Co je NPI software?

I když je většina programů pro elektroniku určena pro její vývoj, existuje také skupina softwaru používaná pro její výrobu. Jeden typ takových programů se nazývá NPI.

Když je deska plošných spojů navržena a vyrobena jako holá, je ji ještě potřeba osadit. Pokud se mluví o výrobě, a ne pouze o prototypování, potom se osazování, pájení a testování provádí na výrobních linkách. Na desku se v tiskárně nanese pájecí pasta, v osazovacích automatech se na ni usadí odpovídající součástky, které se v pájecím zařízení připájí, a nakonec se celá deska může zkontrolovat v inspekčním zařízení, případně se i testuje. Zatímco tisk pasty bývá prováděn pouze na jednom stroji, osazování se může provádět na několika zařízeních za sebou.

Obr. 1 Výrobní linky (zdroj: Siemens)

Jak je vidět, celý proces výroby není zrovna jednoduchý, protože se na něm postupně podílí více různých druhů zařízení. Aby výroba probíhala plynule a bez závad, je potřeba se na ni připravit a během provozu ji kontrolovat. To je úkolem NPI softwaru, který zajišťuje návaznost mezi návrhem desky v CAD programu a její výrobou na konkrétním zařízení. Ostatně už jeho název to napovídá: NPI New Product Introduction čili uvedení nového výrobku do výroby.

Na rozdíl od klasických programů pro elektroniku, je NPI software kombinací několika typů programů – zahrnuje zobrazení CAD dat desky s možnostmi její kontroly podle daných pravidel, má grafický editor pro možnost vytvoření potřebné dokumentace, obsahuje tabulkový procesor pro uložení údajů a jejich zpracování v podobě tabulek a grafů, ale má rovněž vlastní analytický program, který provádí analýzy a optimalizaci. Při tom všem má řadu možných vstupů pro načítání dat desky i výstupů pro výrobní zařízení.

NPI software zpracovává data z navržené desky – zná její rozměry a tvar, ale také typy součástek i jejich umístění a natočení. Už z těchto údajů může program rozhodnout, jaké součástky je potřeba objednat, jaký typ stroje ve výrobní lince použít a na jakém zařízení se může osazovat a pájet.

Obr. 2 Grafické možnosti NPI softwaru FactoryLogix (zdroj: Aegis)

Aby mohl NPI software zpracovat CAD data navržené desky, mívá interface na celou řadu výstupních formátů různých návrhových programů vč. ODB++ a Gerber dat. Načtená data si převede tak, aby si mohl zobrazit potřebné detaily desky, zhotovit výpis materiálu a zjistit středy součástek pro potřeby osazování.

Ve výrobě nelze nic ponechat náhodě, a tak NPI software provádí na navržené desce velmi důkladné kontroly, které bývají zaměřeny na vznik možných problémů při výrobě – něco, o čem mnozí návrháři desek ani nevědí. NPI software může provést až několik set různých kontrol s cílem odhalit problémy, které by ve výsledku znamenaly nekvalitní výrobek nebo ztráty ve výrobě. Jednou z takových úloh je např. kontrola velikosti a tvaru pájecích plošek pro zadané konkrétní součástky a daný typ pájení. Jiná kontrola zjišťuje, jestli součástky bude skutečně možné na osazovacích strojích osadit, případně na kterých. Vždyť i pouzdra součástek se mohou v detailech u jednotlivých výrobců lišit. Z tohoto důvodu mají NPI programy veliké knihovny pouzder a mají návaznost na miliony dostupných součástek. Zjišťují se minimální vzdálenosti mezi plošnými spoji, pájecími ploškami, aby se předešlo možným zkratům při pájení atd.

Obr. 3 Valor NPI – kontrola načtené desky

Někdy se již zavedená výroba musí upravit podle dodatečných změn provedených na desce. V takovém případě musí být NPI software schopen porovnat nová CAD data desky s již používanými informacemi, zejména výpisy materiálu.

Kontrola DFT (Design for Test) zjišťuje, zda bude desku skutečně možné na daném testovacím zařízení testovat. Odhalí problémy, jako jsou např. chybějící testovací plošky nebo nedostatečné mezery mezi spoji.

Po každé kontrole, kterou NPI software provede, je vyhotoven záznam o výsledku kontroly s vyznačením problematických míst na desce nebo ve výpisu materiálu.

Pokud je vše v pořádku, provede NPI software analýzu dostupné výrobní linky s ohledem na potřeby na uvedení nového produktu do výroby, přičemž se musí vzít v úvahu i požadovaná rychlost výroby. Jednotlivé stroje se musí naprogramovat pro daný výrobek a celý výrobní proces optimalizovat tak, aby se výrobní zařízení maximálně využilo. Z toho je zřejmé, že NPI software musí mít výstupy pro širokou řadu výrobních zařízení, která zahrnuje jak tiskárny pasty, tak SMT i THT osazovací stroje, optické inspekční zařízení AOI a další. NPI software dokáže také simulovat proces výroby tak, aby našel optimální složení výrobní linky, případně převod výrobku z jedné linky do jiné. Optimalizace výroby je velmi důležitá, protože umožňuje maximální využití výrobního zařízení. Zahrnuje optimalizaci provozu na jednotlivých strojích i na celé lince.

Obr. 4 Siemens UniCAM – analýza výrobního procesu

NPI software musí být také schopen vytvořit potřebnou výrobní dokumentaci včetně dokumentace pro ruční osazování součástek. V současnosti se klade důraz hlavně na elektronickou dokumentaci, kdy si obsluha čte všechny potřebné informace na monitoru přímo na pracovišti.

NPI software pracuje buď jako samostatný program, nebo je modulem širšího portfolia programů zaměřených na výrobu elektroniky. Mezi jeho nejznámější výrobce patří společnosti Valor – program Valor NPI, Siemens PLM – program UniCAM a Aegis – program FactoryLogix.

(mklauz) @dps-az.cz