StarLine в 10 раз поднял производительность участка пайки дисплеев за счет внедрения роботов

По заказу отечественного производителя автомобильных охранных комплексов НПО «СтарЛайн» инжиниринговая компания «ДС-Роботикс», интегратор роботизированных промышленных решений, спроектировала и запустила автономный роботизированный комплекс для сборки и пайки гибких шлейфов электронных плат и разработала соответствующую технологию.

О заказчике

НПО «СтарЛайн» — мировой лидер рынка автобезопасности с компетенциями в областях автоматизации, роботизации, телематики и активный участник научного сообщества в области исследования и разработки технологий беспилотного вождения.

Уже 31 год компания обеспечивает высокий уровень защиты жителям России и мира, создавая охранно-телематическое оборудование для легкового, грузового и мототранспорта под брендом StarLine.

Компания располагает многочисленными патентами и авторскими свидетельствами на свои разработки, высокотехнологичным роботизированным и автоматизированным производством полного цикла на основе концепции «Цифровая фабрика Индустрия 4.0». Уровень цифровизации производства превышает 90%.

Высокое качество продукции достигается за счет полной автоматизации и роботизации производственных процессов, использования новейшего оборудования ведущих мировых брендов и многоступенчатого контроля качества.

StarLine занимает более 48% рынка России по направлению автобезопасности благодаря высокому качеству оборудования и комплексу уникальных сервисных услуг.

Предпосылки внедрения роботизации

К моменту старта проекта на производственной площадке НПО «СтарЛайн» все необходимые для сборки и пайки электронных компонентов технологические процессы были уже освоены, кроме пайки дисплеев охранных комплексов. Это было «узким местом» в технологической цепочке предприятия, впрочем как и в российской радиоэлектронной отрасли в целом.

До автоматизации операции пайки дисплеев на нашем производстве было лишь одно рабочее место со всей необходимой оснасткой. Позиционирование дисплея к плате осуществлялось монтажником вручную, поэтому производительность была максимум 200 изделий в смену. Становилось очевидно, что такой метод нам не подходит, ─ комментирует Денис Михайлов, операционный менеджер НПО «СтарЛайн».

Цели и задачи проекта

Целью проекта, порученного подрядчику «ДС-Роботикс», стало разработать роботизированный комплекс для автоматизации участка сборки и пайки гибких шлейфов экранов к печатным платам. Таким образом сформировалась бы новая производственная площадка, где обеспечиваются высокие требования по точности, производительности, антистатичности.

Применяемая на момент запуска проекта технология ручной сборки не соответствовала концепции Индустрии 4.0. на базе которой создаются все новые производственные мощности НПО «СтарЛайн». Запускаемые линии должны иметь уровень автоматизации не менее 90%.

Требовалось разработать решение, соответствующее критериям:

• полная автоматизация процесса от захвата изделий из тары, позиционирования дисплея к плате до укладывания в тару;
• реализация системы оптического зрения, позволяющей определить положение дисплея относительно платы для последующей коррекции;
• автономность работы комплекса: участие человека допустимо лишь для выгрузки тары с готовыми изделиями и загрузки тары с новыми изделиями;
• производительность комплекса от 50 000 изделий в месяц.

Ход проекта

На основании представленной заказчиком технологической карты «как есть» и требований к роботизированному комплексу, команда «ДС-Роботикс» разработала решение и предоставила 3D-симуляцию спроектированного оборудования. Она позволила наглядно продемонстрировать новый техпроцесс, рассчитать производительность, выявить «узкие места» технологии.

Концепцию приняли с первого раза, и уже через 90 дней после подписания контракта комплекс был запущен в эксплуатацию на площадке НПО «СтарЛайн» в Ленинградской области. Шефмонтаж у заказчика занял всего 1 рабочий день, на настройку и запуск в промышленную эксплуатацию потребовалось еще 5 дней.

Столь короткие сроки стали возможны благодаря тщательно разработанному, грамотному инженерному решению, а также предварительной сборке, отладке и тестированию оборудования на производственной площадке «ДС-Роботикс».

Пока роботы ABB изготавливались и доставлялись в Россию, необходимо было подготовить участок на радиоэлектронном производстве НПО «СтарЛайн»: подвести коммуникации, разработать и изготовить специальную тару для изделий, создать корпус комплекса, написать ПО для работы. Уже в процессе мы расширили ассортимент изделий, с которыми должен работать роботизированный участок, появились новые требования к дизайну готовой продукции. И это не повлияло на сроки работ и результат! ─ отмечает Алексей Козлов, директор по производству НПО «СтарЛайн».

Особенности решения

Силами специалистов «ДС-Роботикс» была создана полностью автономная роботизированная технология для участка сборки и пайки гибких шлейфов электронных плат, не имевшая прямых аналогов в российской и международной отрасли. Традиционно в данном сегменте применялся ручной труд в сочетании с использованием высококачественного диагностического оборудования. При таком подходе производительность в разы уступала роботизированному решению.

Специалисты «ДС-Роботикс» разработали компактный автономный роботизированный модуль, занимающий около 4 м², что соизмеримо с установкой двух рабочих столов, но в 10 раз эффективнее по производительности.

Принцип работы системы

Итак, как работает комплекс для сборки и пайки шлейфов? Элементы заготовки ─ экран и плата ─ извлекаются из обменной тары и синхронно укладываются двумя роботами в оснастку для пайки. Система с помощью модуля интегрированного технического зрения определяет истинное положение дорожек на плате и позиционирует детали в случае отклонения от эталонных параметров с точностью до 100 мкм.

После того, как все детали расположены верно, осуществляется автоматизированная пайка гибкого шлейфа плат.

Готовые изделия выгружаются роботом в специальную тару. Подача плат, экранов и выдача готовой сборки осуществляется в треях через выдвижные ящики, без остановки роботов.

Таким образом, реализован замкнутый цикл производства на участке сборки и пайки гибких шлейфов к печатным платам без участия человека: от подачи заготовок до выгрузки готовых изделий. Обслуживание специалистом требуется только для пополнения запаса заготовок в зоне загрузки.

Используемые компоненты

Комплекс выполнен в виде моноблока с соблюдением условий антистатичности. Модуль произведен на собственном производстве «ДС-Роботикс» на базе компонентов ведущих мировых производителей:

• 2 робота IRB 1200 от АВВ (Швеция)
• Камеры Cognex (США) в составе модуля интегрированного технического зрения АВВ
• Оборудование для нанесения клея и пайки

Специально для этого проекта специалистами «ДС-Роботикс» был запрограммирован модуль управления комплексом, спроектирована и произведена автоматическая система подачи заготовок и выгрузки готовых комплектов.

Итоги проекта

Командой «ДС-Роботикс» в сотрудничестве со специалистами НПО «СтарЛайн» разработан роботизированный производственный комплекс для сборки и пайки гибких шлейфов электронных плат, не имеющий аналогов в радиоэлектронной отрасли как российского, так и международного сегмента.

На всех этапах проекта команды работали в тесном взаимодействии. Включенность, качественная и оперативная обратная связь, готовность заказчика к изменениям в технологии и характеристиках изделия позволили реализовать решение с максимально возможной эффективностью.

Специалисты компании «ДС-Роботикс» быстро реагировали на поступающие вопросы, сложилось полное взаимопонимание. Было очевидно, что сотрудники являются настоящими профессионалами, четко понимают поставленную задачу. Также для нас был очень важен имеющийся опыт работы «ДС-Роботикс» в производстве электроники», ─ резюмирует Денис Михайлов операционный менеджер НПО «СтарЛайн».

В результате создана уникальная технология замкнутого цикла производства без участия человека: от подачи заготовок до выгрузки готовых изделий.

• Комплекс обеспечивает следующие параметры:
• Роботизированный модуль заменяет ручной труд 28 монтажников
• Время пайки одного брелока ─ 13 секунд
• Позиционирование и пайка шлейфа брелка ─ с точностью 100 мкм
• Производительность ─ от 50 000 единиц в месяц
• Гибкая возможность перенастроить программу роботов на новые задания

Внедрение автоматизированного решения позволило НПО «СтарЛайн» увеличить общую производительность участка в 10 раз, до более чем 1800 комплектов в сутки. Появилась возможность производить изделия непрерывно в режиме 24/7.