Wie der Elektronikindustrie kurze Innovationszyklen gelingen

Elektronikhersteller stehen vor der Herausforderung, neue Produkte innerhalb kurzer Zeitabstände auf den Markt zu bringen. Es ist nicht unüblich, alle zwei Jahre eine neue Fertigungsanlage zu installieren, um Schritt halten zu können. Mit Hilfe von Siemens können beispielsweise Hersteller von Smartwatches ihre Produkte stets auf dem neuesten Stand halten und so Marktanteile dazugewinnen.

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Smartwatches – ob für Sportler oder modebewusste Träger designt, brauchen ein festes Gehäuse, das das Innere, die Leiterplatte (PCB), zuverlässig vor Stößen und Feuchtigkeit schützt. So kann die Smartwatch beispielsweise die Herzfrequenz ihres Trägers messen.

 

Hersteller von Smartwatches benötigen ein hohes Maß an Know-how, um sowohl Leiterplatte  als auch Gehäuse herzustellen. Gleichzeitig müssen sie ihre Innovationen in rascher Folge auf den Markt bringen. Denn wer schnell auf geänderte Anforderungen des Marktes reagieren kann, hat bessere Chancen, Kunden zu halten und Marktanteile zu steigern.

 

Digitale Tools von Siemens vereinfachen den gesamten Fertigungsprozess – vom ersten Design bis zur Boxbuild-Montage. Und sie ermöglichen einen reibungslosen Ablauf.

Prototypen waren gestern

Das Gelingen jedes erfolgreichen Produkts beginnt mit einem soliden Design, heute nicht ohne digitale Tools denkbar. Bei den meisten Herstellern von Klein-Elektronik arbeiten die Teams gleichzeitig am Design von PCB und Gehäuse.

 

Alle Daten, die in den verschiedenen Software-Tools an verschiedenen Standorten entstehen, werden durch die Software-Lösung Teamcenter in einem einzigen PLM(Product Lifecycle Management)-System zusammengeführt. Sie erlaubt globalen Entwicklungsteams unter anderem leichter zusammenzuarbeiten. Außerdem zeigen digitales Mockup und Validierung, wie sich Veränderungen in Echtzeit auswirken.

 

„Dies und mehr verkürzt die Innovationszyklen und verbessert die Qualität – zwei sehr wichtige Aspekte für die Hersteller von Smartwatches, um sich angesichts des hohen Zeitdrucks zu behaupten“, sagt Tobias Fengel von Siemens Digital Industries. Mit Hilfe der gesammelten Daten entsteht der digitale Zwilling des Produktes, der für das Design des Produktionsprozesses wichtig ist.

Schneller zur Produktion

Alle Daten, die in der Designphase entstehen – inklusive des digitalen Zwillings des Produkts – dienen als Basis für die Produktionsplanung. Ein virtuelles Modell oder ein digitaler Zwilling der Produktion dienen somit der Planung, Simulation und Optimierung der Produktion.

 

Digitale Tools helfen auch, Fertigungsanlagen zu entwickeln. Mit dem Tecnomatix-Portfolio können Ingenieure unterschiedliche Aspekte der Fertigung simulieren – vom gesamten Prozess bis zur kleinsten Einheit. Stets die optimale Produktion und den maximalen Output vor Augen.

Virtuelle Inbetriebnahme

Der digitale Zwilling der Produktion hilft schließlich dabei, die gesamten Anlage in Betrieb zu nehmen. So kann beispielsweise das Manufacturing Operations Management (MOM) virtuell in Betrieb genommen und validiert werden. „Das MOM ist verknüpft mit der virtuellen Elektronikfertigung und ‚lernt‘ die Produktionslinie, bevor sich die Maschinen erstmals in Bewegung setzen. Die Inbetriebnahme der Produktion wird dadurch beschleunigt“, so Fengel.

 

Ein weiterer Trend in der Elektronikproduktion ist ein höherer Grad an Automatisierung in finalen Boxbuild-Montageprozessen: PCB-Fertigungsanlagen sind üblicherweise mit Valor IoT Manufacturing in das MOM integriert. Da Boxbuild-Anlagen mit unterschiedlichen Protokollen und Kontrollen arbeiten, muss ein anderer Kommunikationsstandard benutzt werden.

 

Die Antwort ist eine Lösung, die die Boxbuild-Montage in das MOM integriert und dabei dem OPC UA Standard folgt. Die Daten des digitalen Produktionszwillings helfen zudem auch den Herstellern der einzelnen Maschinen der Produktionslinie bei der Programmierung und dem Design ihrer Anlagen.

Der digitale Zwilling der Performance

Wenn die Produktion begonnen hat, entsteht aus den daraus resultierenden Performance-Daten ein digitaler Zwilling der Performance. Dieser ermöglicht eine kontinuierliche Optimierungsschleife, die die Effizienz durch innovative Dienstleistungen weiter erhöht.

 

Ein Beispiel ist die vorausschauende Instandhaltung: Dabei sammeln Sensoren auf den Maschinen Daten, die mit Künstlicher Intelligenz (KI) analysiert werden. So ist das Unternehmen in der Lage, Abweichungen zu identifizieren und sie rechtzeitig zu korrigieren, um so ungeplante Ausfälle zu vermeiden.

 

Ein anderes Beispiel ist der Einsatz von KI, um Maschinendaten zu analysieren: Dadurch lassen sich fehlerhafte Lötstellen auf PCBs bestimmen und erforderliche Röntgentests begrenzen. So konnten die kostspieligen Röntgenuntersuchungen um 30 Prozent reduziert werden, während die Qualität hoch bleibt.

Markteinführungszeiten verkürzen

Alles in allem profitieren Elektronikhersteller von einer durchgehenden Digitalisierung. Sie werden flexibler und können zum Beispiel besser auf kurzzeitige Veränderungen reagieren, wenn ein Design unmittelbar vor der Produktion verändert werden muss. Mit schnellerer Inbetriebnahme können neue Anlagen innerhalb kürzerer Zeit eingesetzt werden und so eine kurze Markteinführungszeit sicherstellen.

 

Schließlich können die digitalen Zwillinge aus einer Produktgeneration für die folgenden Generationen eingesetzt werden. Funktionierende Konzepte werden erneut verwendet und stellen sicher, dass wertvolles Wissen und Erfahrung in die neue Produktgenerationen einfließen.

 

„Egal, was Sie produzieren – ob es Smartwatches, Smartphones oder Computer sind – die hier beschriebenen Prinzipien können auf alle Hersteller der Elektronikindustrie angewendet werden“, sagt Fengel. „Kurze Innovationszyklen werden so eine handhabbare Herausforderung.”

Kürzere Zyklen und verbesserte Qualität sind zwei sehr wichtige Aspekte, um sich als Elektronikhersteller angesichts des hohen Zeitdrucks zu behaupten.
Tobias Fengel von Simens Digital Industries

September 2020

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