Comment l'automatisation logicielle dans la fabrication de PCBA contribue à accélérer l'innovation

La fabrication prend encore beaucoup de temps dans le cycle de génie électrique. Cet article explique comment l'automatisation pilotée par logiciel et l'IIoT peuvent aider à accélérer le processus de fabrication.

L'industrie manufacturière a connu peu de changements depuis les années 1980. Cela signifie que le cycle d'ingénierie, de la conception à la fabrication, prend encore des mois, voire des années, comme il y a plus de 30 ans. Ce long délai d'exécution peut étouffer la créativité des ingénieurs et leur capacité à innover. Pour améliorer ce processus obsolète, les concepteurs et les fabricants se tournent vers l'automatisation pilotée par logiciel et l'Internet industriel des objets (IIoT).

Avec des centaines d'appareils connectés IIoT travaillant ensemble pour collecter et partager des données, les usines sont devenues plus sophistiquées. Combinés à l'automatisation des logiciels, les fabricants tirent parti des réseaux basés sur l'IIoT pour optimiser leurs opérations, trouver de nouvelles efficacités et, en fin de compte, aider à encourager davantage d'innovation.

Figure 1. À l'intérieur de l'usine de fabrication de PCBA de Tempo.

L'un de ces fabricants est Tempo, qui s'efforce d'inclure l'automatisation des logiciels dans ses installations de fabrication de PCBA dans le but d'atténuer le goulot d'étranglement du prototypage.

Le cycle de conception, de construction et de test

Pour fabriquer des prototypes, les fabricants et les ingénieurs travaillent ensemble dans un cycle de conception, de construction et de test (DBT) (Figure 12. Dans ce processus, l'ingénieur crée d'abord sa conception, envoie la conception au fabricant pour qu'il la construise et, après avoir terminé prototype initial, le fabricant renvoie le produit à l'ingénieur pour essai.

Figure 2. Le cycle de conception, construction, test (DBT) est crucial pour le processus de prototypage.

Chaque fois qu'un ingénieur envoie une conception à travers ce cycle, les idées sont validées, les défauts sont identifiés et des solutions sont trouvées. Dans la quête de l'ingénieur pour construire le meilleur produit final, cette séquence se produira souvent dans une boucle continue, produisant plusieurs itérations du prototype et passant par plusieurs cycles.

Dans la fabrication traditionnelle, ce processus peut s'étendre sur des semaines, voire des mois; il est particulièrement lent lorsqu'il s'agit de fabrication d'électronique et d'assemblage de circuits imprimés (PCBA).

Contrairement aux ingénieurs logiciels qui peuvent créer des prototypes en quelques secondes ou aux ingénieurs mécaniciens qui peuvent les créer en quelques heures avec l'impression 3D, les ingénieurs électriciens souffrent d'une phase de construction plus longue et doivent attendre plusieurs semaines pour que leurs prototypes soient réalisés.

Causes possibles des retards

Pour les ingénieurs électriciens, les retards peuvent survenir pour de nombreuses raisons différentes. Le plus souvent, des erreurs surviennent lorsque les informations envoyées au fabricant sont perdues, mal interprétées ou modifiées à tort. La rectification de ces erreurs peut alors augmenter encore le délai, car la résolution des questions et la transmission des informations peuvent prendre plusieurs jours de plus. De plus, les ingénieurs sont souvent laissés dans l'ignorance lorsque ce processus se produit, car la communication entre les ingénieurs et les fabricants est au mieux lente et au pire inexistante.

Les processus de fabrication de composants électroniques traditionnels sont encore ralentis en raison d'un manque de connectivité. Souvent, les machines et les personnes composant l'usine sont toutes analogiques et déconnectées, faisant des usines des îlots de technologie isolée. Non seulement cela ralentit les opérations, mais cela exclut les ingénieurs de la phase de construction du cycle DBT ; sans aperçu du résultat de leurs conceptions, il est plus difficile pour les ingénieurs d'améliorer rapidement leur conception pour les itérations futures.

Afin d'accélérer la fabrication de PCBA et d'aider les ingénieurs électriciens à itérer plus rapidement sur leurs conceptions, l'automatisation pilotée par logiciel dans les usines offre une solution.

Les usines intelligentes permettent un prototypage plus rapide

Avec de nouveaux processus qui exploitent les réseaux IIoT et l'automatisation logicielle, les usines intelligentes révolutionnent le cycle de fabrication traditionnellement lent des PCBA.

Par exemple, l'automatisation logicielle de bout en bout crée un « fil numérique » qui automatise le flux d'informations depuis la conception de l'ingénieur jusqu'aux machines et aux personnes de l'usine connectée. Cela permet aux ingénieurs électriciens de communiquer directement avec le fabricant tout au long du processus de construction, en travaillant avec eux pour terminer le cycle DBT avec plus de qualité, de vitesse et de précision dans l'assemblage PCB.

Ce type de réseau IIoT et d'automatisation logicielle permet également de rationaliser les opérations en résolvant le problème du manque de connectivité dans les usines. Imaginez qu'une usine a un groupe de robots et de personnes travaillant ensemble sur le sol. S'ils sont analogiques, la communication est lente et inefficace. Cependant, si une usine intègre des dispositifs IIoT tout au long de ses opérations, elle peut automatiquement configurer, exploiter et surveiller tous les différents systèmes de contrôle. Certaines usines intelligentes utilisent également l'IIoT pour connecter automatiquement chaque système et machine à chaque personne travaillant dans l'usine ; cela crée un réseau circulaire de connectivité qui apporte une efficacité supplémentaire aux tâches quotidiennes.

Le nouveau modèle d'usine intelligente rationalise davantage les opérations en collectant et en partageant des données pour s'améliorer continuellement. Par exemple, une usine intelligente avec des capteurs connectés partout peut surveiller des facteurs tels que la température, l'humidité, l'état de l'équipement, la progression du travail et les défauts signalés. Toutes ces données peuvent ensuite être restituées aux fabricants pour évaluer le fonctionnement de l'usine et rechercher de nouvelles façons d'optimiser le processus de construction.

Utilisation de l'automatisation logicielle dans la fabrication de PCBA

De nombreuses industries concurrentielles, notamment l'aérospatiale, la technologie médicale, l'industrie et l'automobile, comptent sur PCBA. Cependant, les fabricants traditionnels de PCBA ne peuvent pas transformer rapidement les prototypes, ce qui perturbe le développement des produits et inhibe la capacité des ingénieurs à itérer plus rapidement et à innover davantage. En exploitant ensemble l'automatisation logicielle et les réseaux IIoT, les nouveaux fabricants d'usines intelligentes sont en mesure de résoudre de nombreux problèmes des procédures de fabrication traditionnelles de PCBA qui affligent les ingénieurs électriciens.

Exemple d'une usine intelligente PCBA au travail

Tempo a créé une usine intelligente PCBA qui fonctionne sur un fil numérique pour connecter l'engagement des clients, le traitement des commandes, l'approvisionnement en pièces, les opérations d'usine et l'expédition des PCBA finis en un cycle continu. Cela permet à Tempo de construire et de livrer des assemblages de cartes de circuits imprimés très complexes en quelques jours au lieu des semaines habituelles des autres fabricants.

Figure 3. À l'intérieur de l'usine intelligente PCBA de Tempo.

En tirant parti du logiciel à la fois sur le front-end de l'utilisateur pour les devis et les commandes et sur le back-end pour les opérations d'usine, l'usine intelligente de Tempo est capable de créer un flux de données transparent et ininterrompu de l'ingénieur au fabricant et vice-versa. Cela offre aux ingénieurs électriciens un meilleur aperçu de l'avancement de leurs prototypes, accélérant considérablement le cycle DBT.

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