Необходимые навыки от Хэппи Хольдена. Часть 21: Бережливое производство.

автор Хэппи Хольден (Happy Holden) |

Новый пример Бережливого производства для производства печатных плат [8,9]

Новый завод печатных плат Whelen Engineering в Нью Гэмпшире – прекрасный пример принципов бережливости. В процессе автоматизации потока печатных плат и устранения расточительства, они производят продукцию с нулевым уровнем стоков, то есть являются также и отличным примером экологичного подхода! Эти две вещи идут рука об руку.

Снижение затрат за счет устранения расточительства

Упрощение процесса производства многослойных печатных плат, что видно из Таблиц 1, 2, 3 и 4, убирает 74 этапа процесса, то также нуждается в этапах предварительной очистки и микро-травлении. Дальнейшее сокращение расточительства было выполнено за счет внедрения 17 действий в Таблице 5 и Рис.3. Источник Таблиц 1-6 и Рис.3 указан в ссылке №9.

7 последовательных этапов против 30

 

 

WHELEN Последовательность процесса (внутренний слой)

0

CAM

5

Линейная загрузка/выгрузка

6

Предварительная очистка /R

8

Первичное струйное изображение

15

Травление/R

16

Полосы резиста (Print&Etch)/R

17

Линейная загрузка/выгрузка- движение

20 минут печать и травление внутреннего слоя

R — ополаскивание

11 последовательных этапов против 19

 

WHELEN Последовательность процесса (многослойная)

1

Линейная загрузка

2

Безвыводная схема слоев

3

Медная фольга/препрег

4

Вакуумное покрытие/охлаждение

5

Разбивка слоев

6

Рентгеновское сверление

7

Автозагрузка/выгрузка

8

Обрезка/сверление

9

Автозагрузка/выгрузка – движение

10

Плазменная очистка платы от смолы

11

Движение

 

Таблица 1. Этапы процесса Whelen Engineering для внутреннего слоя и многослойной платы.

Стандартная последовательность процесса для внутреннего слоя

1

САМ

2

Разметка пленки

3

Обработка пленки

4

Проверка пленки

5

Пробивка пленки

6

Загрузка

7

Очистка/ополаскивание

8

Микро травление/ополаскивание

9

Выгрузка

10

Загрузка

11

Нанесение резиста

12

Охлаждение

13

Выдержка

14

Выгрузка

15

Полимеризация

16

Загрузка

17

Разработка /R

18

Травление/R

19

Отслоение/R

20

Выгрузка

21

Загрузка

22

AOI

23

Выгрузка

24

Загрузка

25

Покрытие отверстий

26

Выгрузка - движение

27

Загрузка

28

Очистка /R

29

Окисление /R

30

Выгрузка

Стандартный процесс для многослойной платы

 

1

Загрузка

2

Структура слоев (pap-rel-Cu-PP-Layers-PP-Cu-rel-paper)

3

Вакуумное покрытие /охлаждение

4

Разбивка слоев

5

Обрезка

6

Рентгеновское сверление

7

Загрузка

8

Очистка пластин

9

Выгрузка

10

Загрузка

11

Сверление

12

Выгрузка

13

Инспекция – движение

14

Загрузка

15

Очистка /R

16

Органические наросты /R

17

Очистка платы от смолы перманганатом

18

Перманганата обработка /R

19

Выгрузка – движение

 

Таблица 2. Стандартные этапы процесса для внутреннего слоя и многослойной платы. 20 непрерывных шагов процесса против 63 шагов.

 

WHELEN последовательность процесса (внешний слой платы)

WHELEN последовательность процесс (внешний слой платы) непрерывный

 

Загрузка

 

Выгрузка

1

Очистка от заусениц

 

Поворот на 900

 

Линейная загрузка/выгрузка

20

HASL пост-очистка

2

Проводимый полимер – горизонтальное покрытие медью

19

L/F HASL

 

Линейная загрузка/выгрузка

18

HASL предварительная очистка

3

Предварительная очистка

 

Поворот на 900

 

30 панельный буфер (FIFO)

 

Линейная загрузка/выгрузка

4

Первичное струйное изображение

17

Финальная обработка

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

30 панельный буфер (FIFO)

16

Печать легенды *2 с роботом

5

Покрытие оловом

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

FIFO буфер

15

Разработка паяльной маски

6

Полосы резиста (Print&Etch)

14

LDI с роботом

 

Поворот на 900

 

Линейная загрузка/выгрузка

7

Травление

13

Запекание паяльной маски

8

Полосы резиста (Print&Etch)

12

Покрытие паяльной маски

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

Линейная загрузка/выгрузка

9

Полосы олова

11

Завершающая обработка кислородом (окисление)

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

Линейная загрузка/выгрузка

 

 

10

Окисление – S маска предварительная очистка

105 минут покрытие и травление внешнего слоя платы.

Таблица 3. Этапы процесса Whelen Engineering для внешнего слоя платы.

 

СТАНДАНРТНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА ВНЕШНЕГО СЛОЯ ПЛАТЫ

 СТАНДАНРТНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА внешнего слоя ПЛАТЫ – движение

a

CAM

28

Препрег

b

Нанесение пленки

29

Покрытие медью

c

Обработка пленки

30

Ополаскивание остатков раствора / R

d

Инспекция пленки

31

Кислотный препрег

e

Пробивка пленки

32

Покрытие оловом

1

Загрузка

33

Ополаскивание остатков раствора / R

2

Обработка заусениц

34

Забор со стеллажа /R

3

Выгрузка

35

Загрузка

4

Загрузка

36

Полосы резиста (Print&Etch);

5

Очистка / R

37

Ополаскивание

6

Микро травление / R

38

Травление

7

Катализ

39

Обработка травления /R

8

Ускоритель / R

40

Полосы олова

9

Электролитическое покрытие медью

41

Обработка олова/R

10

Остатки меди/ R

42

Выгрузка  - движение

11

Сушка

43

Загрузка

12

Выгрузка - движение

44

Очистка паяльной маски

13

Загрузка

45

Покрытие паяльной маски

14

Нанесение резиста

46

Обработка паяльной маски

15

Охлаждение

47

Выгрузка

16

Выдержка

48

Загрузка

17

 

Выгрузка

49

Выдержка паяльной маски

18

Полимеризация

50

Выгрузка -движение

19

Загрузка / удаление ПЭТФ

51

 

Загрузка

20

Разработка / R

52

Разработка паяльной маски

21

Выгрузка - движение

53

Выгрузка

22

Загрузка

64

Загрузка

23

AOI

55

Печать легенды

24

Выгрузка - движение

56

Выгрузка - движение

25

Стеллаж

57

Обработка легенды

26

Очистка / R

58

Выгрузка

27

Микро травление / R

59

Загрузка

 

 

60

HASL предварительная очистка

 

 

61

L/F HASL

 

 

62

HASL пост-очистка

 

 

63

Выгрузка

 

Таблица 4. Стандартный процесс внешнего слоя платы.  

 

Действия по сокращению расточительства

Воздействие

Сокращение больших размеров, чтобы увеличить гибкость, снизить запасы

Использования авто загружаемых с одним шпинделем сверл/рутеров для партий из трех панелей.

Авто оптическая безвыводная укладка для ламинирования

Устранение выводов, также как очистка

Плиты приспособления для прессования ПП и сокращение рабочей силы

Струйная печать для первичных изображений

Устранение предварительной очистка, разработчик, очиститель оловянного покрытия, микро травление, предварительное окунание, химические пластины  

Устранение очистителей, микро травки, предварительного окунания, анти-потускнения

Сокращение системы очистки сточных вод и химических выбросов

Струйная печать для легенды

Устранение скрининга или фото процессов.

LDI для паяльной маски

Не требуется оригинал-макет/увеличение регистрации

Проводимая полимерная металлизация

Устранение формальдегида из металлизации медью

Замкнутый процесс полоскового резиста

>$20,000 в годовой экономии от химического использования и обработки

Горизонтальное покрытие Cu водо-нерастворимых анодов

Огромное снижение расточительства и улучшенная толщина допусков. Контроль неровностей позволяет избавиться от микро травления для адгезии.

Роторное кислородное плазменное травление

Убирает необходимость химической очистки растворителями/перманганатом/или плазмой с токсичными газами

Замкнутая система восстановления меди

Убираем химические затраты на травление и дает в результате положительный результат от восстановления 99.99% чистой меди. Также стабилизирует уровень травления до +/- 2%, сокращая выброс аммиака в газоочиститель, и восстановление ополаскивание остатков раствора на протравщике.

 

Преобразование всех первых полосканий до статических драг-аутов и увеличение уровня потока каскадных ополаскиваний для компенсирования меньших каскадов

Снижение IX регенерации на 70%, при этом увеличивая концентрации отходов на 25%. Общее снижение объемов концентрации отходов на 30%

 

 

 

Увеличение температур процессов в ваннах, если это возможно, и восполнение потерь от испарения от остатков раствора

Снижение концентрации объема отходов на 25%

Замкнутый цикл F006 предварительного процесса ополаскивания

Снижение F006 ядовитых отходов на 95%

Нулевой выброс сточных вод

Устранение разрешений, сохранение воды

Устранение выбросов газов и вредных испарений

Герметичные емкости с отрицательным давлением / насадочные колонны на каналах

Снижение количества химикатов, используемых в процессах. Устранение проблем с безопасностью работы с химикатами

Постоянный мониторинг и пополнение химикатов. Использование резервуаров, в которых вещества поставляются от продавца.

 

Таблица 5: 17 действий по снижению затрат (Бережливость) и их влияние.

 

 

Рис.3. а) Свежие химикаты представляют только 40% общих затрат на химические системы; в) станция автоматического дозирования химикатов для процессов; с) постоянный мониторинг и дозирование позволяют достичь наименьшего уровня концентрации химикатов. [7]

Поставка по необходимости (тогда, когда нужно)

За счет устранение очередей, ожиданий и простоев, применяя процесс точно-вовремя (38 шагов) для больших объемов автоматизация Whelen позволяет выполнять партии размером от трех панелей до 50-100. Как видно из Таблиц 1,2,3 и 4 в стандартных процессах производства многослойных плат есть множество точек, создающих очередь (всего 112 этапов), где панель или партия панелей может быть задержана (иногда на часы или дни). За счет сокращения этапов процесса на 66% Whelen процесс внешнего слоя платы занимает всего 105 минут от сверления до финального производства, вместо дней или недель. Стандартизация процессов от изображения через травление позволяет автоматизировать эти процессы в единый непрерывный процесс как для внутренних, так и для внешних слоев.

Цели качества Шесть Сигма – постоянное улучшение

Высокая степень автоматизации сокращает возможности для возникновения дефектов, также, как и рост окисления и загрязнений. Итоговый процесс показывает удивительную эффективность с очень низкими трудовыми затратами. Бережливость в отношении отходов на примере отношения к воде показана в Таблице 6 вместе с ROI (возврат инвестиций) для капитальных вложений. Некоторые из этих систем показаны на Рис.4 и Рис.5.

Таблица 6. Методы химического восстановления для регенерации химикатов, минимизации выбросов отходов и возврат инвестиций для таких систем.

Рис.4 . Ключевые системы восстановления для ионного обмена, испарения, кристаллизации, обратного осмоса и электролиза электролитической меди и олова

Рис.5. Восстановление и регенерация химикатов для процессов, наряду с полной рециркуляции воды, включая герметичную вентиляционную систему, обеспечивающие быстрый возврат инвестиций

ВЫВОДЫ

Пример Whelen Engineering показывает, как принципы бережливого производства могут идти рука об руку с экологическими принципами. Результатами являются снижение затрат (от одной трети до половины затрат в Китае), снижение подготовительно-наладочного времени (от четырех недель до двух дней) и улучшение качества (нет нужны в итоговой инспекции).

Многочисленные семинары и курсы по бережливому производству доступны в сети[8], так как оно является одним из тех навыков, которые идут вместе с тотальным контролем качества и разработке экспериментов. Больше информации по Whelen можно получить, связавшись с Алексом Степински (Alex Stepinski) через I-Connect007.

Ссылки

1.  Survival Is Not Mandatory: 10 Things Ev­ery CEO Should Know about Lean, by Steven Williams.

2.  Practical Applications of Lean Six-Sigma to Drive Cycle Time Reduction, by Kathi Nargi-Toth, The PCB Magazine, October 2015.

3.  Mindtools, Lean manufacturing tutorial

4.  Wikipedia definition of Lean manufactur­ing

5.  Happy's Essential Skills: Design for Manufacturing and Assembly, Part 1, I-Connect007 Daily Newsletter, June 29, 2016.

6.  Goldratt, Eliyahu, The Goal, North River Press, Great Barrington, MA, 1984.

7.  The Art of Service's Lean Manufacturing Toolkit

8.  Whelen Engineering Reduces Cycle Time by Building a New Automated PCB Factory, by Barry Matties and Bryan Bernas, The PCB Maga­zine, October 2015.

9.  The 21st Century PCB Factory-Designed to Eliminate Offshore Cost Advantages, by Alex Stepinski, The PCB Magazine, June 2016.

10. "The Way to Lean." Online webinar, Lean Enterprise Institute.

Источник: iconnect007.uberflip.com

Назад