поверхностного монтажа.
Кто готовит операторов оборудования?
C.Л.: Когда завод создавался, в обучении специалистов нам помогало Предприятие Остек. Теперь же мы готовим операторов своими силами.
Как часто технологическое оборудование выходит из строя?
Б.Д.: Машины Fuji очень производительны и надежны. Печи Ersa — да, они иногда выходят из строя. Но все ломается, вечного оборудования не бывает. Тем более, что печи оплавления, которые мы используем, — это «средний класс» в данном сегменте. У компании Ersa, которая входит в ТОР5 производителей, есть и более совершенная продукция, но и имеющиеся печи нас вполне устраивают.
Поэтому, конечно, поломки случаются, но все они своевременно устраняются. По крайней мере, у нас не было аварий, которые привели бы к остановке производства. Модульная платформа сборочных автоматов хороша тем, что даже если какой-то модуль на неделю вышел из строя, его работа перераспределяется между другими модулями. Это не вызывает проблем, поскольку есть запас по производительности.
Кроме того, все линии мы покупали с увеличенным сроком гарантии, у нас гарантия на три года. Поэтому большинство проблем бесплатно устранял поставщик — Остек. Специалисты этой компании проводили и регулярное техническое обслуживание. На одной из линий такие работы проходят прямо сейчас. Однако гарантийный срок заканчивается, теперь обслуживать линии мы будем своими силами — посмотрим, насколько возрастут эксплуатационные расходы. Но в любом случае, у Остека есть представитель в Калининградской области, и если что случится — проблемы будут решены очень быстро.
Случаются ли традиционно российские проблемы, связанные с задержкой сроков поставки запчастей?
С.Л.: Нет. Мы ведем статистику неисправностей, запрашиваем у производителя данные о наиболее проблемных узлах и храним их запас у себя на складе.
Вы используете только бессвинцовые припои?
Б.Д.: На участке SMD-монтажа — только бессвинцовые паяльные пасты, на штыревом монтаже — смешанные технологии, определяемые самими компонентами. Никаких проблем, связанных с бессвинцовыми припоями, мы не испытываем — и никогда не испытывали. Видимо, когда наше производство было запущено, все проблемы такого рода были уже разрешены.
Сколько типов изделий вы выпускаете?
С.Л.: Конечно, у нас есть один основной продукт. Но в целом мы производим порядка 10 разных плат одновременно — в зависимости от плана. Распределением потоков компонентов, потоков продукции у нас занимается специальный отдел планирования. Переход SMD-линии с одного типа платы на другой занимает порядка 40 мин. На участке штыревого монтажа на это требуется порядка 15 мин.
Для ускорения перехода на новые типы компонентов мы используем эмулятор модуля SMT-автомата Fuji (MPA4010). Когда мы начинаем использовать новые компоненты, необходима настройка программы установки — нужно сформировать визуальный образ, что-то подкорректировать и т.п. Благодаря MPA4010 мы можем это делать вне реальной линии, никак не влияя на процесс производства. На этом модуле отрабатывается программа, которая потом загружается в рабочую линию. Это не дешевая установка, но на нашем производстве она полностью окупается.
Б.Д.: Мы постепенно начинаем работать и как контрактный производитель, уже выполняем сторонние заказы. Технологические возможности и запас мощностей производства это вполне позволяют.
Возможен ли выпуск опытных партий на вашем производстве?
С.Л.: Для всех изделий мы сами производим опытные и установочные партии. Сначала разработчики убеждаются в функциональном соответствии изделий. Затем уже мы совместно делаем плату наиболее технологичной, отрабатываем ее.
Б.Д.: Для нас запуск опытных партий — это только вопрос планирования. Они никак не мешают серийному производству. Переход на новые платы занимает порядка двух часов — нужно занести в базу коды новых компонентов, программу для АОИ и т.п. Например, на совершенно новую партию плат в 100 шт. нам нужно порядка 8 часов.
Почему для оснащения производства «Дженерал Сателайт» было выбранно именно такое оборудование? С этим вопросом мы обратились к Евгению Липкину, генеральному директору ООО «Остек-СМТ», который руководил этим проектом со стороны Остека.
Каковы были требования к технологическому оборудованию и критерии его выбора?
В середине 2000-х годов по ряду причин руководство корпорации "Дженерал Сателайт" решило создать собственное производство в России. При этом стояла задача, чтобы экономическая эффективность производства в России оказалась не хуже, чем в Китае.
Проект этот развивался в несколько этапов. Начинался он в Гусеве на арендованных площадях, со среднесерийными производственными линиями, а сейчас корпорация располагает собственным заводом с высокопроизводительным технологическим оборудованием.
Мы участвовали в этом проекте на всех этапах, занимаясь комплексным оснащением участка поверхностного монтажа. Изначально, в 2006 году, производство комплектовалось среднесерийным оборудованием с SMD-автоматами Opal компании Assembleon, с которой мы тогда сотрудничали. Это был первый опыт корпорации "Дженерал Сателайт" по организации производства в России, на этом оборудовании они отрабатывали внутрипроизводственные процессы, инфраструктуру, логистику, готовили персонал. Дальше последовали строительство завода и его оснащение. Изначально поставленное оборудование перестало отвечать задачам корпорации и было продано.
Для нового завода мы поставляли совсем другое оборудование, рассчитанное уже на высокопроизводительное производство. При этом стояла задача оснастить цех поверхностного монтажа "под ключ".
При выборе оборудования специалисты "Дженерал Сателайт" анализировали практически все оборудование необходимого им класса, представленное на мировом рынке. Очень важно, что при этом учитывалась не только цена и производительность, но и полная стоимость владения, включая потребление электроэнергии, воздуха, расходных материалов, число необходимого персонала и т.п. Не меньшее внимание уделялось сервису — ведь производство работает круглосуточно, без выходных. Поэтому для них крайне важны были сервисная поддержка, оперативность реакции, ремонта. Для производства подобного масштаба сервис становится критически важным фактором, поскольку час простоя стоит очень дорого.
Мы предложили свой вариант комплексного оснащения цеха с высокопроизводительными линиями на базе автоматических установщиков компонентов NXT II компании Fuji, поскольку с точки зрения таких показателей, как энергоэффективность, масштабируемость, производительность на единицу площади, альтернативы Fuji просто нет. Этот вариант был не самым дешевым с точки зрения цены единицы оборудования. Однако с точки зрения комплексной стоимости владения он оказался наиболее выигрышным, что во многом и предопределило выбор.
Кроме того, немаловажную роль при выборе сыграл и сервис, который предоставляет Остек. В России не часто приходится работать с производством такого масштаба, поэтому специально для "Дженерал Сателайт" разработали специальную программу сервисной поддержки. Мы брали на себя определенные обязательства по скорости реакции в случае неисправности, по подготовке персонала, поскольку в небольшом городе необходимые кадры нужно обучать с нуля. Разумеется, мы проводим и периодическое техобслуживание — без этого оборудование эксплуатировать нельзя.