Qué es lo que Industry 4.0 ofrece realmente hoy? Ejemplo de reflujo

Industry 4.0 es uno de los más emocionantes desarrollos en la industria de manufactura en décadas. Promete vastas mejoras tanto para los fabricantes como para sus clientes. Para algunas compañías, sin embargo, puede ser abrumador y, puede ser difícil con la información disponible actualmente para entender exactamente cuáles serán los beneficios en las fábricas promedio y, para calcular el retorno de la inversión.

Por lo tanto, puede ser de ayuda llevar la discusión a un nivel tangible y para aislar una pequeña parte de toda la fábrica inteligente de ensamble electrónico, es decir, reflujo.

Durante muchos años, los fabricantes de hornos de reflujo han hecho un gran trabajo mejorando los hornos. Los hornos continúan siendo cada vez más estables y eficientes. El siguiente paso es adquirir, analizar y compartir datos a fin de correr los hornos y toda la fábrica cada vez más efectivamente. Si usted le pregunta a un ingeniero de procesos cual es el trabajo esencial de un horno, eventualmente usted aprenderá que un horno de reflujo necesita soldar el ensamble de acuerdo con las tolerancias o especificaciones de la soldadura en pasta, componentes y el sustrato. Esto puede ser también llamado la ventana de proceso y, es medido con un perfil de tiempo temperatura. Así que podemos pensar que un horno es una “máquina de hacer perfiles.” 

Ahora, los ingenieros y sus clientes quieren saber si los PCBs son producidos en-especificaciones. Así que toman mucho cuidado en seleccionar una combinación de temperaturas y velocidades del transportador para crear el perfil correcto para el PCB, junto con los parámetros para nitrógeno, vacío, flujo de aire y otras variables cuando se requieran. También hacen revisiones puntuales al correr un perfilador manual a través del horno de vez en cuando. Es así como la mayoría de los fabricantes electrónicos operan hoy.

Llega el horno inteligente. Qué es? Cuáles son los beneficios tangibles para el usuario?

Se han escrito volúmenes de Industry 4.0 o tecnologías de horno inteligente pero, ya que esta pieza apunta a discutir los conceptos en términos muy concretos, enfoquémonos primero en lo que la tecnología hará para el fabricante electrónico, Después de todo, las tecnologías inteligentes necesitan servir para un propósito y, los beneficios necesitan superar por mucho la inversión. Al final del tiempo, nos quedan dos componentes: 

1. Eliminar el desperdicio

• Tiempo muerto: De acuerdo a un estudio de IPC, la fábrica electrónica promedio tiene un 37 porciento de tiempo muerto 
• Escrap o retrabajos
• Tiempo: De acuerdo a un estudio reciente, el ingeniero promedio gasta 40 porciento de su tiempo buscando gente, equipo, información y más
• Consumo innecesario de energía
• Tareas manuales
• Cualquier cosa menos que perfección

2. Proporcionar la documentación requerida, tal como rastreabilidad y genealogía

La belleza de muchas de estas nuevas capacidades es que pueden ser medidas y podemos correr análisis de Retorno De Inversión en la inversión en hornos de reflujo. Cada fábrica tendrá un juego único de factores de costo pero la calculadora abajo muestra estimaciones aproximadas para ilustrar como trabaja. La Figura 1 calcula el impacto en esta fábrica en particular cuando se reduce tiempo muerto innecesario en dos horas por semana. El aumento de ganancia anual es €67,000 por línea de producción. Si asumimos una inversión inicial de €20,000 para actualizarse a un horno inteligente, nuestro Retorno De Inversión es de 3.5 meses.

Figura 1. Retorno De Inversión al reducir dos horas de tiempo muerto por semana

La Figura 2 incluye un aumento en rendimiento de primera vez de un 96.0 a un 96.5 porciento. El aumento resultante en la ganancia anual es de €81,000 por línea de producción con un Retorno De Inversión de 2.9 meses.

Figura 2. Retorno de Inversión con reducción de dos horas de tiempo muerto por semana + aumento del rendimiento en 0.5 porciento

Los números lucen muy interesantes ya que representan aumentos en la utilidad por línea por año y, solo hemos calculado un par de los muchos beneficios que las tecnologías de horno inteligente representan. Ahora, qué es esto y cómo funciona? La ejecución actual de la tecnología puede variar de vendedor a vendedor pero, la tecnología de Industry 4.0 incluye los siguientes componentes:   

• Automatización completa
• Transparencia de proceso y rastreabilidad
• Capacidad flexible de producción (rampas y cambios de producción fluidos)
• Conectivdad
• Eficiencia energética
• Análisis de datos
• Aprendizaje automático
• Capacidad de actualización

Hay poco espacio para describir aquí la tecnología en detalle, así que aquí está el resumen ejecutivo.

Optimización del proceso/configuración del horno/cambios fluidos/automatización

Un horno de reflujo tiene billones de recetas alternativas. El software de optimización inteligente hará una exhaustiva investigación de todas ellas (en unos pocos segundos) y seleccionará la óptima basada en criterio del usuario. Por ejemplo, para reducir el tiempo de cambio de modelo en un horno (frecuentemente el horno es la máquina más lenta para cambios en la línea de producción) el software identifica una receta común para un amplio rango de productos o, investigará en diferentes velocidades del transportador mientras mantiene fija la configuración de las zonas de temperatura.

Transparencia del proceso/rastreabilidad/automatización

Sensores integrados en el horno calculan el perfil de cada PCB sobre la marcha y lo comparan a la ventana de proceso establecida. El sistema puede alertar instantáneamente de situaciones fuera de especificación o alertar de un proceso inestable. Imagine tener una cámara de video en su horno siempre encendida. El perfil y datos de la máquina son almacenados. Hay un rastreabilidad completa del proceso para cada PCB individual. Carga y verificación automática del programa se basa en códigos de barra. Se proporciona solución instantánea de análisis de problemas de bajas de rendimiento en la línea.

Conectividad

Datos en tiempo real fluyen a la red de la fábrica y al sistema MES. Una base de datos centralizada permite virtualmente identificación instantánea de datos relevantes y compartirlos y, están accesibles de cualquier parte en cualquier PC o dispositivo móvil autorizado.

Aprendizaje automático

Las bases de datos inteligentes aprenden las relaciones dinámicas térmicas con cada perfil y rápidamente proporcionan sugerencias para configurar el horno aún sin correr un perfil. Empiece a pensar en tirar su perfilador. Oh, acabo de decir eso? No quise decirlo.

Capacidad de actualización

Casi todos los hornos de reflujo instalados hoy en cualquier fábrica pueden ser actualizados para convertirse en un horno inteligente.

Conclusión

Las tecnologías de Industry 4.0 han madurado en algunas áreas al punto donde son asequibles y, proporcionan un valor real a fábricas de todos los tamaños. Embarcarse en este nuevo mundo parecería ser abrumador y lleno de riesgo. Cuando se enfoca en un alcance más pequeño, tal como tecnologías de horno inteligente que incluyen virtualmente todos los bloques principales de Industry 4.0, un fabricante electrónico puede moverse más arriba en la curva de aprendizaje con bajo riesgo y baja inversión.  Beneficios significativos tales como rápido Retorno De Inversión  y clientes felices fluyen rápidamente. Tal vez el más importante beneficio, sin embargo, viene del proceso mismo de implementación. Cada fábrica encontrará obstáculos y aprenderá que trabaja y que no. Por ejemplo, como OT e IT trabajan juntos para una solución segura. Después de unas pocas semanas de implementar tecnologías de horno inteligente, la compañía estará mucho más arriba en la curva de aprendizaje y bien posicionada para asumir el alcance mucho más grande de Industry 4.0.

Para más información, contacte al Presidente de KIC, Bjorn Dahle, 16120 Bernardo Center Dr., San Diego, CA 92127; 858-673-6050; Correo electrónico: bjorn@kicmail.com; Sitio web: www.kicthermal.com.