Stratégies de setup pour SMD Pick&Place.
Posted in Lean, SMED on March 3rd, 2010 by Vuilleumier Raphael – Be the first to commentIntroduction:
Une machine d’assemblage SMD est une machine qui permet d’assembler des cartes électroniques avec des composants montés en surface. (Lien vers wikipedia).
Les machines d’assemblage SMD sont alimentées par des feeders de composants. Chaque feeder peut contenir plusieurs composants (5-10) différents et la machine peut contenir plusieurs feeders (10-30). Les composants peuvent aussi être alimentés en plateaux ou en tubes placés sur des vibreurs.
Machine de positionnement SMD avec ses feeders.
Dans le temps de setup d’une machine SMD, on doit compter entre autres:
- la sortie de stock des composants (externalisable d’un point de vue SMED)
- la mise en place des composants dans les feeders (externalisable)
- le positionnement des feeders sur la machine (non externalisable)
- la calibration du robot pick&place (pour lui montrer où se trouvent chaque composant, notons que certaines machines font ceci automatiquement)
- le démontage des feeders (non externalisable)
- le rangement des composants (externalisable)
Stratégies de setup:
Les temps d’arrangement sont généralement très longs avant optimisation. Il est possible qu’il soit de plusieurs heures (5-6h n’est pas une valeur très étonnante). Ceci est bien souvent intolérable, particulièrement dans des environnements High Mix Low Volume.
Une première analyse SMED permet déjà de réduire considérablement (2-3x) le temps de setup d’une telle installation, par exemple en acquérant des outillages supplémentaires et en externalisant des opérations.
En fonction de la tipologie de production, il est possible d’imaginer deux scénarios différents.
Cas Low Mix – High Volume
Dans ce cas, on choisira de positionner les feeders afin de minimiser la distance parcourue par le robot Pick&Place. Cela signifie que pour fabriquer une carte électronique donnée, on placera le composant le plus utilisé le plus proche possible de l’emplacement où il sera assemblé. Cela aura pour résultat de diminuer le temps d’assemblage de la carte. Par contre pour chaque carte, on devra revoir le layout complet de chaque composant dans les feeders et de chaque feeder sur la machine. Cette méthode est connue sous le nom de “Unique Setup”.
Cas High Mix – Low Volume
Dans cet environnement, la problématique est très différente du cas précédent. En effet, on cherchera ici à limiter au maximum un temps de setup de la machine. Afin de réduire ce temps, l’idée est de créer des familles de cartes selon leur nomenclature. On cherchera a créer des familles qui ont des composants similaires (voir en fin d’article pour un exemple), ceci afin de déterminer un setup de la machine (contenu des feeders) qui permette d’assembler toute les cartes de la famille.
On peut imaginer qu’on soit capables de constituer des familles de 5 cartes en moyenne. Ceci a pour effet de diminuer le temps de setup par un facteur 5!
Un autre avantage de cette démarche est de pouvoir déterminer des règles de conception au niveau des R&D. On peut en effet expliquer aisément qu’en utilisant un panel de composants d’une famille existante, cela permet de produire de manière plus efficace et donc de gagner plus d’argent. En effet, moins le nombre de familles est grand, plus la machine fonctionne longtemps.
Une étape supplémentaire est de voir entre les différentes familles constituées, lesquelles ont le plus de composants similaires. Ceci permettra de définir un volant de production (ordre dans lequel on va produire les familles) optimal. Par exemple, entre la famille 1 et la famille 2, on a 30% de composants communs et entre la famille 1 et la famille 3 60%. On va ainsi tenter de produire systématiquement la famille 3 après la famille 1, ce qui permetra de ne changer que 40% des composants, ce qui permet de réduire encore le temps d’arrêt.
Constitution des familles de produit – exemple:
Le tableau ci-dessous montre un exemple de la démarche à mener pour réaliser les familles de produit.
| Produit 1 | Produit 2 | Produit 3 | Produit 4 | Produit 5 | Produit 6 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VENTES ANNUELLES | 612 | 145 | 18 | 124 | 411 | 10 |
| Composant 1 | X | X | X | X | ||
| Composant 2 | X | |||||
| Composant 3 | X | X | X | X | ||
| Composant 4 | X | X | X | |||
| Composant 5 | X | X | X | X | X | |
| Composant 6 | X | X | ||||
| Composant 7 | X | X | ||||
| Composant 8 | X | |||||
| Composant 9 | X | X | ||||
| Composant 10 | X | X |
En utilisant le tableau ci-dessus et en imaginant que notre machine peut accepter 7 composants différents, on détermine rapidement que les produits 1, 2 et 3 forment une famille. Pour les autres familles, trois possibilités:
- Produits 4 et 5 forment une famille, produit 6 forme une famille
- Produits 5 et 6 forment une famille, produit 4 forme une famille
- Produits 4 et 6 forment une famille, produit 5 forme une famille
Dans un cas comme celui-ci, le choix du groupage entre les produits 4, 5 et 6 se fera en fonction du volume de demande de chacun des produits par exemple.
Notons ici que la famille des produits 1, 2 et 3 contient des produits qui ont des volumes de vente totalement différents. Si on effectue une analyse Pareto du volume de vente, on constate que dans cette famille sont représentées les catégories “Pareto” A, B et C. Le mode d’approvisionnement de ces produits pourra être déterminé de manière individuelle en fonction de cette catégorisation. Un exemple de gestion de ces 3 catégories pourrait être le suivant:
- Cat. A: Kanban, donc un lead time très court pour le client
- Cat. B et C: Make to Order, donc un lead time dépendant du temps nécessaire pour produire chaque famille