Werkstückträger, Ladungsträger und Behälter identifizieren: Trägercode und Bauteilcode verheiraten

Nicht jede Identität in einer Elektronikfertigung gehört zu einem Bauteil. Der Werkstückträger, der die Platine durch die Linie fährt, der Ofenwagen, der eine ganze Charge in den Durchlaufofen schiebt, und der KLT, der die fertigen Baugruppen ins nächste Werk bringt, tragen eigene Codes und eigene Datensätze. In vielen Projekten ist diese zweite Ebene die tragende, weil das Bauteil ausgerechnet an den Stationen unerreichbar ist, an denen die interessanten Prozessdaten entstehen. Dieser Beitrag beschreibt, wie Trägercode und Bauteilcode zusammenkommen, wo der Trägercode sitzt, wie die Lesung ausgelöst wird und was beim Rollout über viele gleichartige Stationen zu planen ist.

Wichtige Punkte im Überblick

Nicht jede Identität in der Fertigung gehört zu einem Bauteil, denn die Bauteilidentität beantwortet, welche Platine das ist, und die Trägeridentität, welcher Platz in welchem Träger gerade an welcher Station steht.
Der Träger zeigt dem Leser immer dieselbe Fläche in derselben Lage, das Bauteil dagegen nicht, weshalb in dokumentierten Projekten die Trägerplatte an jedem Arbeitsschritt gelesen wird und der DMC der Platine genau einmal, meist über einen kompakten AI-Codeleser der Modellreihe SR-X am kurzen und konstanten Abstand.
Verheiraten heißt, beide Codes an derselben Station zu lesen und den Datensatz erst freizugeben, wenn beide Inhalte vorliegen, weil zwei getrennte Lesungen, die später über einen Zeitstempel zusammengeführt werden, bei jedem Stopp und jedem Bauteiltausch falsch zuordnen.
Am Ofen, bei der Aushärtung und am Prüfplatz ist der Träger häufig die einzige erreichbare Identität, weil der Bauteilcode nach dem Silikonverguss teilweise abgedeckt und im Ofen für keinen Leser zugänglich ist, während genau dort die Prozessdaten entstehen.
Der Laufzettel auf Papier wird schrittweise abgelöst, zuerst über Code und Leser an Träger und Station, danach über die Felder, die die Steuerung übernimmt, wobei der Baustein zur Anbindung an die vorhandene Prozesssoftware in einem dokumentierten Projekt auf dem kritischen Pfad lag.

Bauteilidentität und Trägeridentität: zwei Ebenen der Rückverfolgbarkeit

Die Bauteilidentität beantwortet, welche Platine das ist. Die Trägeridentität beantwortet, welcher Platz in welchem Träger gerade an welcher Station steht. Beide Ebenen brauchen einen eigenen Code, und sie werden unterschiedlich oft gelesen. In einem dokumentierten Projekt aus der Leiterplattenmontage trägt die Trägerplatte einen DMC, der an jedem Arbeitsschritt gelesen wird, während der DMC der Platine genau einmal gelesen und mit dem Träger verheiratet wird.

Diese Aufteilung ist keine Sparmaßnahme. Sie folgt daraus, dass der Träger dem Leser immer dieselbe Fläche in derselben Lage zeigt, das Bauteil dagegen nicht. Wer beide Ebenen sauber trennt, bucht Prozessdaten an der Station gegen den Träger und leitet die Zuordnung zum Bauteil aus der einen Verheiratung ab. Das spart Leser, vor allem aber spart es Stationen, an denen sonst ein schwieriger Bauteilcode gelesen werden müsste.

Warum der Träger im Prozess oft die verlässlichere Identität ist

Der Trägercode ist die Kennzeichnung, die das Werk selbst festlegt und dauerhaft anbringt, auf einer Edelstahlplatte, als graviertes Feld oder als robustes Etikett. Er wird einmal ausgelegt und ändert sich nicht mit dem Lieferlos. Der Bauteilcode dagegen wechselt mit Lieferant und Markierverfahren, und wie stark diese Streuung ausfällt, beschreibt der Beitrag „Fremdcodes in der Elektronikfertigung lesen: Wareneingang, Lieferantenetiketten und schwankende Codequalität".

Der Träger gewinnt auch mechanisch. Seine Codeposition liegt fest, sein Abstand zum Leser ändert sich nicht, und eine Vorrichtung wird einmal eingerichtet statt für jede Variante neu. Für die Auslegung heißt das meist: kurzer, konstanter Abstand und ein kompaktes Gerät. Der Codeleser der Modellreihe SR-X liest 2D-Zellen ab 0,024 mm bei Leseabständen von 70 bis 1000 mm und passt in die meisten dieser Einbauräume. Präsentiert der Träger seinen Code in wechselnder Höhe, etwa an einem Wagen oder an einem hohen Gestell, ist der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000 mit 0,040 mm kleinster Zelle und 100 bis 2000 mm die passende Klasse.

Wo der Trägercode sitzt und wie die Lesung ausgelöst wird

Die Codeposition folgt der Mechanik und nicht der Bequemlichkeit. In den Projekten sitzt sie auf einer senkrechten Edelstahlplatte an der Seite eines Ofenwagens, auf der Trägerplatte direkt neben dem Bauteil, an einem Ofengestell auf beiden Längsseiten, damit von rechts und links gelesen werden kann, und in einem Fall an der Unterseite eines Werkzeugshuttles, wo kleine DMC-Label vier Positionen je Station unterscheiden.

Ausgelöst wird die Lesung selten von Hand. Ein Näherungssensor meldet den ankommenden Träger, die Steuerung startet die Lesung und erwartet innerhalb eines definierten Fensters ein Ergebnis. Das ist wichtiger, als es klingt. Ohne festen Trigger liest die Station entweder zu früh, während der Träger noch fährt, oder mehrfach, während er steht, und die zweite Fehlerart fällt erst in der Auswertung auf.

Verheiraten im Prozess: eine Transaktion statt zweier Lesungen

Verheiraten heißt, dass Trägercode und Bauteilcode in einem Vorgang erfasst und gemeinsam übergeben werden. Zwei getrennte Lesungen, die die Software später über einen Zeitstempel zusammenführt, sehen im Konzept gleichwertig aus und sind es nicht. Sobald eine Station stoppt, ein Träger zurückgeschoben oder ein Bauteil getauscht wird, ordnet die Zeitachse falsch zu, und der Fehler wird erst sichtbar, wenn jemand eine Charge zurückverfolgen will.

Praktikabel ist deshalb, beide Codes an derselben Station zu lesen und den Datensatz in der Steuerung erst freizugeben, wenn beide Inhalte vorliegen. Fehlt einer, bleibt der Platz leer und der Träger läuft nicht weiter. Für die Anbindung an die Steuerung stehen neben der nativen EtherNet/IP-Schnittstelle die Kommunikationseinheiten SR-PN1 für PROFINET und SR-EC1 für EtherCAT bereit.

Ofen, Aushärtung und Test: Stationen, an denen nur der Träger lesbar ist

Der eigentliche Grund für die Trägerebene zeigt sich am Ofen. Eine dokumentierte Linie bestückt DCB-Substrate, schickt sie durch den Ofen, bondet und vergießt sie anschließend mit Silikon. Nach dem Verguss ist der Bauteilcode teilweise abgedeckt, und im Ofen selbst ist er ohnehin für keinen Leser erreichbar.

Die Prozessdaten entstehen aber genau dort. In einem anderen Fall werden Wagen über definierte Bahnen in Durchlauföfen geschoben, und die Aufgabe lautet wörtlich, die Daten des Wagens mit denen des Ofens zu verheiraten. Sechs Öfen mit je vier Wagen ergeben in dieser Planung bis zu vier Leser je Ofen. Ähnlich liegt der Fall an Ofengestellen mit großen Kupferspulen, die bei der Entnahme von beiden Seiten gelesen werden. An diesen Stationen ist der Träger die einzige Identität, die sich zuverlässig erfassen lässt, und jede Rückverfolgbarkeit für Temperaturprofil und Verweildauer hängt an ihm.

Laufzettel ablösen: vom Papier zur gebuchten Charge

Vor der Trägerkennzeichnung steht in vielen Werken ein Laufzettel. Er begleitet die Charge, wird an den Stationen handschriftlich ergänzt und später abgetippt. Das funktioniert, solange niemand Prozessdaten je Charge auswerten will. In den Projekten ist der Laufzettel häufig genug selbst eine Leseaufgabe, weil auf dem Papier ein Code steht, den eine eigene Station erfasst und ins System übernimmt.

Der Übergang gelingt schrittweise. Zuerst bekommt der Träger einen Code und die Station einen Leser, dann übernimmt die Steuerung die Felder, die bisher der Zettel trug. Rechnen Sie den Integrationsaufwand früh mit. In einem dokumentierten Fall kam der Baustein, der die Leser an die vorhandene Prozesssoftware anbindet, vom Hersteller dieser Software, und dieser Punkt lag auf dem kritischen Pfad der gesamten Umstellung.

KLT, Behälter und Mehrwegträger im Werksverkehr

Außerhalb der Linie übernimmt der Ladungsträger dieselbe Rolle. KLT und Kleinladungsträger werden beim Befüllen gelesen, damit später nachvollziehbar bleibt, welche Baugruppen in welchem Behälter das Werk verlassen haben. Anders als der Werkstückträger verlässt der Behälter das Haus, kommt zurück und wird neu befüllt, woraus zwei zusätzliche Anforderungen entstehen.

Erstens muss die Kennzeichnung Transport, Reinigung und rauen Umgang überstehen, sonst wandert die Wartung von der Anlage zum Etikett. Zweitens muss die Buchung sauber zwischen Behälter-ID und Inhalt trennen, denn derselbe Behälter trägt in der nächsten Runde andere Teile. Der Übereinstimmungswert von 1 bis 100, den der Codeleser der Modellreihe SR-X und der Codeleser der Modellreihe SR-2000 neben dem Inhalt ausgeben, ist hier ein brauchbarer Verschleißindikator: Sinkt er über die Umläufe hinweg, ist das Etikett fällig, bevor es ausfällt.

Rollout über viele gleiche Stationen planen

Trägerlösungen skalieren anders als Einzelstationen. In dokumentierten Anwendungen stehen Größenordnungen wie vier Leser je Ofen, vier Codes je Station oder gleichartige Anlagen mit je drei Lesern.

Für die Planung folgt daraus dreierlei. Legen Sie Gerätetyp und Einbaulage an der ersten Station so fest, dass sie sich kopieren lassen, statt jede Station einzeln zu optimieren. Klären Sie Kabellängen früh, denn 2, 5 und 10 Meter zwischen Leser und Schaltschrank sind in solchen Linien der Normalfall. Und behandeln Sie die Schnittstelle als eigenes Gewerk, weil sie sich mit jeder weiteren Station wiederholt und dort der Aufwand steckt, den die Hardwareliste nicht zeigt. Wie mehrere Bauteilcodes eines Trägers in einer einzigen Lesung erfasst werden, beschreibt der Beitrag „Mehrere Codes in einem Bild: Nutzen, Multiboard, Tray und Palette in einer Lesung erfassen".

Häufige Fragen

F Was bedeutet das Verheiraten von Trägercode und Bauteilcode?

Beide Codes werden an derselben Station gelesen und als ein Datensatz übergeben, sodass feststeht, welches Bauteil auf welchem Platz welches Trägers liegt. Danach genügt an den Folgestationen die Lesung des Trägers, um Prozessdaten dem richtigen Bauteil zuzuordnen. Die Steuerung sollte den Datensatz erst freigeben, wenn beide Inhalte vorliegen.

F Warum wird der Trägercode an jeder Station gelesen, der Bauteilcode aber nur einmal?

Weil der Träger dem Leser immer dieselbe Fläche in derselben Lage zeigt, während das Bauteil je nach Prozessschritt verdeckt, vergossen oder gar nicht zugänglich ist. In einem dokumentierten Projekt aus der Leiterplattenmontage wird die Trägerplatte an jedem Arbeitsschritt gelesen und die Platine genau einmal. Das reduziert die Zahl der schwierigen Lesungen auf eine.

F Wo bringt man den Code an einem Werkstückträger am besten an?

Dort, wo die Mechanik ihn dauerhaft freistellt und der Abstand konstant bleibt. In den Projekten sind das eine senkrechte Edelstahlplatte an der Seite eines Wagens, eine freie Fläche neben dem Bauteil oder die Unterseite eines Shuttles. Ein Codeleser der Modellreihe SR-X arbeitet dabei von 70 bis 1000 mm und kommt mit engem Bauraum zurecht.

F Wie wird die Lesung am Träger ausgelöst?

In der Regel automatisch. Ein Näherungssensor meldet den ankommenden Träger, die Steuerung startet die Lesung und wertet das Ergebnis innerhalb eines definierten Fensters aus. Ohne festen Trigger liest die Station entweder zu früh oder mehrfach, was sich später in der Auswertung als doppelter Datensatz zeigt.

F Lässt sich ein Laufzettel auf Papier damit vollständig ablösen?

In den dokumentierten Projekten ja, aber schrittweise. Zuerst erhalten Träger und Stationen ihre Codes und Leser, dann übernimmt die Steuerung die Felder, die bisher handschriftlich gefüllt wurden. Planen Sie den Baustein für die Anbindung an die vorhandene Prozesssoftware früh ein, da er häufig beim Hersteller dieser Software beschafft werden muss.

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