Como a automação de software na fabricação de PCBA ajuda a acelerar a inovação

A fabricação ainda leva uma grande parte do tempo no ciclo da engenharia elétrica. Este artigo discute como a automação orientada por software e a IIoT podem ajudar a acelerar o processo de manufatura.

A indústria de manufatura viu poucas mudanças desde a década de 1980. Isso significa que o ciclo de engenharia - do design à fabricação - ainda leva meses ou até anos para ser concluído, como fazia há mais de 30 anos. Este longo tempo de resposta pode sufocar a criatividade dos engenheiros e sua capacidade de inovar. Para aprimorar esse processo antiquado, os designers e fabricantes estão buscando a automação baseada em software e a Internet das Coisas Industrial (IIoT).

Com centenas de dispositivos conectados à IIoT trabalhando juntos para reunir e compartilhar dados, as fábricas ficaram mais sofisticadas. Combinado com a automação de software, os fabricantes estão aproveitando as redes baseadas em IIoT para otimizar suas operações, encontrar novas eficiências e, finalmente, ajudar a incentivar mais inovação.

Figura 1. Dentro das instalações de fabricação de PCBA da Tempo.

Um desses fabricantes é a Tempo, que está trabalhando para incluir automação de software em suas instalações de fabricação de PCBA em um esforço para aliviar o gargalo de prototipagem.

O ciclo de projeto, construção e teste

Para fabricar protótipos, fabricantes e engenheiros trabalham juntos em um ciclo de projeto, construção e teste (DBT) (Figura 12. Neste processo, o engenheiro primeiro cria seu projeto, envia o projeto para o fabricante construir e, ao concluir um protótipo inicial, o fabricante envia o produto de volta ao engenheiro para teste.

Figura 2. O ciclo de design, construção, teste (DBT) é crucial para o processo de prototipagem.

Cada vez que um engenheiro envia um projeto por meio deste ciclo, as ideias são validadas, as falhas são identificadas e as soluções são encontradas. Na busca do engenheiro para construir o melhor produto final, essa sequência geralmente ocorre em um loop contínuo, produzindo várias iterações do protótipo e queimando vários ciclos.

Na manufatura tradicional, esse processo pode se estender por semanas ou até meses; é particularmente lento quando se trata de fabricação de componentes eletrônicos e de placas de circuito impresso (PCBA).

Ao contrário dos engenheiros de software que podem criar protótipos em segundos ou engenheiros mecânicos que podem criá-los em horas com impressão 3D, os engenheiros elétricos sofrem com uma fase de construção mais extensa e devem esperar várias semanas para que seus protótipos sejam realizados.

Possíveis causas de atrasos

Para engenheiros elétricos, os atrasos podem ocorrer por diversos motivos. Mais comumente, os erros ocorrem quando as informações enviadas ao fabricante são perdidas, mal interpretadas ou alteradas incorretamente. A correção desses erros pode, então, aumentar ainda mais o atraso, já que a resolução de questões e a transmissão de informações podem levar vários dias. Além disso, os engenheiros muitas vezes são deixados no escuro à medida que esse processo ocorre, já que a comunicação entre engenheiros e fabricantes é lenta na melhor das hipóteses e inexistente na pior.

Os processos de fabricação de eletrônicos tradicionais são ainda mais desacelerados devido à falta de conectividade. Muitas vezes, as máquinas e pessoas que compõem a fábrica são todas analógicas e desconectadas, tornando as fábricas ilhas de tecnologia isolada. Isso não apenas desacelera as operações, mas também bloqueia os engenheiros da fase de construção do ciclo DBT; sem uma visão do resultado de seus projetos, é mais difícil para os engenheiros melhorar seu projeto rapidamente para iterações futuras.

Para acelerar a fabricação de PCBA e ajudar os engenheiros elétricos a iterar em seus projetos mais rapidamente, a automação orientada por software nas fábricas oferece uma solução.

Fábricas inteligentes permitem prototipagem mais rápida

Com novos processos que alavancam redes IIoT e automação de software, as fábricas inteligentes estão revolucionando o ciclo de fabricação de PCBA tradicionalmente lento.

Por exemplo, a automação de software ponta a ponta cria uma "linha digital" que automatiza o fluxo de informações do projeto do engenheiro para as máquinas e as pessoas no chão de fábrica conectado. Isso permite que os engenheiros elétricos se comuniquem diretamente com o fabricante durante todo o processo de construção, trabalhando com eles para concluir o ciclo DBT com mais qualidade, velocidade e precisão na montagem da placa de circuito impresso.

Este tipo de rede IIoT e automação de software também ajuda a otimizar as operações, resolvendo o problema de falta de conectividade nas fábricas. Imagine uma fábrica com um grupo de robôs e pessoas trabalhando juntas no chão. Se forem analógicos, a comunicação é lenta e ineficiente. No entanto, se uma fábrica integra dispositivos IIoT em todas as suas operações, ela pode configurar, operar e monitorar automaticamente todos os vários sistemas de controle. Algumas fábricas inteligentes também usam IIoT para conectar automaticamente todos os sistemas e máquinas com todas as pessoas que trabalham no chão de fábrica; isso cria uma rede circular de conectividade que traz eficiência adicional às tarefas diárias.

O novo modelo de fábrica inteligente agiliza ainda mais as operações, reunindo e compartilhando dados para melhorar continuamente a si mesmo. Por exemplo, uma fábrica inteligente com sensores totalmente conectados pode monitorar fatores como temperatura, umidade, status do equipamento, andamento do trabalho e defeitos relatados. Todos esses dados podem ser devolvidos aos fabricantes para avaliar como a fábrica está operando e procurar novas maneiras de otimizar o processo de construção.

Utilizando Automação de Software na Fabricação de PCBA

Muitas indústrias competitivas, incluindo aeroespacial, tecnologia médica, industrial e automotiva, contam com o PCBA. No entanto, os fabricantes de PCBA tradicionais não podem recuperar os protótipos rapidamente, dificultando o desenvolvimento do produto e inibindo a capacidade dos engenheiros de iterar mais rápido e inovar mais. Aproveitando a automação de software e as redes IIoT juntas, os novos fabricantes de fábricas inteligentes são capazes de resolver muitos problemas dos procedimentos de fabricação de PCBA tradicionais que atormentam os engenheiros elétricos.

Exemplo de uma fábrica inteligente PCBA em funcionamento

Tempo criou uma fábrica inteligente de PCBA que funciona em um segmento digital para conectar o envolvimento do cliente, processamento de pedidos, fornecimento de peças, operações de fábrica e remessa de PCBAs acabados em um ciclo contínuo. Isso permite que a Tempo construa e entregue montagens de placa de circuito impresso de alta complexidade em dias, em vez das semanas típicas de outros fabricantes.

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

Aproveitando o software no front-end do usuário para cotação e pedido e no back-end para as operações de fábrica, a fábrica inteligente da Tempo é capaz de criar um fluxo de dados transparente e ininterrupto do engenheiro para o fabricante e vice-versa. Isso oferece aos engenheiros elétricos uma visão melhor do progresso de seus protótipos, acelerando significativamente o ciclo DBT.

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