PCBA製造におけるソフトウェア自動化がイノベーションの迅速化にどのように役立つか

電気工学のサイクルでは、製造にまだかなりの時間がかかります。この記事では、ソフトウェア主導の自動化とIIoTが製造プロセスの迅速化にどのように役立つかについて説明します。

製造業は1980年代以来ほとんど変化がありませんでした。つまり、設計から製造までのエンジニアリングサイクルは、30年以上前と同様に、完了するまでに数か月から数年かかることを意味します。この長い所要時間は、エンジニアの創造性と革新能力を阻害する可能性があります。この時代遅れのプロセスを改善するために、設計者と製造業者は、ソフトウェア主導の自動化と産業用モノのインターネット（IIoT）に注目しています。

何百ものIIoT接続デバイスが連携してデータを収集および共有することで、工場はより洗練されたものになりました。ソフトウェアの自動化と組み合わせることで、メーカーはIIoTベースのネットワークを活用して運用を最適化し、新しい効率を見つけ、最終的にはさらなるイノベーションを促進しています。

図1。 TempoのPCBA製造施設内。

そのようなメーカーの1つがTempoであり、プロトタイピングのボトルネックを軽減するために、PCBA製造施設にソフトウェア自動化を組み込むよう取り組んでいます。

設計、構築、およびテストのサイクル

プロトタイプを製造するために、メーカーとエンジニアは設計、構築、テスト（DBT）サイクルで協力します（図12.このプロセスでは、エンジニアは最初に設計を作成し、設計を製造元に送信して構築し、完了したら最初のプロトタイプであるメーカーは、テストのために製品をエンジニアに送り返します。

図2。 設計、構築、テスト（DBT）サイクルは、プロトタイピングプロセスにとって非常に重要です。

エンジニアがこのサイクルを通じて設計を送信するたびに、アイデアが検証され、欠陥が特定され、解決策が見つかります。最高の最終製品を構築するためのエンジニアの探求では、このシーケンスは多くの場合、連続ループで発生し、プロトタイプの複数の反復を生成し、いくつかのサイクルで燃焼します。

従来の製造では、このプロセスは数週間から数か月に及ぶ可能性があります。電子機器やプリント回路基板アセンブリ（PCBA）の製造に関しては、特に時間がかかります。

プロトタイプを数秒で作成できるソフトウェアエンジニアや、3D印刷で数時間で作成できる機械エンジニアとは異なり、電気エンジニアはビルドフェーズがさらに長くなり、プロトタイプが実現するまで数週間待たなければなりません。

遅延の考えられる原因

電気技師の場合、さまざまな理由で遅延が発生する可能性があります。最も一般的には、製造元に送信される情報が失われたり、誤って解釈されたり、誤って変更されたりすると、エラーが発生します。これらのエラーを修正すると、質問の解決と情報の中継にさらに数日かかる可能性があるため、遅延がさらに増える可能性があります。さらに、エンジニアとメーカー間のコミュニケーションはせいぜい遅く、最悪の場合は存在しないため、このプロセスが発生すると、エンジニアはしばしば暗闇に置かれます。

従来の電子機器製造プロセスは、接続性がないためにさらに減速します。多くの場合、工場を構成する機械と人員はすべてアナログで接続されていないため、工場は孤立したテクノロジーの島になっています。これにより、運用が遅くなるだけでなく、エンジニアはDBTサイクルの構築フェーズから締め出されます。設計の結果を洞察しなければ、エンジニアが将来の反復のために設計を迅速に改善することはより困難になります。

PCBAの製造を加速し、電気技師が設計をより迅速に反復できるようにするために、工場でのソフトウェア主導の自動化がソリューションを提供します。

スマートファクトリはより高速なプロトタイピングを可能にします

IIoTネットワークとソフトウェア自動化を活用する新しいプロセスにより、スマートファクトリーは従来の遅いPCBA製造サイクルに革命をもたらしています。

たとえば、エンドツーエンドのソフトウェア自動化により、エンジニアの設計から機械や接続された工場フロアの人々への情報の流れを自動化する「デジタルスレッド」が作成されます。これにより、電気技師はビルドプロセス全体を通じて製造業者と直接通信し、製造業者と協力してPCBアセンブリの品質、速度、精度を向上させてDBTサイクルを完了することができます。

このタイプのIIoTネットワークとソフトウェアの自動化は、工場での接続性の欠如の問題を解決することにより、運用の合理化にも役立ちます。工場にロボットのグループと人々が床で一緒に働いていると想像してください。それらがアナログの場合、通信は遅く、非効率的です。ただし、工場がIIoTデバイスを運用全体に統合する場合、さまざまな制御システムすべてを自動的に構成、運用、および監視できます。一部のスマートファクトリーは、IIoTを使用して、すべてのシステムとマシンを工場フロアで作業するすべての人に自動的に接続します。これにより、接続の循環ネットワークが作成され、日常のタスクがさらに効率化されます。

スマートファクトリの新しいモデルは、データを収集して共有することで運用をさらに合理化し、継続的に改善します。たとえば、センサーが全体に接続されているスマートファクトリは、温度、湿度、機器のステータス、作業の進行状況、報告された欠陥などの要因を監視できます。次に、このすべてのデータをメーカーに返して、工場がどのように稼働しているかを評価し、ビルドプロセスを最適化する新しい方法を探すことができます。

PCBA製造におけるソフトウェア自動化の利用

航空宇宙、医療技術、産業、自動車を含む多くの競争の激しい産業は、PCBAに依存しています。ただし、従来のPCBAメーカーは、プロトタイプを迅速にターンアラウンドすることができず、製品開発のボトルネックになり、エンジニアがより速く反復し、より多くのイノベーションを起こす能力を阻害します。ソフトウェア自動化とIIoTネットワークを一緒に活用することで、新しいスマートファクトリーメーカーは、電気技師を悩ませている従来のPCBA製造手順の多くの問題を解決できます。

作業中のPCBAスマートファクトリーの例

Tempoは、デジタルスレッド上で実行されるPCBAスマートファクトリーを作成し、顧客エンゲージメント、注文処理、部品調達、工場運営、および完成したPCBAの出荷を1つの連続したサイクルに接続します。これにより、Tempoは、他のメーカーに通常見られる数週間ではなく、数日で複雑性の高いプリント回路基板アセンブリを構築および提供できます。

図3。 TempoのPCBAスマートファクトリーの内部。

Tempoのスマートファクトリーは、見積もりと注文のためのユーザーフロントエンドと工場運営のためのバックエンドの両方でソフトウェアを活用することにより、エンジニアからメーカーへ、そしてまた戻ってくる、透過的で途切れのないデータフローを作成できます。これにより、電気技師はプロトタイプの進捗状況をより正確に把握できるようになり、DBTサイクルが大幅に加速されます。

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