Brevet FR2800971A1 — publié le 20010511

La présente invention a pour objet un système de gestion d'une unité d'implantation automatique de composants électroniques. II se rapporte d'une manière générale au suivi des bobines de composants dans le magasin et sur les machines d'implantation de composants sur les cartes électroniques et est destiné à assurer la gestion des informations concernant les flux de bobines en production. Le système est surtout destiné à gérer les bobines de composants, mais peut aussi gérer les composants à forte valeur et les circuits imprimés. La fabrication en grande série de cartes électroniques nécessite d'implanter et de souder rapidement les composants sur les circuits électroniques. Cette opération est réalisée par des machines automatisées sur les lignes de production des fabricants de cartes électroniques. Un atelier de fabrication de cartes électroniques comporte une ou plusieurs lignes de production, une ligne est généralement composée 2 ou 3 machines d'implantation suivies d'un four de soudage. Sur chaque ligne fabrique les lots de cartes d'un même type, par ordre de fabrication. La durée de production d'un ordre de fabrication peut être très variable en fonction du nombre de cartes et de la complexité d'implantation et peut varier de quelques minutes à plusieurs heures. Ces machines implantent automatiquement en fonction d'un programme de fabrication les différents composants du lot de cartes à fabriquer. Les composants peuvent être de tailles variées et chers (circuits intégrés) ou bon marché (résistances, diodes, capacités). Ce sont en général des composants de surface (CMS) qui peuvent être implantés sur les 2 faces du circuit électronique et qui sont collés à l'implantation avant d'être soudés. Les machines d'implantation automatique ont une ou plusieurs têtes d'implantation équipées de plusieurs buses d'aspiration qui viennent prélever le composant par aspiration sur une bobine de composants et le positionnent à l'emplacement prévu sur le circuit. Ces machines sont alimentées en composants par des bobines qui comportent chacune quelques milliers de composants d'un seul type. En début de fabrication les bobines pleines provenant magasin sont montées manuellement dans des chargeurs ("feeders"), eux-mêmes placés sur les deux tables d'alimentation de la machine. En amont des lignes de production se trouve le stock de bobines pour préparer les chargeurs. En fonction des programmes de production, bobines de composants sont sorties du magasin et sont montées sur les chargeurs par des préparateurs. Les chargeurs équipés de bobines pleines sont rangés sur des chariots aux mêmes emplacements que ceux qu'ils occuperont sur les tables des machines d'implantation. Les chariots sont ensuite conduits au pied des machines. Chaque machine d'implantation est contrôlée et alimentée en bobines de composants par un opérateur de fabrication. Celui-ci alimente la machine en montant les chargeurs de bobines pleines, préparés sur les chariots, sur la table de la machine à des emplacements déterminés par le programme de fabrication. En fin de fabrication les bobines partiellement utilisées sont réintégrées dans le stock du magasin. Le système selon la présente invention a pour objectif de permettre - Un suivi rigoureux des entrées/sorties en d'obtenir une limitation des pertes et leur repérage. - Un comptage des composants permettant de connaître l'état du stock à tout moment avec une précision supérieure à 99% dans l'état actuel des choses. - Une traçabilité des bobines en tous points temps réel, de l'entrée au magasin jusqu'aux lignes de machines d'implantation, afin de pouvoir réduire au minimum le stock de l'unité de fabrication, cette traçabilité permettant, en cas de composants défectueux à l'origine de défauts de fonctionnement de cartes sorties de production, de retrouver le numéro du lot et la date livraison des composants incriminés à l'entrée du magasin de masse de l'usine, qui correspond à un indispensable "suivi qualité" des fournitures extérieures depuis l'entrée magasin jusqu'aux tests après fabrication. - La suppression des coûts de comptage manuel des bobines réintégrées. - Toute la préparation des chariots est gérée par le système, notamment par les ordres de préparation, d'où une meilleure productivité de l'ensemble du magasin avancé. - Gestion des bobines fractionnables utilisées en plusieurs lieux de fabrication ("multiuses" ). - Gestion de la quarantaine (bobines mises de côté pour diverses raisons). Ce système est constitué de quatre types de postes de travail équipés de micro-ordinateurs de bureau en réseau : poste gestion magasin pour l'enregistrement de l'arrivée ou de la sortie des bobines, poste préparateur utilisé pour la préparation des chargeurs et des chariots destinés à l'alimentation des machines d'implantation, poste fabrication assurant le comptage des composants consommés par les dites machines, et poste réintégration magasin pour enregistrer les bobines vides ou partiellement utilisées et pour étiqueter ces dernieres avec le nombre de composants restants, chaque poste comportant au moins lecteur de code barre permettant de lire des étiquettes prévues sur chaque bobine. Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, la figure 1 représente le schéma d'une unité d'implantation automatique de composants électroniques. Le système illustré sur la figure 1 a pour principal objectif de gérer en temps réel les bobines 1, 1' de composants pour permettre à tout instant de savoir où se trouvent dans le magasin M et l'atelier de fabrication F bobines par type de composants et combien de composants de chaque type elles contiennent. Le système réalise les 3 fonctions principales suivantes: 1. Gérer en temps réel les bobines de composants vides 1, pleines 1' ou partiellement utilisées 2 dans le magasin M et sur les lignes de production pour connaître à tout instant l'état du stock de bobines en magasin et en production. Cette fonction consiste à réceptionner ou à réintégrer les bobines 1' en magasin, à les sortir du magasin, à créer des bobines fractionnables 2 utilisées en plusieurs lieux de fabrication ("multiuse"), à entrer et sortir les bobines de quarantaine Q. 2. Suivre les bobines par unité de conditionnement (bacs ou chariots) depuis la préparation des chargeurs jusqu'à la zone de production, qui entraîne la genération des ordres de préparation des chargeurs 3 et des chariots 4. 3. Compter les composants consommés sur les bobines à partir des informations fournies par les machines d'implantation et déterminer le nombre de composants restant sur les bobines réintégrées en tenant compte d'un coefficient K de perte par type de composant. Le système de gestion des bobines est basé sur des postes de travail correspondant aux différents utilisateurs et constitués à partir mi cro-ordinateurs 10 de bureau comportant chacun un écran couleur, un clavier standard, carte coupleur Ethernet ainsi qu'un logiciel spécifique réalisant les fonctions propres au poste considéré, tous les micro ordinateurs étant reliés entre eux par un reseau de communication RC. Les postes de travail sont de quatre types différents - Poste fabrication PF couplé sur chaque machine d'implantation 7, assurant le comptage des composants consommés par type, par emplacement et par bobine sur la machine. Le poste de fabrication PF est équipé d'un micro ordinateur 10 comportant 2 liaisons série RS232 et un câble de raccordement à la sortie informations de la machine d'implantation 7 permettant le comptage des composants consommés à partir des informations délivrées par les machines, ainsi que d'un lecteur d'étiquettes 11 à code barre couplé par fil sur une entrée série du micro ordinateur - Poste préparateur PP utilisé pour la préparation des chargeurs 3 et des chariots 4, et le suivi des bobines 1 d'une zone à une autre, ce poste étant équipé d'un lecteur d'étiquettes 11'à liaison radio. - Poste réintégration magasin PR situé dans une zone dite "retour ligne "utilisé par les magasiniers pour étiqueter et réintégrer dans le magasin les bobines 1 partiellement utilisées avec le nombre de composants restants. Compte tenu du nombre de bobines réintégrées par jour ce poste est equipé de 2 lecteurs code barre à liaison radio. Le poste PR est pourvu d'une imprimante spéciale 12 d'étiquettes à code barre, couplée au micro ordinateur 10. Pour que le système de gestion des bobines fonctionne il est nécessaire que les bobines vides 1 reviennent dans la zone retour ligne R pour être enregistrées avant d'être jetées. - Poste gestion magasin PM utilisé par le gestionnaire pour entrer les bobines neuves dans le stock du magasin, sortir les bobines du magasin, mettre les bobines en quarantaine et suivre les bobines en production. Ce poste gère la base de données des bobines et des consommations de composants et est équipé de deux ou trois lecteurs code barre 11' à liaison radio pour que plusieurs magasiniers puissent travailler simultanément. Ce poste pourra aussi jouer le rôle de poste de réintégration. Le poste PM est équipé d'une imprimante spéciale 12 d'étiquettes à code barre et d'une imprimante format A4 13 couplées au micro ordinateur 10. Les bobines pleines l'arrivent étiquetées à la reception magasin M, elles sont enregistrées et sont aiguillées soit vers les armoires de stockage S, soit vers la zone de préparation P pour préparer les bacs de montage des chargeurs 3, soit vers la zone dite "double bac" D. Les chariots 4 de la zone "double bac" vont directement sur les machines d'implantation 7, quand un chariot est vide il revient dans la zone "double bac" pour être rempli du même assortiment de bobines. Si les bobines 1' livrées ne comportent pas d'étiquette, le magasinier saisit au clavier les références et fait éditer les étiquettess code barre sur l'imprimante spéciale 12. En zone préparation P les bobines sont montées sur les chargeurs vides 3 venant des armoires chargeurs. Toujours en zone préparation les chargeurs montés 3' sont placés sur des chariots 4 aux emplacements qu'ils occuperont sur la table de la machine d'implantation 7, en fonction d'un ordre de fabrication émis par le service fabrication de l'usine. Les chariots équipés des chargeurs montés 3' sont amenes dans une zone d'attente A où ils sont regroupés avec les autres composants nécessaires à la production d'un lot de cartes électroniques tels que composants forte valeur 5 et circuits imprimés 6. L'ensemble est ensuite envoyé en tête de la ligne de production qui va produire le lot de cartes correspondant à un ordre de fabrication. En fin de production les bobines 1' partiellement utilisées montées sur chargeur 3' ou non, les chargeurs vides 3, les bobines vides 1, reviennent en zone "retour ligne" R. Les bobines partiellement utilisées sont ré-étiquetées et rangées dans les armoires de stockage S, les chargeurs montés 3' et les chargeurs vides 3 sont rangés dans des armoires chargeurs en zone préparation feeders P, les bobines vides 1 sont répertoriées avant d'être jetées. Les bobines défectueuses ou certaines bobines que veut réserver peuvent être sorties du stock utilisable pour être mises en zone de "quarantaine" Q. Pour assurer la traçabilité des bobines 1, 1' à chaque étape de la production, chaque bobine comporte une étiquette à code barre sur laquelle figure son numéro d'identification, la référence des composants et le nombre initial de composants qu'elle contient. A chaque déplacement de zone d'une bobine, l'utilisateur (magasinier ou préparateur) doit lire avec un lecteur code barre le numéro d'identification de la bobine auquel est associée, par lecture code barre, l'adresse (zone, bac, chariot, emplacement armoire) où elle est rangée. Pour faciliter la lecture de l'adresse dans n'importe quelle zone les lecteurs de code barre 11' sont portables la transmission des informations vers les micro ordinateurs se faisant par liaison radio. Toutes les informations entrées dans le système peuvent être soit lues avec un lecteur code barre 11, 11 ', soit saisies au clavier du poste de travail. Les informations de gestion des bobines sont enregistrées en temps réel dans une base de données gérée par le poste magasin PM, les informations reçues des machines d'implantation 7 sont stockées et traitées sur les postes de fabrication PF avant d'être enregistrées dans la base de données. A partir du nombre composants consommés fourni par la machine d'implantation 7, le système calcule nombre de composants consommés corrigé des pertes par un coefficient K Nombre consommé = Nombre machine * K Ce coefficient K, associé à chaque type de composant dans un fichier du programme de fabrication, permet de tenir compte des pertes de composants dues aux manipulations dehors de la machine (création de bande amorce) et éventuellement d'autres pertes de composants dues à la machine d'implantation 7 dans le cas où cette dernière ne réalise pas un comptage complet de composants sur toutes les cartes d'un même ordre de fabrication, il ne peut être évalué que de manière statistique par type de composant. Si ce coefficient K est correctement évalué, le pourcentage d'erreur sur le nombre de composants consommés, calculé de cette façon, est certainement inférieur à 1 %. Mais les coefficients K peuvent être calculés à partir des informations de la base de données. Sur une duree suffisamment longue pour que la consomma tion de composants d'un type donné soit importante (par ex : 100 000 composants, soit environ 20 bobines) le rapport entre le nombre de composants consommés par les machines NCM et le nombre de composants utilisés NCU permettra de déterminer avec précision le coefficient K = NCU/NCM pour ce type, certainement avec une précision bien meilleure 1 % le taux de pertes actuel. Les coefficients K sont saisis par le gestionnaire dans la table des programmes de fabrication à partir d'évaluations statistiques du taux de pertes pour ce type de composant. En fin de fabrication une fois les calculs faits, le poste de fabrication PF transmet les résultats à la base de données du poste magasin PM. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des systèmes similaires. REVENDICATIONS 1 . Système de gestion d'une unité d'implantation automatique composants electroniques, destiné à permettre le suivi des bobines de composants dans le magasin et sur les machines d'implantation de composants sur les cartes électroniques, et à assurer la gestion des informations concernant les flux bobines en production, caractérisé en ce qu'il permet la gestion en temps réel du flux bobines (1, de composants grâce à quatre types de postes de travail constitues à partir de micro-ordinateurs (10) de bureau reliés entre eux par un réseau communication (RC) : poste gestion magasin (PM) destiné à enregistrer l'arrivée ou la sorties des bobines (1, 1') et suivre lesdites bobines en production, poste préparateur (PP) utilisé pour la préparation des chargeurs (3) et des chariots destinés à l'alimentation des machines d'implantation (7), poste fabrication (PF) couplé sur chaque machine d'implantation assurant le comptage des composants consommés par ladite machines, et poste réintégration magasin (PR) utilisé par magasiniers pour enregistrer les bobines (1, 1') vides ou partiellement utilisées pour étiqueter ces dernières avec le nombre de composants restants. 2 . Système selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que les postes gestion magasin (PM), préparation (PP), fabrication (PF) et réintégration magasin (PR) sont tous équipés d'au moins lecteur de code barre (11, 11') à liaison par fil ou par radio avec le micro ordinateur (10) permettant de lire des étiquettes d'identification prévues sur les bobines (1, 1'). 3 . Système selon l'une quelconque des revendications précéden tes, se caracterisant par le fait que les postes gestion magasin (PM) et réintégration magasin (PR) sont tous deux équipés d'une imprimante spéciale (12) d'étiquettes à code barre, couplée au micro ordinateur 10, les étiquettes étant destinées à être collées sur bobines (1, 1') pour les caractériser. 4 . Système selon l'une quelconque des revendications préceden- tes, se caractérisant par le fait qu'il est prévu une zone quarantaine (Q) ' sont déposées et décomptées du stock utilisable les bobines (1') défectueuses ou certaines bobines que l'on veut réserver. 5 . Système selon l'une quelconque des revendications préceden- tes, se caractérisant par le fait que le nombre de composants consommés est déterminé à partir d'informations délivrées par les machines d'implantation (7) au moyen d'une liaison reliée au micro-ordinateur (10) du poste de fabrication (PF). 6 . Système selon la revendication 5, se caractérisant par le fait que le nombre de composants consommé est calculé avec un coefficient K de correction des pertes tel que Nombre de composants consommé = k*Nombre fourni par machine d'implantation, le coefficient K pouvant être différent pour chaque type de compo sant. 7 . Système selon l'une quelconque des revendications précéden tes, se caractérisant par le fait que les informations de gestion des bobines sont enregistrées en temps réel dans une base de données gérée par le poste magasin (PM), les informations reçues des machines d'implantation (7) étant stockées et traitées sur les postes de fabrication (PF) avant d'être enregistrées dans la base de données. 8 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, se caractérisant par le fait que les coefficients K de correction des pertes sont calculés à partir des informations de la base de données sur une durée suffisamment longue pour que la consommation de composants d'un type donné soit importante.