Zautomatyzowana wizyjna kontrola jakości PCBA. Czy ekonomia może iść w parze z ekologią?
Koszty finansowe, jakie ponoszą firmy w związku z zapobieganiem, wykrywaniem i naprawianiem problemów produktowych związanych z jakością – w uproszczeniu nazywane kosztami jakości – sięgają nawet 15-20% ich rocznych przychodów ze sprzedaży. W przypadku niektórych firm – nawet 40%. Koszty te można drastycznie zmniejszyć poprzez automatyzację procesu wizualnej kontroli jakości, wdrażając system oparty na sztucznej inteligencji. Jednym z takich rozwiązań są maszyny Smart Optical Inspection (SOI) – atrakcyjne ze względów ekonomicznych, ale także ekologicznych.
Wzrost zapotrzebowania na automatyzację w zastosowaniach przemysłowych to trend widoczny na całym świecie. Jak wynika z raportu Allied Market Research, dotyczącego rynku systemów wizyjnych, jego wartość osiągnie w 2027 r. 74,9 mld USD, przy czym średni roczny wzrost w latach 2020-2027 szacuje się na 11,3%. Te liczby świadczą o tym, że wydajny i niezawodny proces montażu to krytyczny aspekt produkcji. To od niego zależy, czy produkt końcowy osiągnie wymagany poziom jakości.
Przewaga dzięki automatyzacji
Dzięki rozwojowi robotyki przemysłowej nastąpił znaczny wzrost automatyzacji i produktywności procesów produkcyjnych, w tym montażowych. Tymczasem jeszcze na początku XX w. kontrola jakości wykorzystująca zmysły człowieka była uważana za jedną z najbardziej wiarygodnych spośród dostępnych metod. Pogląd ten został zakwestionowany w latach 50. – 70. ubiegłego wieku, kiedy zrozumiano, że człowiek jest najsłabszym ogniwem w procesie kontroli jakości. Dlatego jeden z głównych ówczesnych trendów w badaniach nad wizyjną kontrolą jakości koncentrował się na pełnej automatyzacji procesu kontroli jakości i dążeniu do zastąpienia człowieka maszyną. Dziś, nawet w tych branżach, które działają w warunkach wysoko kontrolowanej produkcji – jak np. branża medyczna czy automotive – w procesach, które wykonują ludzie, może dochodzić do pomyłek. Eliminacja błędów ludzkich jest możliwa tylko dzięki całkowitej automatyzacji. Jednak czy tę zawsze da się wdrożyć?
Wizyjna kontrola jakości niejedno ma imię
Dziś zwykle automatyzuje się procesy tam, gdzie jest to opłacalne biznesowo – głównie w przypadku dużych, wielowolumenowych zamówień. Tymczasem w europejskich przedsiębiorstwach na linii montażowej wytwarzane produkty są bardzo często zmieniane – to odróżnia nas od firm chińskich, gdzie dominuje masowa produkcja. – Jeśli mamy do czynienia z zamówieniami niszowymi, niskowolumenowymi, automatyzuje się tylko te procesy, z którymi poradzi sobie klasyczna maszyna. Przygotowywanie dedykowanych rozwiązań jest nieopłacalne biznesowo. W szczególności, jeśli produkcja ma być jednorazowa. Procesy automatyzuje się wtedy, kiedy proces jest stabilny, ustandaryzowany i wysokonakładowy. – tłumaczy Piotr Madej, szef projektu SOI w Fitech.
Alternatywą dla takiego rozwiązania jest urządzenie proponowane przez Fitech – maszyna SOI, wykorzystująca algorytmy sztucznej inteligencji do monitorowania jakości procesu montażu elektroniki. W przypadku SOI konfiguracja programu testowego sprowadza się do „wyklikania” jej na panelu sterownika, co zajmuje średnio 30 minut. Co istotne, maszynę umieszcza się w środku cyklu produkcyjnego. Na czym polega wówczas wizyjna kontrola jakości? – SOI pozwala skrócić czas cyklu produkcji i zredukować koszt naprawy błędów, wykrywając je na wczesnym etapie montażu, gdy ich naprawa jest możliwa niskim kosztem. Stworzono ją także z myślą o weryfikacji komponentów SMD i THT pod kątem Pareto. Co istotne, dzięki dostępnej w chmurze bazie danych algorytmów sztucznej inteligencji, maszyna ciągle samodoskonali proces. – wyjaśnia ekspert z Fitech.
Wizyjna kontrola jakości w trosce o środowisko
Tradycyjna produkcja PCB opiera się na energochłonnych i wysokoemisyjnych procesach. Po zakończeniu cyklu życia produktu, PCB stają się produktem odpadowym. Obecnie istnieje ponad 40 milionów ton globalnych odpadów elektronicznych, a liczba ta co roku wzrasta o 3-5%. Częścią tej sumy są dwa miliony ton płytek drukowanych. – W przypadku produkcji, w której ostatecznie liczy się ilość wyprodukowanych sztuk, wizyjna kontrola jakości PCBA za pomocą maszyny SOI może nie być opłacalna, biorąc pod uwagę czas, w którym człowiek musiałby zareagować na zgłaszany przez maszynę błąd. Natomiast jeśli podczas kontroli okaże się, że np. 1% płytek zawiera błąd, dzięki czemu nie zostaną zlutowane, a później wyrzucone, jako produkt wadliwy, tylko poprawione, przedsiębiorstwo jest w stanie w prosty sposób policzyć, co się bardziej opłaca – ile kosztują poprawki, a ile straty. Mogą to być czynniki czysto ekonomiczne, ale także ekologiczne. – zauważa Piotr Madej.
***
Fitech jest firmą inżynierską z branży high-tech, obecną na rynku europejskim od 25 lat. Dostarczamy zaawansowane rozwiązania do automatyzacji i robotyzacji procesów przemysłowych oraz kontroli jakości produktu dla firm z listy Tier 1, działających w branżach elektronicznej, przemysłowej, medycznej, samochodowej czy oświetleniowej.