Cómo la automatización de software en la fabricación de PCBA ayuda a acelerar la innovación

La fabricación todavía lleva una gran parte de tiempo en el ciclo de la ingeniería eléctrica. Este artículo analiza cómo la automatización impulsada por software y el IIoT pueden ayudar a acelerar el proceso de fabricación.

La industria manufacturera ha experimentado pocos cambios desde la década de 1980. Esto significa que el ciclo de ingeniería, desde el diseño hasta la fabricación, todavía tarda meses o incluso años en completarse, como sucedió hace más de 30 años. Este largo tiempo de respuesta puede sofocar la creatividad de los ingenieros y su capacidad para innovar. Para mejorar este proceso anticuado, los diseñadores y fabricantes buscan la automatización impulsada por software y la Internet industrial de las cosas (IIoT).

Con cientos de dispositivos conectados IIoT trabajando juntos para recopilar y compartir datos, las fábricas se han vuelto más sofisticadas. Combinado con la automatización de software, los fabricantes están aprovechando las redes basadas en IIoT para optimizar sus operaciones, encontrar nuevas eficiencias y, en última instancia, ayudar a fomentar más innovación.

Figura 1. Dentro de las instalaciones de fabricación de PCBA de Tempo.

Uno de esos fabricantes es Tempo, que está trabajando para incluir la automatización de software en sus instalaciones de fabricación de PCBA en un esfuerzo por aliviar el cuello de botella de la creación de prototipos.

El ciclo de diseño, construcción y prueba

Para fabricar prototipos, los fabricantes e ingenieros trabajan juntos en un ciclo de diseño, construcción y prueba (DBT) (Figura 12. En este proceso, el ingeniero primero crea su diseño, envía el diseño al fabricante para que lo construya y, al completar un prototipo inicial, el fabricante envía el producto al ingeniero para que lo pruebe.

Figura 2. El ciclo de diseño, construcción y prueba (DBT) es crucial para el proceso de creación de prototipos.

Cada vez que un ingeniero envía un diseño a través de este ciclo, las ideas se validan, se identifican fallas y se encuentran soluciones. En la búsqueda del ingeniero para construir el mejor producto final, esta secuencia ocurrirá a menudo en un ciclo continuo, produciendo varias iteraciones del prototipo y quemando a través de varios ciclos.

En la fabricación tradicional, este proceso puede prolongarse durante semanas o incluso meses; es particularmente lento en lo que respecta a la fabricación de ensamblajes de circuitos impresos y electrónicos (PCBA).

A diferencia de los ingenieros de software que pueden crear prototipos en segundos o los ingenieros mecánicos que pueden crearlos en horas con impresión 3D, los ingenieros eléctricos sufren una fase de construcción más prolongada y deben esperar varias semanas para que sus prototipos se realicen.

Posibles causas de retrasos

Para los ingenieros eléctricos, las demoras pueden ocurrir por muchas razones diferentes. Por lo general, los errores se producen cuando la información que se envía al fabricante se pierde, se malinterpreta o se cambia incorrectamente. Rectificar estos errores puede aumentar aún más la demora, ya que resolver preguntas y transmitir información puede llevar varios días más. Además, los ingenieros a menudo se quedan en la oscuridad mientras ocurre este proceso, ya que la comunicación entre ingenieros y fabricantes es lenta en el mejor de los casos e inexistente en el peor.

Los procesos tradicionales de fabricación de productos electrónicos se desaceleran aún más debido a la falta de conectividad. A menudo, las máquinas y las personas que componen la fábrica son todas analógicas y desconectadas, lo que hace que las fábricas sean islas de tecnología aislada. Esto no solo ralentiza las operaciones, sino que bloquea a los ingenieros fuera de la fase de construcción del ciclo DBT; sin información sobre el resultado de sus diseños, es más difícil para los ingenieros mejorar su diseño rápidamente para futuras iteraciones.

Para acelerar la fabricación de PCBA y ayudar a los ingenieros eléctricos a iterar en sus diseños más rápidamente, la automatización impulsada por software en las fábricas ofrece una solución.

Las fábricas inteligentes permiten una creación de prototipos más rápida

Con nuevos procesos que aprovechan las redes IIoT y la automatización de software, las fábricas inteligentes están revolucionando el ciclo de fabricación de PCBA tradicionalmente lento.

Por ejemplo, la automatización de software de un extremo a otro crea un "hilo digital" que automatiza el flujo de información desde el diseño del ingeniero hasta las máquinas y las personas en el piso de la fábrica conectada. Esto permite a los ingenieros eléctricos comunicarse directamente con el fabricante durante todo el proceso de construcción, trabajando con ellos para completar el ciclo DBT con más calidad, velocidad y precisión en el ensamblaje de la PCB.

Este tipo de automatización de software y redes IIoT también ayuda a agilizar las operaciones al resolver el problema de la falta de conectividad en las fábricas. Imagine que una fábrica tiene un grupo de robots y personas trabajando juntas en el suelo. Si son analógicos, la comunicación es lenta e ineficaz. Sin embargo, si una fábrica integra dispositivos IIoT en todas sus operaciones, puede configurar, operar y monitorear automáticamente todos los sistemas de control. Algunas fábricas inteligentes también usan IIoT para conectar automáticamente cada sistema y máquina con cada persona que trabaja en la fábrica; esto crea una red circular de conectividad que aporta eficiencia adicional a las tareas diarias.

El nuevo modelo de una fábrica inteligente agiliza aún más las operaciones mediante la recopilación y el intercambio de datos para mejorar continuamente. Por ejemplo, una fábrica inteligente con sensores conectados puede monitorear factores como la temperatura, la humedad, el estado del equipo, el progreso del trabajo y los defectos reportados. Todos estos datos se pueden devolver a los fabricantes para evaluar cómo está funcionando la fábrica y buscar nuevas formas de optimizar el proceso de construcción.

Utilización de la automatización de software en la fabricación de PCBA

Muchas industrias competitivas, incluidas la aeroespacial, la tecnología médica, la industria y la automoción, confían en PCBA. Sin embargo, los fabricantes de PCBA tradicionales no pueden producir prototipos rápidamente, lo que obstaculiza el desarrollo de productos e inhibe la capacidad de los ingenieros para iterar más rápido e innovar más. Al aprovechar la automatización de software y las redes IIoT juntas, los nuevos fabricantes de fábricas inteligentes pueden resolver muchos problemas de los procedimientos tradicionales de fabricación de PCBA que afectan a los ingenieros eléctricos.

Ejemplo de una fábrica inteligente de PCBA en funcionamiento

Tempo ha creado una fábrica inteligente de PCBA que se ejecuta en un hilo digital para conectar la participación del cliente, el procesamiento de pedidos, el abastecimiento de piezas, las operaciones de fábrica y el envío de PCBA terminados en un ciclo continuo. Esto permite a Tempo construir y entregar ensamblajes de placa de circuito impreso de alta complejidad en días en lugar de las semanas típicas de otros fabricantes.

Figura 3. Dentro de la fábrica inteligente PCBA de Tempo.

Al aprovechar el software tanto en el front-end del usuario para cotizaciones y pedidos como en el back-end para las operaciones de fábrica, la fábrica inteligente de Tempo puede crear un flujo de datos transparente e ininterrumpido desde el ingeniero hasta el fabricante y viceversa. Esto ofrece a los ingenieros eléctricos una mejor comprensión del progreso de sus prototipos, acelerando significativamente el ciclo DBT.

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