Unabhängig davon, ob Sie eine leitende kaufmännische oder technische Funktion innehaben, besteht die Möglichkeit, dass Sie interessiert daran sind, sicherzustellen, dass Leiterplatten die Sie kaufen, entwerfen oder bestücken, zu den niedrigsten Gesamtkosten so effizient wie möglich hergestellt werden, ohne das die Funktionalität oder Zuverlässigkeit des Endprodukts beeinträchtigt wird. Ruben Contreras, NCAB Anwendungstechniker im Außendienst an der Westküste der USA, hat einen ausgezeichneten Bericht über die harten Kostentreiber in der Leiterplattenproduktion geschrieben. In diesem behandelt er Aspekte, welche sich auf die physische Leiterplatte selbst beziehen. Beispiele hierfür sind das Kupfergewicht und die Komplexität des Aufbaus. In meinem Bericht werde ich die andere Kategorie – die weichen Kostentreiber – behandeln.
Weiche Kostentreiber nach der Prozesskostenbetrachtung
Jeder, der in die Produktion eingebunden ist, wird irgendwann einmal mit dem ABC-Prinzip zur Identifizierung und Zuordnung von Kosten in der Herstellung – der Prozesskostenrechnung – vertraut gemacht worden sein. Bei diesem Prinzip geht es darum, die Kosten für Produktionsstunden, zusätzliche Ingenieursstunden, Produktions-verzögerungen oder -Stopps zu ermitteln oder unerwartete Risiken zu managen. Ähnlich verhält es sich wenn es darum geht weiche Kostentreiber in der Leiterplattenproduktion zu berücksichtigen – Die Elemente zu identifizieren, die zu Verzögerungen in der Entwicklung, zu Zeitverlusten und zu Fehlspezifizierung von Anforderungen führen können, wenn sie nicht betrachtet werden. Diese Elemente, die nur dazu dienen, entweder die Kosten in die Höhe zu treiben oder, die verhindern zu erkennen, was zur Erreichung der gewünschten Qualität oder zu einer langfristigen Zuverlässigkeit erforderlich ist – das ist in unseren Augen keine nachhaltige Leiterplattenproduktion.
Qualität an erster Stelle
Der erste Faktor, der in Betracht gezogen werden muss, ist der Mangel an wichtigen Informationen, die entweder für die Erstellung eines Angebots oder für die effiziente Fertigstellung der Vorproduktionsvorbereitung gleich zu Beginn des Prozesses erforderlich sind. Das Problem ist, dass das Fehlen wesentlicher Informationen zu einer Verzögerung in der Produktion führen, weil Sie die Daten erneut überprüfen und nach fehlenden Informationen suchen müssen. In den allermeisten Fällen führt das dazu, dass gleich zu Beginn des Prozesses technische Fragen aufgeworfen werden. Da dies typischerweise mit neuen Daten verbunden ist kostet dies Zeit. Bei neuen Projekten, bei denen die Zeit bis zur Markteinführung kritisch ist, führt die verlorene Zeit recht häufig zu kostspieligen Verzögerungen.
Wenn wir diesen Mangel an Informationen nicht aufklären würde, wäre es durchaus möglich, dass die Erwartungen des Kunden nicht ausreichend verstanden werden und sich in dieser Phase Fehler einschleichen – Fehler die sich dann durch die gesamte Produktion ziehen und dafür sorgen, dass die Leiterplatte, egal wie gut sie hergestellt ist und wie pünktlich geliefert wird, am Ende nur fehlerhaft und unbrauchbar ist. Natürlich gibt es Hersteller die sich dafür entscheiden auf der Basis von unklaren Daten und Anforderungen Annahmen und Entscheidungen zu treffen. Ein solches Risiko ist mit unserem Wert „Quality First“ nicht vereinbar.
Beispiele für fehlende, aber wesentliche Informationen sind:
- Gewünschte Eigenschaften des Basismaterials
- Impedanz-Anforderungen
- Unklare Anforderungen hinsichtlich der Lötoberfläche
- Fehlende Details wie z.B. Gesamtdickentoleranzen, dielektrische Anforderungen
- Lötstoppmasken-Informationen
- Fehlende Spezifikationen
Eine Überspezifikation ist auch ein Risiko
Neben Projekten mit Mangel an wesentlichen Informationen, gibt es auch Projekte, bei denen wir mit entgegengesetzten Herausforderungen konfrontiert sind – nämlich mit Überspezifizierungen. Bei diesen Projekten werden zu viele Informationen mit den Daten geliefert. Die Herausforderung entsteht durch die zeitaufwendige Überprüfung jeder einzelne Information hinsichtlich ihrer Relevanz für die Herstellung und Verifizierung oder Abnahme der Leiterplatte. Ein Risiko entsteht nicht nur durch den Zeitverlust, sondern vielmehr dadurch möglicherweise wesentliche Informationen zu übersehen. Ebenso kann es vorkommen, dass wir mit Projekten konfrontiert werden, in denen viele zur Verfügung gestellte Informationen widersprüchliche Anforderungen darstellen. Diese widersprüchlichen Anforderungen können dann dazu führen, dass das Projekt aufgrund der zeitaufwendige Klärung dieser Widersprüche, bzw. der Priorität von Anforderungen gestoppt werden muss.
Beispiele für eine Überspezifikation können sein:
- Umfangreiche, allgemeingültige Spezifikationen und Vereinbarungen, die mit jedem neuen Projekt eingereicht werden, obwohl diese allgemeingültigen Spezifikationen und Vereinbarungen bereits separat geklärt wurden.
- Verweise auf Spezifikationen, die entweder veraltet oder nicht gebräuchlich sind, d.h. in dem Land wo diese zur Anwendung kommen sollen, nicht zur Verfügung stehen. In vielen Fällen entsteht dann die Verantwortung ein anerkanntes Äquivalent für diese Spezifikation zu identifizieren und den Kunden um die Freigabe für dessen Anwendung zu ersuchen.
- Die Spezifizierungen von Zuverlässigkeitsanforderungen, die entweder für die betreffende Technologie nicht anwendbar sind oder trotz des eigentlichen Zwecks des Produkts eine übermäßige Anforderungen an die Zuverlässigkeit darstellen. Derartige Anforderungen können dann die Kosten in die Höhe treiben.
Wissen, wann man die IPC-Klasse 3 spezifiziert und wann besser nicht
Das dritte Element bezieht sich auf die zuvor beschriebenen Überspezifizierung von Zuverlässigkeitsanforderungen und dadurch auf eine Forderung nach der IPC-Klasse 3, ohne wirklich zu verstehen, was eine Forderungen IPC-Klasse 3 tatsächlich bedeutetet. Eine solche „weit gefächerte“ Anforderung hat dann erheblich Konsequenzen in Bezug auf die Kosten der zu liefernden Leiterplatten sowie auf die Auswahl von in Frage kommender Lieferanten für die Produktion großvolumiger Aufträge.
Für einige Industriezweige und Branchen kann die Forderung nach IPC-Klasse 3, einschließlich der damit verbundenen Forderungen nach Prozesskontrolle und Verifizierung, absolut notwendig sein, in einigen Fällen aber auch nicht. Betrachtet man eine Leiterplatte als ein Teil eines lebenswichtigen Produkts, bei dem eine ununterbrochene Nutzung ein absolutes Muss ist und bei dem keine Ausfallzeit toleriert werden kann, oder betrachtet man eine Leiterplatte als Teil eines Verbraucherprodukts? Es ist klar, dass die zuerst beschriebene Leiterplatte den hohen Verifizierungsgrad nach IPC-6012 und die damit verbundenen erheblichen Kosten rechtfertigt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die IPC Klasse 3 nicht automatisch in Bezug zu anspruchsvollen Produkten oder Designs steht. Die IPC Klasse 3 steht vielmehr für ein hohes Verifizierungsniveau und die Gewissheit, dass diese Leiterplatte für die anspruchsvollen Anwendung des Endprodukts geeignet ist.
Von Anfang an alles richtig machen
Man sagt, dass Halbwissen in den falschen Händen gefährlich sein kann. Noch gefährlicher ist es jedoch Unkenntnis oder die fehlende Bereitschaft von Beginn an alles richtig zu machen. Wir erkennen oft schlechte Designelemente, verschwenderische Diskussionsrunden oder die Anforderung von ungeeigneten Materialien. Manchmal erkennen wir auch einen Mangel an Bereitschaft, das erforderliche Maß an Korrekturen vorzunehmen. Oft wird uns auch gesagt, “das ist nur ein Prototyp. Wir können die Korrekturen später vornehmen”. Doch später wird das Design dann genehmigt und die Korrekturen werden nie durchgeführt.
Wenn wir uns aber engagieren und auf dem Wunsch aufbauen, alles von Anfang an richtig zu machen, dann können wir unser Wissen und unsere Erfahrung teilen. Das Endergebnis ist dann eine zuverlässige Leiterplatte, die pünktlich, fehlerfrei und nachhaltig zu den geringstmöglichen Gesamtkosten produziert wird.
What drives the cost of a circuit board?
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