Handarbeitsplatz und mobile Erfassung in der Elektronikfertigung: Handscanner, Präsentationsmodus, mobile Computer

Nicht jede Lesung lässt sich in eine Vorrichtung bauen. In der Elektronikfertigung fällt ein erheblicher Teil der Erfassung an Hand- und Prüfplätzen an, wo der Werker die Baugruppe ohnehin in der Hand hält, wo Teile einzeln auf Blistern ankommen und wo für eine feste Kamera schlicht kein Platz vorgesehen ist. Dieser Beitrag beschreibt, wie ein solcher Platz ausgelegt wird, warum einfache Handgeräte an Leiterplatten scheitern, wo die Grenze zwischen Handscanner und mobilem Computer verläuft und ab wann der Handscan durch eine feste Lesestation abgelöst gehört.

Wichtige Punkte im Überblick

Auf der Leiterplatte treffen drei Erschwernisse zusammen, ein kleiner kontrastarmer gelaserter Code, ein je Platinentyp wechselnder Hintergrund und eine spiegelnde Oberfläche, weshalb der robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X mit automatisch gewählter Beleuchtung hier die passende Geräteklasse ist.
Eine Lesung, die der Werker nicht bemerkt, ist keine Lesung: Ein leiser Summer ohne sichtbare Anzeige führt zu vorsichtshalber wiederholten Scans.
Im Präsentationsmodus steht das Gerät in einer Halterung und liest dauerhaft, während der Werker das Teil davorhält, was bei kleinen, empfindlichen und beidhändig gehaltenen Baugruppen der ergonomisch bessere Ablauf ist und eine Unterdrückung der Mehrfachlesung voraussetzt.
Die Grenze zwischen Handscanner und mobilem Computer verläuft nicht über die Lesequalität, sondern über die Frage, was der Werker außer dem Code noch braucht, und sobald Auftragsdaten sichtbar sein müssen oder etwas auszuwählen und einzugeben ist, passt ein mobiler Computer der Modellreihe BT-A700.
Der gelesene Code ist eine Zeichenkette und kein Vorgang, und der größere Teil des Aufwands sitzt in der Buchung, in dokumentierten Fällen in der Anpassung der vorhandenen Webanwendung an das kleine Display des mobilen Geräts.

Der Handarbeitsplatz als Lesestation: Ablauf statt Gerätekatalog

Die Geräteauswahl ist die letzte Frage, nicht die erste. Was den Platz trägt, ist der Ablauf: welches Teil ankommt, was der Werker damit tut, welche Lesungen dabei anfallen und wohin die Daten gehen. In dokumentierten Anwendungen sieht ein Prüfplatz so aus, dass die Platine eingelegt, verschraubt und gemessen wird, dass anschließend ein Etikett aufgebracht und gelesen wird, und dass die Buchung erst am Ende steht.

Aus dem Ablauf ergeben sich die harten Anforderungen:

Wie viele Lesungen fallen je Teil an, und in welcher Reihenfolge?
Muss der Werker beide Hände frei haben?
Braucht er Information zurück, oder genügt die Quittung?
Wohin geht der Datensatz, in die Steuerung, ins ERP oder in eine Webanwendung?

Erst danach lohnt der Blick auf Geräte. Ein Prüfplatz mit rund 11.000 Platinen im Jahr, wie er in realen Projekten vorkommt, stellt andere Anforderungen als eine Wareneingangsstation, an der jede Lieferung einzeln geöffnet und einzeln erfasst wird.

Warum einfache Handscanner an Platinen scheitern

Auf einem weißen Etikett liest fast jedes Gerät. Die Leiterplatte ist der Gegenfall. Der Hintergrund wechselt mit dem Platinentyp von grün über blau bis schwarz, der gelaserte Data-Matrix-Code ist klein und kontrastarm, und die Oberfläche spiegelt. In dokumentierten Fällen halten Werker die Baugruppe unter die Tischkante, nur um die Reflexion loszuwerden und überhaupt eine Lesung zu bekommen.

Die Folgen sind absehbar. Handgeräte, die nur für gedruckte Etiketten ausgelegt sind, lesen die guten Muster und steigen an schwach gelaserten Codes aus. Ein Gerät, das mehrfach im Jahr ersetzt werden muss, kostet über die Nutzungsdauer mehr als das Gerät, das durchhält. Und ein Scanner, der nur bei besonderer Positionierung liest, verbraucht genau die Zeit, die der Handscan sparen sollte. Der AI-Handscanner der Modellreihe HR-X ist für diese Aufgabe ausgelegt, weil er direktmarkierte Codes mit niedrigem Kontrast liest und die Beleuchtung je nach Code und Oberfläche automatisch wählt.

Rückmeldung an den Werker: Ton, Licht und Anzeige

Eine Lesung, die der Werker nicht bemerkt, ist keine Lesung. Eine Lesebestätigung, die der Werker nicht sicher wahrnimmt, etwa nur ein leiser Summer ohne sichtbare Anzeige, führt zu unnötigen Zweitscans. Die Bediener wussten nicht, ob der Scan angekommen war, und scannten vorsichtshalber ein zweites Mal, was die Buchung nicht besser macht.

Brauchbar ist eine Rückmeldung, die in der Halle ankommt. Dazu gehört ein Signalton, der sich vom Umgebungspegel abhebt, dazu eine sichtbare Anzeige am Gerät oder am Platz. Wo Verwechslungen teuer sind, gehört der gelesene Inhalt selbst ins Blickfeld, damit der Werker das falsche Teil sofort erkennt und nicht erst die Nachverfolgung. Fallen mehrere Lesungen je Teil an, muss die Rückmeldung außerdem sagen, welcher Schritt bestätigt wurde, und nicht nur, dass irgendetwas gelesen wurde.

Präsentationsmodus: das Teil zum Leser bringen

Der Präsentationsmodus dreht die Bewegungsrichtung um. Das Gerät steht in einer Halterung und liest dauerhaft, der Werker hält das Teil davor, statt den Scanner zu führen. Für kleine, empfindliche oder beidhändig zu haltende Baugruppen ist das der ergonomisch bessere Ablauf, und in dokumentierten Anwendungen arbeiten mehrere Leser außerhalb der Maschine genau so, während sie auf die Lesung durch den Bediener warten.

Zwei Dinge entscheiden über den Erfolg. Erstens Höhe und Winkel der Halterung, denn der Werker soll das Teil in seiner natürlichen Haltung präsentieren und nicht danach greifen müssen. Zweitens der Umgang mit der Mehrfachlesung: Verweilt das Teil im Lesefeld, darf derselbe Code nicht mehrfach als neuer Vorgang gebucht werden. Die Leser bringen dafür die Einstellung Doppellesung verhindern mit, die in den Projekten meist Same Code Read Prevention heißt.

Handscanner oder mobiler Computer? Die ehrliche Abgrenzung

Die Grenze verläuft nicht über die Lesequalität, sondern über die Frage, was der Werker außer dem Code noch braucht. Ein Handscanner der Modellreihe HR-X liest, gibt das Ergebnis an den Host weiter und lässt sich per Skript und Feldbusanbindung fest in den Stationsablauf einbinden, ist aber kein Bediengerät. An einem Platz mit festem Ablauf ist genau das ein Vorteil. Sobald Auftragsdaten sichtbar sein müssen, eine Auswahl zu treffen oder eine Menge einzugeben ist, wird aus dem Leser ein Endgerät. Dann ist der mobile Computer der Modellreihe BT-A die passende Klasse, konkret BT-A700 oder der neuere kompakte BT-A600.

Ein zweiter Fall gehört ebenfalls auf die mobile Seite: das Lesen durch Folie und Schutzverpackung. Dort gewinnt das mobile Gerät, weil sich Winkel und Abstand gegen die Spiegelung variieren lassen; den Ablauf beschreibt der Beitrag zur Codelesung in der Halbleiterlogistik. Reicht der Arbeitsbereich über die Fertigung hinaus ins angeschlossene Lager, gehört zusätzlich der mobile Computer der Modellreihe DX in die Auswahl, weil dort Lagerplätze, Regaletiketten und Kommissionierschritte dazukommen.

Buchen im ERP und in eigenen Webanwendungen am Platz

Der gelesene Code ist eine Zeichenkette, kein Vorgang. Erst die Buchung macht daraus etwas, mit dem die Fertigung arbeitet, und an dieser Stelle sitzt in realen Projekten der größere Teil des Aufwands. Drei Wege sind dokumentiert. Der Handscanner meldet als Tastatureingabe oder über eine serielle beziehungsweise USB-Verbindung an die Anwendung am Platz. Das mobile Gerät führt eine eigene App, die mit dem ERP spricht. Oder der Werker bedient die vorhandene Webanwendung des Werks über den Enterprise Browser auf dem mobilen Computer.

Der dritte Weg wird unterschätzt und ist oft der schnellste, weil er ohne neue App auskommt. Er hat eine Bedingung: Die Webanwendung muss auf dem kleinen Display bedienbar bleiben. In dokumentierten Fällen skalierte genau das schlecht, und die Anpassung der Oberfläche war der eigentliche Projektaufwand, nicht die Hardware. Diese Frage gehört mit der IT geklärt, bevor Geräte bestellt werden.

Kabelgebunden, kabellos, Ladeschale und Geräteverwaltung im Rollout

Ab dem fünften Gerät verschiebt sich die Frage vom Lesen zum Betreiben. Kabelgebunden ist an einem Prüfplatz mit festem Standort die einfachere Wahl, weil Strom und Datenweg dasselbe Kabel nutzen und nichts geladen werden muss. Kabellos gewinnt, wo der Werker sich um die Baugruppe herumbewegt oder mit einem Gerät mehrere Plätze bedient. Dann gehört eine Ladestation dazu, und für die Modellreihe DX ist kontaktloses Laden nach Qi dokumentiert, was die Kontaktpflege erspart, die im Alltag ohnehin niemand übernimmt.

Für die Anbindung sind USB, RS232 sowie PROFINET und EtherCAT die üblichen Wege, und welcher gilt, entscheidet die Anwendung am Platz und nicht das Lesegerät. Im Rollout zählt außerdem etwas, das im Datenblatt selten auffällt: Ein Gerät wird eingerichtet, seine Konfiguration gesichert und auf die übrigen übertragen. In realen Projekten war genau diese Übertragbarkeit das ausschlaggebende Argument, weil zwanzig einzeln parametrierte Geräte nach einem halben Jahr zwanzig verschiedene Zustände haben.

Wenn der Takt keinen Handscan mehr hergibt: Übergang zur festen Lesestation

Der Handscan hat eine Obergrenze, und sie hängt nicht an der Gerätequalität. In einem dokumentierten Fall stieg die Stückzahl so stark an, dass für den Handscanschritt keine Taktzeit mehr übrig war, und die Entscheidung fiel auf eine feste Lesestation. Ein zweites, ebenso klares Signal ist die Zahl der Lesungen je Einheit: Wo bis zu hundert Leiterplatten einer Charge einzeln gescannt werden, entstehen ein bis zwei Minuten reines Scannen, die anderswo besser eingesetzt sind.

Der Übergang ist selten ein Bruch. Häufig bleibt der Handscanner für Nacharbeit, Wareneingang und Sonderfälle am Platz, während der Serienablauf auf einen kompakten AI-Codeleser der Modellreihe SR-X in einer Vorrichtung wandert. Wie sich mehrere Codes einer Charge in einer einzigen Lesung erfassen lassen, behandelt der Beitrag „Mehrere Codes in einem Bild". Wie mit angelieferten Codes schwankender Qualität umzugehen ist, beschreibt der Leitartikel dieses Clusters.

Häufige Fragen

F Warum scheitern einfache Handscanner an gelaserten Codes auf Leiterplatten?

Weil die Aufgabe drei Erschwernisse zugleich bringt: kleine, kontrastarme Codes, wechselnde Hintergrundfarben je Platinentyp und eine spiegelnde Oberfläche. Einfache Handgeräte lesen in der Anwendungspraxis saubere Etiketten und kommen mit schwach gelaserten Codes nicht zurecht. Der AI-Handscanner der Modellreihe HR-X ist dafür ausgelegt, weil er direktmarkierte Codes mit niedrigem Kontrast liest und die passende Beleuchtung automatisch wählt.

F Was ist der Präsentationsmodus und wann lohnt er sich?

Das Lesegerät steht in einer Halterung und liest dauerhaft, der Werker führt das Teil davor. Das lohnt sich bei kleinen oder empfindlichen Baugruppen und überall dort, wo beide Hände gebraucht werden. Wichtig sind eine Halterung in natürlicher Arbeitshöhe und eine Unterdrückung der Mehrfachlesung, damit ein verweilendes Teil nicht mehrfach gebucht wird.

F Handscanner oder mobiler Computer: Was passt an welchem Platz?

Der Handscanner passt, wo nur gelesen und weitergegeben wird und der Ablauf feststeht. Der mobile Computer der Modellreihe BT-A passt, sobald Auftragsdaten sichtbar sein müssen, etwas auszuwählen oder einzugeben ist oder durch Folie und Schutzverpackung gelesen wird. Kommt das angeschlossene Lager dazu, gehört auch die Modellreihe DX in die Auswahl.

F Wie kommt der gescannte Code am Handarbeitsplatz ins ERP?

Über drei dokumentierte Wege: als Tastatureingabe oder über eine serielle beziehungsweise USB-Verbindung an die Anwendung am Platz, über eine eigene App auf dem mobilen Computer, oder über die bestehende Webanwendung des Werks im Enterprise Browser. Der dritte Weg spart eine Entwicklung, setzt aber voraus, dass die Oberfläche auf dem kleinen Display bedienbar bleibt.

F Wann sollte ein Handarbeitsplatz auf eine feste Lesestation umgestellt werden?

Wenn die Taktzeit den manuellen Scanschritt nicht mehr trägt oder wenn je Einheit so viele Codes anfallen, dass das Scannen zur eigenen Tätigkeit wird. In dokumentierten Fällen sind das bis zu hundert Platinen je Charge mit ein bis zwei Minuten reinem Scanaufwand. Der Handscanner bleibt danach meist für Nacharbeit und Wareneingang im Einsatz.

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