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PCB自動ベーキングプロセスとインテリジェントアセット管理

2019/11/18

イントロダクション

 ベーキングオーブンは、通常、プリント回路基板(PCB)を製造における硬化プロセスとして印刷やはんだ付け、そしてコーティングの後によく使用されます。半完成品は、製品やプロセスごとに、異なる焼き付けプロファイルが必要となり、それぞれ異なる長さの時間で段階的な温度で焼き付けされます。従来、ベーキングプロセスは技術者が操作していましたが、問題が発生した場合、基板全体が台無しになってしまい、金銭的損失が大きくなる可能性がありました。さらに、従来のPCBベーキング装置はネットワークやコンピューターに接続されていないため、問題の追跡および特定するための完全な記録がデータベースに保存されませんでした。

 このケースのお客様は、マイクロモジュールやカスタム半導体パッケージ、およびPCBアセンブリのOEMサービスを提供している台湾の電子企業です。この企業はPCBベーキングプロセスの自動化と資産管理の改善を求めオートメーション企業のMiRLE社に協力を要請し、PCBベーキングオートメーションとプロセス監視システムの構築に、アドバンテックのハードウェアとソフトウェアソリューションを使用することを決めました。

 アドバンテックのソリューションを利用することで、PCB生産ラインのベーキングオーブンオペレーターは、事前にベーキングプロファイルを設定してDBに保存し、その後ポータブルスキャナーを使用して、ベーキングの実行を待つ半完成ボードの各バッチのバーコードをスキャンするだけでよくなります。スキャンは、シリアル番号や必要な温度ポートフォリオなど、バッチの対応する生産情報を一覧表示し、システムは自動的にベーキングプロセスを開始し対応するベーキングポートフォリオに従ってさまざまな段階で温度を調整します。ベーキングプロセス全体を通して手動で操作する必要はありません。

 各ベーキングオーブンは、インテリジェントエッジサーバー(Advantechが提供するコンパクトで強力なPC)によって制御および監視されます。このサーバーは、ベーキングプロセスを実装し、今後のレビューのためにすべてのベーキ
ングの実行と詳細を記録します。データはバックエンドサーバーに接続され、会社の製造実行システム(MES)と統合されているため、ベーキングオートメーションと監視システムはIoT対応のインテリジェントオートメーションをベースとするインダストリー4.0製造環境へのオペレーションアップグレードにおける会社の取り組みの重要な基盤となったのです。

アプリケーション要件

 このプロジェクトでは、1台の産業用コンピューターを各PCBベーキングオーブンの側に配置する必要がありました。このコンピューターは、オーブンの制御ユニットに接続され、自動ベーキングプロセスを制御および実行します。システム要件には、データアナライザー、IoTゲートウェイ、およびデータベースの機能を組み合わせたインテリジェントエッジサーバーが必要でした。さらに、エッジサーバーは、少なくとも4つのRS-485シリアルポートを提供できる必要があります。1ポートはバーコードリーダーへの接続用、もう1ポートはオーブン温度コントローラー用、残り2ポートは収集するアドオンデータ収集モジュール用特定のベーキングの実行に関するデータ、および生産フローの計測に使用されます。 

 自動化に加えて、システムにはリモート機器管理も必要だったため、サーバーに機器/デバイス管理ソフトウェアをインストールして、スタッフがすべての操作を理解し、必要に応じて資産管理機能を実行できるようにする必要がありました。ソフトウェアツールには、フィールドオペレーションと企業のManufacturing Execution System(MES)などのバックエンド情報システムとの間のデータ接続を促進するRestful APIが含まれており、Industry 4.0のより高度な統合が可能です。

ソリューション

 このPCBベーキングオートメーションおよび監視制御システムを展開するため、アドバンテックはたくさんのEIS-D120エッジインテリジェンスサーバーユニットを提供しました。サーバーには複数のシリアルポートと驚異的な拡張性があるため、エンドユーザーはフィールド機器デバイス、この場合はオーブンコントローラー、ハンドヘルドバーコードリーダー、Advantech ADAMデータ取得モジュールを接続することができました。 

 各アドバンテック EIS製品には、Advantech WISE-PaaS / DeviceOn IoTプラットフォームがプリインストールされており、システム設計者がデータ取得、インターネットゲートウェイ、リモートモニタリング制御、クラウド接続などのシステム機能を設計および開発するためのIoTデバイス管理ソフトウェアおよびIoTアプリケーション開発ツールを提供しています。また、開発ツールキットに含まれるダッシュボードクリエーターを使用して、高度にカスタマイズ可能なデータ視覚化用ダッシュボードを構成し、他のAPIを使用して他のアプリケーションシステムとの接続を確立してより高いレベルのバックエンド統合を強化できます。

 データの取得と送信のために、Advantech WISE-PaaS / DeviceOnソフトウェアは、システムインテグレーター向けの開発キットを提供し、異種の産業用フィールド通信プロトコルを統一されたIoT言語に容易に変換するプラグインを開発して、システムをさまざまなワークショップや環境を取得し、他の方法では取得が困難なマシンデータを正常に提供します。アドバンテックEISサーバーのこのゲートウェイ機能により、全体的なデータ統合とアプリケーションがインテリジェントな自動化を実現することができます。

利点

  • PCBベーキングプロセスの従来の手作業を自動制御と監視に置き換え、操作における人為的エラーを減らし、生産性と歩留まりを向上します。
  • ベーキングオーブンの動作状態を追跡し、将来のルックアップのために生産情報のトレーサビリティを確立するために、ユーザーがPCBベーキングプロセスのデジタルレコードを生成します。
  • ワークフローと機器管理をより効率的に最適化するために、お客様とMESなどの他の情報システムとのクロスプラットフォーム統合を可能にします。