Từ nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt cho bảng điều khiển công nghiệp

Một nguyên mẫu chức năng là một cột mốc quan trọng thực sự.

Nhưng nó không phải là phê duyệt sản xuất.

Sự khác biệt đó rất dễ bị đánh giá thấp trong các dự án bảng điều khiển công nghiệp. Một nguyên mẫu có thể bật nguồn, giao tiếp với bộ điều khiển, chuyển mạch rơle hoặc vượt qua bài kiểm tra trên băng ghế dự bị khi kỹ sư thiết kế ngồi bên cạnh nó. Sản xuất hàng loạt là một câu hỏi khác: liệu cùng một bo mạch có thể được chế tạo, thử nghiệm, ghi chép và lặp lại trong các điều kiện được kiểm soát mà không cần dựa vào trí nhớ của kỹ sư đó không?

Đối với các bảng điều khiển công nghiệp, việc chuyển từ sản xuất nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt không chỉ là đặt hàng thêm.

Đó là thời điểm mà việc học kỹ thuật phải trở thành kỷ luật sản xuất.

Hội đồng quản trị phải chuyển từ "mẫu này hoạt động" sang "bản dựng này có thể được lặp lại." Đó là lúc nhiều dự án-đến{2}}sản xuất nguyên mẫu trở nên có thể dự đoán được hoặc bắt đầu trôi dạt.

Điều này quan trọng vì bảng điều khiển công nghiệp thường hoạt động bên trong tủ điều khiển, thiết bị tự động hóa, máy tính công nghiệp, mô-đun I/O, cổng, bộ điều khiển nguồn, bảng máy và các thiết bị khác nơi mà độ tin cậy và khả năng lặp lại của hiện trường đóng vai trò quan trọng. Nguyên mẫu có thể chấp nhận các bản sửa lỗi tạm thời,-ghi chú bằng tay và đánh giá kỹ thuật. Sản xuất hàng loạt không nên phụ thuộc vào họ.

Nguyên mẫu chứng minh chức năng. Sản xuất hàng loạt chứng minh khả năng lặp lại.

Việc lắp ráp PCB nguyên mẫu thường là về việc học.

Người mua muốn biết liệu sơ đồ có hoạt động hay không, bố cục PCB có hỗ trợ chức năng mong muốn hay không, liệu phần sụn có thể khởi động bo mạch hay không và liệu phần cứng đầu tiên có thể hỗ trợ xác thực kỹ thuật hay không.

Ở giai đoạn đó, những thay đổi là bình thường.

Một jumper có thể được thêm vào. Một đầu nối có thể được thay thế. Một giá trị điện trở có thể được điều chỉnh. Một tập tin phần sụn có thể được cập nhật. Phương pháp thử nghiệm có thể vẫn tồn tại trong máy tính xách tay của một kỹ sư.

Điều đó có thể được chấp nhận đối với một nguyên mẫu.

Sản xuất hàng loạt có một mục tiêu khác.

Nó cần một quy trình ổn định mà các nhóm sản xuất, chất lượng, mua hàng và thử nghiệm có thể tuân theo. Nếu mỗi đợt vẫn phụ thuộc vào các ghi chú không chính thức, chỉnh sửa bằng lời nói, ảnh-được đánh dấu hoặc các quyết định kỹ thuật-vào phút cuối thì dự án vẫn chưa thực sự chuyển sang trạng thái sẵn sàng sản xuất.

Dòng thực tế rất đơn giản:

Một nguyên mẫu chứng minh rằng thiết kế có thể hoạt động.

Sản xuất hàng loạt chứng minh rằng quá trình xây dựng có thể được lặp lại mà không cần dựa vào các bản sửa lỗi không chính thức, trí nhớ của một kỹ sư hoặc các quyết định-vào phút cuối.

Đóng băng gói thiết kế trước khi nó trở thành mục tiêu di động

Việc dừng thiết kế không chỉ là bước lưu-tệp.

Đó là điểm mà thông tin kỹ thuật trở thành hướng dẫn sản xuất.

Trước khi bắt đầu sản xuất hàng loạt, đối tác EMS không cần phải đoán gói tệp nào là hiện tại. Gói xây dựng được phát hành phải xác định bản sửa đổi PCB, bản sửa đổi BOM, phiên bản chương trình cơ sở, bản vẽ lắp ráp, tệp chọn-và-đặt, ghi chú phân cực, hướng dẫn kiểm tra, quy tắc ghi nhãn và mọi yêu cầu xử lý đặc biệt.

Đối với các bảng điều khiển công nghiệp, điều này quan trọng hơn nhiều nhóm mong đợi.

Việc hiệu chỉnh giai đoạn- nguyên mẫu có thể hiển nhiên đối với kỹ sư thiết kế nhưng lại vô hình đối với quá trình sản xuất. Giá trị thành phần được thay đổi trong quá trình gỡ lỗi có thể không được phản ánh trong BOM. Ghi chú hướng kết nối có thể chỉ tồn tại trong email. Tệp chương trình cơ sở có thể được đổi tên ngẫu nhiên mà không cần kiểm soát phiên bản.

Đây không phải là những vấn đề văn thư nhỏ.

Chúng có thể trở thành rủi ro sản xuất hàng loạt.

Trước khi phát hành, người mua nên xác nhận:

• gói Gerber hoặc ODB++ mới nhất đã được phê duyệt
• bản sửa đổi PCB rõ ràng
• bản sửa đổi BOM phù hợp với bản dựng dự định
• các bản sửa lỗi nguyên mẫu được phản ánh trong các tập tin sản xuất
• ghi chú phân cực và định hướng được ghi lại
• phiên bản phần sụn và phương pháp lập trình được xác định
• nhãn, số sê-ri và quy tắc truy xuất nguồn gốc được thống nhất
• có thể nhìn thấy các yêu cầu xử lý, lớp phủ hoặc đóng gói đặc biệt

Đội ngũ sản xuất không nên xây dựng từ trí nhớ.

Nó nên được xây dựng từ thông tin được phát hành.

Xác thực BOM so với thực tế sản xuất

Một nguyên mẫu thường có thể được chế tạo bằng các bộ phận có sẵn ở thời điểm hiện tại.

Sản xuất hàng loạt cần một kế hoạch tìm nguồn cung ứng có thể hỗ trợ đơn hàng đầu tiên và đơn hàng tiếp theo.

Đối với bảng điều khiển công nghiệp, việc tìm nguồn cung ứng linh kiện ảnh hưởng đến độ ổn định phân phối, tính nhất quán xác thực và hỗ trợ dịch vụ trong tương lai. Khối đầu cuối, rơle, bộ ghép quang, thiết bị nguồn, IC giao diện cách ly, chip giao tiếp, đầu nối công nghiệp và các bộ phận-do khách hàng chỉ định không được thay thế một cách tùy tiện.

Một bộ phận thay thế có thể vừa với diện tích nhưng vẫn ảnh hưởng đến hệ thống dây điện hiện trường, đặc tính nhiệt, khả năng tương thích của chương trình cơ sở, hiệu suất tải hoặc kết quả kiểm tra.

Đây là lý do tại sao việc xác nhận BOM phải diễn ra trước khi lô hàng được xuất xưởng chứ không phải sau khi việc mua sắm đã bắt đầu.

BOM-sẵn sàng cho sản xuất phải làm rõ:

• số bộ phận của nhà sản xuất
• lựa chọn thay thế được phê duyệt
• thành phần quan trọng
• mục đơn{0}}nguồn hoặc mục khách hàng tiềm năng-dài
• các thành phần do khách hàng-cung cấp
• quy tắc phê duyệt thay thế
• mối quan tâm về vòng đời hoặc tính khả dụng
• phần sụn hoặc sự phụ thuộc hiệu chuẩn khi có liên quan

Mục tiêu không phải là làm cho việc tìm nguồn cung ứng trở nên phức tạp.

Mục đích là để tránh tình trạng lô đầu tiên sử dụng một điều kiện vật liệu, lô thứ hai sử dụng một điều kiện khác và không ai có thể giải thích tại sao hiệu suất lại thay đổi.

Trong môi trường tìm nguồn cung ứng hiện tại, người mua đang chú ý nhiều hơn đến tính sẵn có của linh kiện, các lựa chọn thay thế được phê duyệt và rủi ro trong vòng đời. Cách tiếp cận thực tế là xác nhận những gì thực sự có thể được mua với số lượng sản xuất dự định trước khi thiết kế được coi là đông lạnh.

Sử dụng Bản dựng thử nghiệm để đưa ra các giả định về sản xuất

Bản dựng thử nghiệm là cầu nối giữa việc học nguyên mẫu và kỷ luật sản xuất hàng loạt.

Nó không cần phải lớn. Nó cần phải được cấu trúc.

Đối với các bảng điều khiển công nghiệp, bản dựng thử nghiệm có thể xác nhận xem BOM có ổn định hay không, liệu quy trình lắp ráp có thể lặp lại hay không, liệu việc căn chỉnh đầu nối có chấp nhận được hay không, liệu phương pháp thử nghiệm có thực tế hay không và liệu tài liệu có đủ mạnh để sản xuất trong tương lai hay không.

Bỏ qua bước này lúc đầu có thể trông nhanh hơn. Trên thực tế, nó có thể đẩy các vấn đề chưa được giải quyết sang đợt đầu tiên.

Khối đầu cuối được điều chỉnh bằng tay-trong nguyên mẫu có thể trở thành vấn đề hàn hoặc căn chỉnh lặp lại. Một bước phần sụn mà chỉ kỹ sư của người mua mới hiểu có thể trì hoãn quá trình kiểm tra cuối cùng. Thành phần thay thế "đủ gần" trong mẫu có thể thay đổi hiệu suất sau này. Điểm kiểm tra có thể tiếp cận được trên băng ghế có thể trở nên khó tiếp cận sau khi bảng được lắp vào vật cố định hoặc vỏ bọc.

Một bản dựng thử nghiệm tốt không chỉ đơn giản hỏi "Các bảng có vượt qua không?"

Nó hỏi: "Bản dựng này đã tiết lộ điều gì trước khi chúng tôi mở rộng quy mô đơn đặt hàng?"

Câu hỏi đó chính là giá trị thực sự của giai đoạn thí điểm.

Sử dụng FAI để kiểm tra quy trình-ý định sản xuất

Việc kiểm tra điều đầu tiên không được coi là thủ tục giấy tờ sau khi các tấm ván đầu tiên được lắp ráp.

Đối với việc sản xuất bảng điều khiển công nghiệp, FAI giúp xác minh xem liệu-quy trình sản xuất có thể xây dựng bảng theo yêu cầu đã ban hành hay không. Nó không chỉ là kiểm tra xem một bảng có được chấp nhận hay không. Nó đang kiểm tra xem quá trình tương tự có thể tiếp tục hay không.

Bài đánh giá hữu ích-bài viết đầu tiên có thể bao gồm:

xác minh vị trí thành phần

kiểm tra phân cực và định hướng

kiểm tra mối hàn theo cấp chấp nhận quy định

xem xét căn chỉnh đầu nối

chất lượng hàn qua-lỗ

Hình ảnh X{0}}có liên quan đến các mối hàn ẩn

xác nhận lập trình phần mềm

kết quả kiểm tra chức năng

kiểm tra định dạng nhãn và truy xuất nguồn gốc

quan sát liên quan đến cơ khí hoặc vật cố định-

Vấn đề không phải là tạo ra một báo cáo dày đặc vì lợi ích riêng của nó.

Vấn đề là trả lời một câu hỏi thực tế:

Phần còn lại của đợt có thể tiếp tục với các giả định tương tự không?

Nếu việc sản xuất tiếp tục trong khi các câu hỏi-của bài viết đầu tiên vẫn còn bỏ ngỏ thì giá trị của FAI sẽ bị suy yếu.

Kiểm tra lại DFM và DFT sau khi học nguyên mẫu

Thiết kế để sản xuất và thiết kế để kiểm tra không nên dừng lại ở nguyên mẫu đầu tiên.

Trong nhiều dự án, nguyên mẫu cho thấy những gì mà tệp CAD không hiển thị đầy đủ. Đầu nối quá gần với vỏ. Một điểm kiểm tra rất khó để thăm dò. Ghi chú định hướng thành phần không rõ ràng. Đầu nối xuyên lỗ cần có khả năng kiểm soát căn chỉnh tốt hơn. Tiêu đề lập trình bị chặn bởi vật cố định. Một khu vực chuyển tiếp cần được kiểm tra chặt chẽ hơn.

Những phát hiện này sẽ phản hồi lại kế hoạch sản xuất.

Đánh giá DFM trước khi sản xuất hàng loạt có thể xem xét:

• khoảng cách thành phần
• khả năng tiếp cận mối hàn
• sự phân loại
• vị trí kết nối
• thông qua-quy trình thành phần lỗ hổng
• lớp phủ ngăn cách-các khu vực
• khu vực có dòng điện cao hoặc nhiệt
• giải phóng mặt bằng cơ khí
• truy cập làm lại

Đánh giá DFT có thể xem xét:

• truy cập điểm kiểm tra
• truy cập tiêu đề lập trình
• giải phóng mặt bằng cố định
• kết nối cáp kiểm tra chức năng
• tiêu chí đạt/không đạt
• kiểm tra lại quy tắc sau khi làm lại

Vấn đề không phải là thiết kế kỹ lưỡng-mọi bảng mạch.

Một bảng giao diện điều khiển đơn giản có thể chỉ cần làm sạch nhẹ trước khi sản xuất. Một bo mạch có rơle, phần sụn, cổng giao tiếp, hệ thống dây điện trường hoặc các ràng buộc về vỏ thường xứng đáng được xem xét có cấu trúc hơn.

Ranh giới quan trọng.

Căn chỉnh lộ trình lắp ráp trước khi mở rộng đơn hàng

Bảng điều khiển công nghiệp thường là-các tổ hợp công nghệ hỗn hợp.

Họ có thể kết hợp các thành phần SMT với các khối đầu cuối, rơle, máy biến áp, tụ điện lớn, đầu nối nguồn, công tắc, cầu chì, đầu cắm và cổng giao tiếp. Điều đó có nghĩa là việc sản xuất hàng loạt có thể bao gồm việc đặt SMT, hàn nóng chảy lại, chèn qua{1}}lỗ, hàn chọn lọc, hàn sóng, lắp ráp thủ công, kiểm tra căn chỉnh đầu nối và kiểm tra sau{2}}hàn.

Một nguyên mẫu đôi khi có thể được chế tạo thành công-bằng tay ngay cả khi lộ trình sản xuất chưa ổn định.

Sản xuất hàng loạt là khác nhau.

Nhóm EMS cần biết:

• bo mạch chỉ có công nghệ-SMT hay hỗn hợp
• liệu có cần lắp ráp DIP hay xuyên{0}}lỗ hay không
• hàn chọn lọc hay hàn sóng là phù hợp
• những đầu nối hoặc rơle nào cần chú ý căn chỉnh
• liệu có cần sơn phủ, làm sạch hoặc xử lý đặc biệt hay không
• bo mạch sẽ được lắp ráp dưới dạng PCBA rời hay được tích hợp vào mô-đun hoặc vỏ bọc

Đây là lý do vì sao không nên chỉ so sánh báo giá sản xuất theo lô chỉ bằng đơn giá.

Báo giá chỉ bao gồm việc lắp ráp SMT không giống như báo giá bao gồm-công việc xuyên lỗ, hàn có chọn lọc, giả định về thiết bị cố định và kiểm tra chức năng.

Xác định kế hoạch thử nghiệm trước lô sản xuất đầu tiên

Việc kiểm tra trở nên quan trọng hơn khi bảng điều khiển công nghiệp chuyển sang sản xuất hàng loạt.

Một thử nghiệm nguyên mẫu có thể linh hoạt. Một thử nghiệm sản xuất cần phải được lặp lại.

Đối với các bảng điều khiển công nghiệp, kế hoạch kiểm tra có thể cần xác nhận nhiều thứ hơn ngoài hoạt động bật nguồn. Nó có thể cần phải xác minh chuyển mạch rơle, phản hồi I/O, rút ​​dòng điện, giao tiếp, tải chương trình cơ sở, phản hồi cảm biến hoặc hành vi đầu ra trong một điều kiện xác định.

Trước khi sản xuất hàng loạt, người mua và đối tác EMS cần làm rõ:

• chức năng nào phải được kiểm tra
• liệu có cần kiểm tra AOI, ICT, X{0}}hoặc kiểm tra chức năng hay không
• liệu có cần thiết bị cố định, cáp hoặc tải không
• liệu lập trình chương trình cơ sở có phải là một phần của phạm vi EMS hay không
• kết quả nào được tính là đậu hay trượt
• liệu dữ liệu thử nghiệm có cần được ghi lại hay không
• điều gì xảy ra sau khi làm lại
• có cần phải kiểm tra lại không

Thử nghiệm mà chỉ một kỹ sư có thể thực hiện chưa phải là thử nghiệm sản xuất.

Mục tiêu không phải là sử dụng gói thử nghiệm nặng nhất có thể. Mục tiêu là sử dụng một phương pháp thử nghiệm phù hợp với chức năng và rủi ro của hội đồng quản trị.

Coi việc kiểm soát thay đổi là một yêu cầu sản xuất

Kiểm soát thay đổi là nơi khiến nhiều dự án-đến-sản xuất nguyên mẫu trở nên mong manh.

Trong quá trình phát triển nguyên mẫu, sự thay đổi có thể xảy ra. Trong quá trình sản xuất hàng loạt, sự thay đổi phải được nhìn thấy.

Đối với bảng điều khiển công nghiệp, người mua và đối tác EMS phải thống nhất cách xử lý các thay đổi đối với:

• Sửa đổi PCB
• Sửa đổi BOM
• lựa chọn thay thế được phê duyệt
• phiên bản phần mềm
• thủ tục kiểm tra
• cấu hình đầu nối hoặc cáp
• quá trình phủ hoặc làm sạch
• phương pháp đóng gói
• tiêu chí kiểm tra

Một thay đổi nhỏ có thể vô hại. Nó vẫn nên được ghi lại.

Nếu không có khả năng kiểm soát thay đổi, sau này sẽ khó trả lời các câu hỏi cơ bản: Bảng nào đã sử dụng đầu nối cũ? Lô nào đã sử dụng phần mềm cập nhật? Lô nào đã vượt qua bài kiểm tra chức năng sửa đổi? Sự thay thế nào đã được phê duyệt?

Sản xuất hàng loạt không chỉ là làm ra nhiều tấm ván hơn.

Đó là về việc tạo ra các bảng điều khiển.

Xem xét tính sẵn sàng tích hợp trước khi PCBA rời khỏi nhà máy

Các bảng điều khiển công nghiệp hiếm khi hoạt động độc lập mãi mãi.

Nhiều thiết bị sẽ được lắp vào vỏ, mô-đun thanh ray DIN{0}}, tủ điều khiển, cổng, máy tính công nghiệp, bảng điều khiển máy hoặc hệ thống hoàn chỉnh. Ngay cả khi đơn đặt hàng sản xuất đầu tiên chỉ dành cho PCBA cấp bo mạch-, bạn vẫn phải kiểm tra các yêu cầu tích hợp trước khi đưa vào sản xuất.

Người mua nên cân nhắc:

• hướng kết nối
• đường thoát cáp
• định tuyến khai thác
• vị trí lỗ lắp
• giải phóng mặt bằng bao vây
• khả năng hiển thị nhãn
• truy cập điểm kiểm tra sau khi cài đặt
• tiếp đất hoặc tiếp xúc khung gầm
• các bộ phận tạo nhiệt-
• bảo vệ bao bì

Một bo mạch có thể vượt qua quá trình kiểm tra chức năng nhưng vẫn tạo ra các vấn đề về tích hợp.

Ví dụ: đầu nối có thể bị chặn bởi vỏ. Cáp có thể bị kéo vào thiết bị đầu cuối được hàn. Nhãn có thể không đọc được sau khi cài đặt. Điểm kiểm tra có thể không truy cập được sau khi lắp PCBA.

Thành công ở cấp độ hội đồng-không phải lúc nào cũng có nghĩa là sự sẵn sàng-ở cấp độ hệ thống.

Những gì cần được xem xét trước khi sản xuất hàng loạt?

Trước khi chuyển từ nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt cho bảng điều khiển công nghiệp, người mua OEM nên xem xét các mục sau:

Đánh giá này không làm cho mọi dự án trở nên nặng nề hơn.

Nó giúp ngăn chặn các giả định nguyên mẫu bị rò rỉ vào sản xuất.

Tín hiệu ngành: Các chương trình phần cứng công nghiệp đang trở nên đa dạng hơn-được định hướng

Các chương trình phần cứng công nghiệp đang ngày càng có nhiều khả năng định cấu hình, phần mềm-được xác định và định hướng-biến thể.

Điều đó không có nghĩa là mọi bảng điều khiển công nghiệp đều cần một hệ thống sản xuất phức tạp. Điều đó có nghĩa là quá trình chuyển đổi sản xuất nguyên mẫu-sang{2}}lô{3}}cần kỷ luật hơn về kiểm soát sửa đổi, độ ổn định của nguồn cung ứng, bản ghi chương trình cơ sở và thử nghiệm lặp lại.

Tính linh hoạt chỉ hữu ích khi nó không phá vỡ tính lặp lại.

STHL phù hợp ở đâu trong cuộc thảo luận này

Đối với những người mua OEM chuẩn bị chuyển bảng điều khiển công nghiệp từ nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt, Công ty TNHH Công nghệ STHL Thâm Quyến có thể xem xét dự án từTạo nguyên mẫu PCBVàlắp ráp PCBluật xa gần.

Điều đó có thể bao gồm việc kiểm tra các thay đổi ở giai đoạn- nguyên mẫu, mức độ sẵn sàng của BOM, lộ trình lắp ráp, tìm nguồn cung ứng thành phần, lập kế hoạch kiểm tra, đầu vào lập trình chương trình cơ sở, hồ sơ truy xuất nguồn gốc và mức độ sẵn sàng tích hợp trước khi bắt đầu sản xuất hàng loạt.

Mục tiêu là không làm phức tạp hóa mọi công trình.

Một tấm bảng đơn giản không nên bị chôn vùi dưới những bước quy trình không cần thiết. Bảng điều khiển có rơle, chương trình cơ sở, hệ thống dây điện hiện trường, cổng giao tiếp hoặc các đơn đặt hàng lặp lại trong tương lai không được đưa vào sản xuất hàng loạt với các giả định ở cấp độ-nguyên mẫu.

Phần kết luận

Việc chuyển từ nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt bảng điều khiển công nghiệp không chỉ là vấn đề tăng số lượng.

Đó là thời điểm mà việc học kỹ thuật phải trở thành kỷ luật sản xuất.

Các yêu cầu chính là bản phát hành thiết kế rõ ràng, BOM đã được xác thực, các bản sửa lỗi nguyên mẫu đã được ghi lại, lộ trình lắp ráp được xác định, quá trình tìm hiểu bản dựng thử nghiệm, đánh giá bài viết đầu tiên, đánh giá DFM và DFT thực tế, thử nghiệm lặp lại, kiểm soát thay đổi rõ ràng, khả năng truy xuất nguồn gốc và tính sẵn sàng tích hợp.

Đối với người mua OEM, bài học thực tế rất đơn giản: đừng coi nguyên mẫu đang hoạt động là phê duyệt sản xuất tự động. Trước khi bắt đầu sản xuất hàng loạt, hãy đảm bảo bo mạch có thể được chế tạo, kiểm tra, ghi chép và lặp lại trong các điều kiện được kiểm soát.

Cần hỗ trợ chuyển bảng điều khiển công nghiệp từ nguyên mẫu sang sản xuất hàng loạt? Xem lại STHLTạo nguyên mẫu PCBVàlắp ráp PCBhỗ trợ, gửi tập tin của bạn thông quaYêu cầu báo giá, hoặc liên hệ trực tiếp với chúng tôi tạiinfo@pcba-china.com.