ربات ها و اتوماسیون در تولید برد الکترونیک

یک شرکت تولید کننده پیشرو در حوزه­ی ربات در ژاپن به نام FANUC، دارای یک مجتمع 22 کارخانه ای است که در آن از مفهوم تولید "lights-out" برای ساخت محصولات خود استفاده می کنند به معنی تولید با دخالت بسیار کم یا بدون دخالت انسانی.با استفاده از این رویکرد، شرکت FANUC از ربات های صنعتی خودکار خود برای ایجاد بیش از 22000 ربات جدید در ماه برای مشتریانی مانند اپل، تسلا و سایر شرکت ها استفاده می کند.اتوماسیون و ربات ها در صنعت تولید الکترونیک می توانند جایگزین کارگران انسانی شوند و طیف وسیعی از وظایف را به سرعت و کارآمدتر انجام دهند. امروزه ربات ها فعالیت های زیادی از جمله ساخت نیمه رسانا، بسته بندی، برداشت و جاگذاری، لحیم کاری، و آزمایش بصری و فیزیکی و بسته بندی را انجام می دهند.در مزیت این روش این است که ربات ها می توانند بدون نیاز به چراغ و روشنایی، تهویه مطبوع، استراحت و غذا، روزهای تعطیل و سایر شرایطی که کارگران انسانی نیاز دارند، کار کنند.امروزه ربات های خودکار، پتانسیل بالایی در تولید لوازم الکترونیکی دارند. حوزه های کاربرد معمول شامل ساخت قطعات، انتخاب قطعه و قراردادن آن، مونتاژ اجزای ریز مینیاتوری روی برد PCB ها، استفاده از چسب، بازرسی، آزمایش، بسته بندی و موارد دیگر است.· چرا تولید (برد) الکترونیک را خودکار کنیم؟فرایند تولید لوازم الکترونیکی به طور فزاینده ای پیچیده تر می شود زیرا اندازه قطعات و مدارها همچنان در حال کوچک شدن است. تراکم بالای قطعات، گام های کوچک، لایه های متعدد و قطعات کوچک و ظریفی که نیاز به قرارگیری دقیق دارند، تنها چند مورد از مشکلاتی است که سازندگان هنگام ساخت محصولات با آن مواجه می شوند.چنین مسائلی احتمالاً چالش هایی را ایجاد می کند که می تواند سرعت مونتاژ و سپس آزمایش محصولات را کند کند.همچنین، ماهیت ظریف مدارها نیاز به مراقبت بیشتری دارد، اما حتی با این وجود، احتمال خطا، اتلاف و ناکارآمدی وجود دارد.با افزایش رقابت و افزایش تقاضا برای خصوصیات و محصولات جدید، تولیدکنندگان باید به دنبال راه های خلاقانه و کارآمد باشند.به طور کلی، اتوماسیون و خودکار سازی، کیفیت محصولات و فرایندها را بهبود می بخشد و هزینه های عملیاتی و تولید را کاهش می دهد. هنگامی که این امر به خوبی اجرا شود، هزینه های تولید کمتر می شود و تولید کنندگان می توانند این مزیت را به مشتریان خود منتقل کنند (هزینه فروش کمتر).تقریبا در تمام مراحل چرخه تولید الکترونیک، ربات های خودکار، می توانند استفاده شوند. از جمله زمینه های اصلی می توان به جابجایی مواد و اجزاء، خطوط مونتاژ، اچینگ، بازرسی، آزمایش و موارد دیگر اشاره کرد.از آنجایی که بیشتر این تست ها تکراری هستند، ربات ها می توانند با کاهش تعداد کارمندان و در عین حال افزایش زمان تولید و کاهش خطاها و اتلاف، هزینه های نیروی کار را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.· کار با اجزای ظریف:با استفاده از حسگرها و سایر فناوری ها، ربات ها می توانند اجزای سازنده (ی برد) را انتخاب کرده، برداشته و دقیق کنار هم قرار دهند، مجموعه های فرعی، کانکتورها، صفحه نمایش و سایر قطعات ظریف را بسازند.سایر وظایف ربات های خودکار شامل جابجایی و پر کردن و پوشش دقیق PCBها، اعمال درزگیرها، چسب ها علاوه بر بازرسی و آزمایش بردها و سیستم های کامل است.به طور کلی، ربات های خودکار از کوچک سازی نیز پشتیبانی می کنند، زیرا می توانند اجزای بسیار کوچک تری را با خیال راحت مدیریت کنند، آن ها را دقیقاً در جایی قرار دهند که انسان ها نمی توانند به صورت دستی انجام دهند یا زمان بسیار بیشتری برای انجام این کار نیاز است (بدلیل بسیار ریز شدن بیشتر قطعات).· مونتاژ بردهای الکترونیکی:در طول کارهای انتخاب، برداشتن و جاگذاری اجزا روی برد، ربات ها برای بینایی و تشخیص هر جز, به دوربین های با وضوح بالا نیاز دارند تا ویژگی های فیزیکی هر جز را تایید و انتخاب کنند.بر روی بازوهای رباتیک، حسگرهای نیرو (اندازه گیری فشار) نصب شده است تا اطمینان حاصل کنند که آنها فقط فشار لازم را هنگام جابجایی و نصب قطعات روی PCB اعمال می کنند. ربات های دارای بازوهای منعطف و بینائی بالا، می توانند بیشتر کارهای فیزیکی را مانند انسان ها، کارآمد و سریع تر انجام دهند.· بازرسی و تست خودکار:افزایش پیچیدگی مدار باعث افزایش تقاضا برای بازرسی و آزمایش خودکار شده است. معمولاً، آزمایش مدارهای امروزی که دارای تراکم قطعات بالا و فضاهای تنگ هستند، علاوه بر آی سی های بزرگ با پین ها و کنتاکت های نامرئی، تقریباً با چشم غیرمسلح غیرممکن است. برای غلبه بر این چالش ها، تولیدکنندگان به تست های خودکار روی آورده اند.روش های معمول تست مدار، شامل استفاده از بازرسی های نوری خودکار (AOI)، بازرسی های خودکار اشعه ایکس (AXI) و موارد دیگر است. ربات های دارای دوربین های بازویی می توانند مجموعه های الکترونیکی را به صورت بصری بازرسی کنند تا از تراز صحیح اجزا، لحیم کاری و سایر ویژگی های فیزیکی اطمینان حاصل کنند.علاوه بر بازرسی های نوری، آزمایش های الکتریکی خودکار مانند کاوشگر پرنده رباتیک برای تأیید اتصالات و تأیید اینکه مدارها مطابق انتظار کار می کنند وجود دارد. علاوه بر این، بازوهای رباتیک خودکار دارای دوربین های IR ، می توانند یک برد الکترونیک را برای یافتن نقاط داغ و سایر مسائل مربوط به حرارت بررسی کنند.یکی از مزایای اصلی استفاده از اتوماسیون، توانایی تجهیزات تست رباتیک برای دسترسی به فضاهای تنگ و در عین حال حذف عوامل انسانی است. این امر خطر آسیب تصادفی به قطعات، شوک الکتریکی یا سوختگی را کاهش می دهد. همچنین برای آزمایش های تکراری دقیق تر است، به ویژه اگر تأیید شود که مشکل برطرف یا تعمیر شده است.به غیر از تست های معمول مدار و قطعات الکترونیکی، ربات ها هنگام آزمایش درستی کارکرد صفحه لمسی تجهیزات و سایر سطوح واکنش پذیر_ که استفاده آنها در تجهیزات در حال گسترش است_ بسیار موثر هستند.یکی از مزایای استفاده از ربات های خودکار برای چنین آزمایش های عملکردی، توانایی اعمال فشار ثابت در یک نقطه و مدت زمان مشخص برای هر چرخه آزمایش است.· بسته بندی خودکاربسته بندی خودکار، ثبات، سرعت، کارایی و استفاده از فضا را بهبود می بخشد. همچنین، آسیب های احتمالی مانند شکستگی های احتمالی ناشی از سوء استفاده یا خطای انسانی را کاهش می دهد. همچنین خطر آسیب به اجزا و مجموعه های حساس توسط میدان های الکترواستاتیک سرگردان را کاهش می دهد.· مزایای ربات های خودکار در صنعت الکترونیکتولید خودکار مزایای زیادی برای هزینه، کیفیت، انعطاف پذیری و ایمنی دارد. برخلاف انسان ها، می تواند همان کار را به طور مداوم بدون خستگی، نیاز به استراحت یا خطا تکرار کند. همچنین اتوماسیون به افزایش زمان عملیاتی و در نتیجه افزایش بهره وری کمک می کند.ربات ها همیشه در نحوه انجام وظایف خود ثابت هستند و این به آنها توانایی تولید مجموعه های الکترونیکی یکسان و با کیفیت را می دهد. علاوه بر این، تولید را نیز افزایش می دهد و در عین حال نقص های تولید، هدر رفت مواد و بازده را کاهش می دهد.اکثر بازوهای رباتیک، انعطاف پذیر و سبک وزن هستند و به راحتی قابل استقرار و تطبیق با نیازهای چندگانه ی یک برنامه هستند. در نتیجه، تولیدکنندگان مجبور نیستند طرح خطوط تولید را تغییر دهند و از این رو در زمان و مکان صرفه جویی می کنند.به غیر از بهبود تولید و دقت، ربات های خودکار خطرات ایمنی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. این امر به ویژه هنگامی که آنها وظایفی را انجام می دهند که در غیر این صورت مستلزم نزدیک شدن کارمندان به ماشین آلات یا در محیط های خطرناک است.· گرایش به سوی اتوماسیون و استفاده از ربات هاتقاضا برای خودکار کردن تولید لوازم الکترونیکی با استفاده از ربات­ها در حال افزایش است. در حال حاضر، این صنعت حدود 22 درصد از کل ربات ها را به خود اختصاص می دهد - پس از صنعت خودروسازی (با 33 درصد) که برای مدت طولانی مصرف کننده اصلی بوده است. با این روند، صنعت الکترونیک احتمالا جایگزین خودرو خواهد شد و به بزرگترین بازار ربات های صنعتی و مشارکتی تبدیل خواهد شد.با ادامه کاهش قیمت ها، شرکت های کوچک و متوسط به طور فزاینده ای فرآیندهای خود را خودکار می کنند. در دسترس بودن مهارت های فنی مناسب و ارزان برای پیاده سازی، یکپارچه سازی، بهره برداری و نگهداری سیستم های اتوماسیون و رباتیک نیز دلگرم کننده است.موارد دیگری که موجب پذیرش این فناوری­ها می­شود عبارتند از:1. انعطاف پذیری و سهولت ادغام با سیستم های موجودامروزه، انعطاف پذیری، برنامه نویسی آسان و توانایی انطباق با طرح ها یا الزامات محصول جدید، سازندگان الکترونیک را قادر می سازد تا اکثر کارهای دستی را خودکار کنند. ربات های هوشمندتر و راه حل های اتوماسیون زمانی که طراحی محصول تغییر می کند نیازی به تعویض ندارند - فقط برنامه ریزی مجدد و تغییر چند بخش مانند بازوی ربات­ها.ربات های امروزی انعطاف پذیرتر هستند، بنابراین به سازندگان اجازه می دهند تا از آنها برای انجام طیف گسترده ای از وظایف مختلف، بهینه سازی گردش کار و افزایش ظرفیت بدون تکیه بر مدل های اتوماسیون ثابت گران قیمت استفاده کنند.2. توانایی انجام کارهای پیچیدهاستفاده از هوش مصنوعی و حسگرها به ربات ها و ماشین های خودکار امکان یادگیری و سازگاری برای انجام کارهای مختلف را می دهد. و کمک می­کند با تنوع کارها، کنار بیایند. آنها همچنین می توانند با تغییرات محیطی سازگار شوند. این ربات داده هایی تولید می کند که می تواند به اپراتورها در تنظیم دقیق و افزایش حداکثر بهره وری، کارایی و بهینه سازی کمک کند. ربات های خودکار مدرن می توانند کارهای ظریف و پیچیده را با دقت انجام دهند.در حالی که برخی از ربات ها فقط می توانند یک کار خاص را در یک زمان انجام دهند، برخی از آنها می توانند چند کار را انجام دهند، به طوری که آنها چندین عملکرد مختلف را انجام می دهند و از این رو سرعت را افزایش می دهند و در فضای مورد نیاز صرفه جویی می کنند.افزودن اینترنت اشیا به کارخانه های خودکار، تولیدکنندگان را قادر می سازد تا سیستم ها، شرایط و الزامات تعمیر و نگهداری را نیز نظارت کنند و از این رو فرصت های بهینه سازی بیشتری را برای بهبود عملیات، شناسایی کنند.· ربات های مشارکتی که در کنار مردم کار می کنندبدلیل اینکه افراد نیز در کنار این ربات­ها کار می­کنند، احتمال برخورد با همدیگر وجود دارد، در این شرایط این ربات ها از حسگرهایی برای جلوگیری از برخوردهای احتمالی با افراد با استفاده از کاهش سرعت یا تغییر مسیر ربات، استفاده می کنند . این به سازندگان اجازه می دهد تا از ربات ها برای انجام وظایف خاصی در خطوط مونتاژ دستی استفاده کنند که می تواند برای شرکت های کوچکی که توانایی مالی ندارند یا نمی خواهند سیستم های کاملاً یکپارچه را مستقر کنند، مفید باشد.· پتانسیل از دست دادن شغلاز آنجایی که ربات ها به طور فزاینده بسیاری از وظایفی را که قبلاً به صورت دستی انجام می شد انجام می دهند، کارخانه­ها نیروی کار آینده نیروی انسانی کمتری نسبت به امروز نیاز خواهد داشت. به عنوان مثال، کارخانه تولید ریش تراش برقی فیلیپس در هلند دارای ربات هایی است که از تعداد کارگران انسانی، 14 به 1 بیشتر است.از آنجایی که اتوماسیون و ربات ها می توانند طیف وسیعی از وظایف تکراری را بهتر و سریع تر انجام دهند، پذیرش آنها به معنای از دست دادن چندین شغل است. حتی در کشورهایی مانند چین که به دلیل نیروی کار ارزان یک قطب تولید است، اکثر کارخانه ها نیمی از نیروی کار خود را با ربات ها جایگزین کرده اند. این روند احتمالاً ادامه می یابد زیرا تولید کنندگان بیشتری عملیات خود را خودکار می کنند.اتوماسیون و ربات ها در صنعت تولید الکترونیک می توانند جایگزین کارگران انسانی شوند و طیف وسیعی از وظایف را با سرعت بیشتر و کارآمدتر انجام دهند. امروزه ربات ها فعالیت هایی مانند ساخت نیمه رسانا، بسته بندی، برداشت و جاگذاری، لحیم کاری، آزمایش بصری و فیزیکی، بسته بندی و غیره را انجام می دهند.سیستم های رباتیک خودکار در ساخت دستگاه ها و محصولات الکترونیکی پیچیده امروزی ایده آل هستند. ویژگی هایی مانند حسگر نیرو، بینایی و حسگرهای مجاورت (با دیگر اشیا) و همچنین نرم افزار اتوماسیون به ربات ها توانایی انجام کارهای تکراری، ظریف و حساس را می دهد که نیاز به جابجایی دستگاه های معمولی و شکننده با دقت دارد.