Мысли о монтаже

Олег Пилипенко

Введение

Данная статья предназначена для тех, кто еще мучается вопросами и бредет в тумане разноречивой информации из рекламных и переводных источников. Судя по вопросам, задаваемым участниками семинаров и интернетовских форумов, таких много. Автор с благодарностью примет все замечания, дополнения и конструктивную критику.

Многие нынешние сборочные производства начинаются вообще без участия технолога, и во многом из-за этого страдают. Современные технологии сборки и пайки изделий на печатных платах на первый взгляд просты и доступны, но имеют множество нюансов, незаметных непрофессионалу, знание и применение которых позволяет добиться действительно высокого качества изделия и эффективности процесса. Неспроста вопросам сборки, пайки, отмывки и контроля изделий на печатных платах в системе стандартов IPC посвящено более 60 стандартов.
И никто на предприятии, кроме знающего и думающего технолога, не может и не должен знать лучше, как соединить теорию и практику, высокий полет конструкторской мысли с реальными возможностями предприятия, современными технологиями и технологическими материалами, добиться при этом выполнения одного из главнейших требований заказчика (потребителя) — высокого качества изделия при минимальных издержках. Ведь вопросы производства конкурентоспособной продукции с наименьшими издержками, запуск продукции в производство
и ее изготовление в кратчайшие сроки, не менее важны в современной конкурентной борьбе за сегменты электронного рынка, чем функциональность и потребительские качества, заложенные в конструкции при ее разработке.

Конечными показателями уровня развития любой современной технологии являются гибкость, производительность, достигаемый уровень качества и повторяемость последнего при смене изделия, расходных материалов, скорости процесса и таких непредсказуемых факторов, как погодные условия, настроение и квалификация обслуживающего персонала.

Автоматизация технологических процессов сборки изделий на печатных платах (изделие на печатной плате, далее — ИПП) позволяет уменьшить влияние человеческого фактора, достичь высоких показателей производительности, качества и повторяемости процессов. При этом, несмотря на высокую стоимость технологического оборудования и низкую стоимость ручного труда на рынках бывшего СССР, окупаемость сборочных машин и линий на их основе составляет от одного года до пяти лет. Автором была разработана методика расчета окупаемости
оборудования для автоматизации сборки ИПП, которая учитывает основные факторы, влияющие на окупаемость.

В течение последних трех-четырех лет большое распространение получила так называемая контрактная сборка ИПП. Появилось несколько крупных предприятий, специализирующихся исключительно на контрактной сборке ИПП, имеющих исключительно высокий уровень технологического оборудования, технологического процесса и, как следствие, высокую цену за подготовку производства и сборку. В этом случае заказчик при малой серийности имеет стоимость подготовки производства, сравнимую со стоимостью сборки его партии изделий, а
при большой серийности имеет затраты на сборку, сравнимые со стоимостью скромной линейки технологического оборудования, на котором сам может собрать свои ИПП. Конечно, при наличии хотя бы одного вышеупомянутого технолога у себя в штате. Открою маленький секрет: себестоимость сборки, пайки ИПП, включая современные расходные материалы, зарплату, электроэнергию, плату за аренду помещения отчисления на амортизацию оборудования и т. п. составляет от 15 % до 40 % цены, запрашиваемой за контрактную сборку ИПП. Уровень
рентабельности на этом рынке на сегодня очень высок, но конкуренция быстро растет. Наряду с вышеупомянутыми контрактными производствами существуют производители, имеющие программу собственных изделий и берущие сторонние заказы для дозагрузки мощностей. У них стоимость сборки может быть ниже в 1,5-3 раза.

Расчет экономической эффективности автоматизации процессов сборки изделий на печатных платах

Общие затраты на создание и эксплуатацию участка сборки печатных плат состоят из капиталовложений в оборудование, строительство и монтаж,

а также текущих затрат (амортизационные отчисления, расходы на ремонт, зарплата, электроэнергия). Проведем сравнительный анализ затрат при автоматизированной и ручной сборке изделий на печатных платах. При этом следует заметить, что первоначальная сумма капиталовложений постоянно уменьшается на величину амортизации.

В общем виде статьи затрат будут следующими:

1.    Стоимость оборудования.

2.    Амортизационные отчисления, расходы на ремонт оборудования.

3.    Заработная плата.

4.    Стоимость электроэнергии.

1.  Ручная сборка

Рассмотрим вариант, когда рабочие места оснащены самыми примитивными средствами для взятия и установки элементов (вакуумный пинцет). Стоимостью такого оборудования, отчислениями на амортизацию и ремонт можно пренебречь, то есть отчисления на амортизацию и ремонт равны 0.

Потребная общая производительность участка — 3000 компонентов в час. Производительность одного места с вышеуказанным оснащением — не более 300 компонентов в час. Следовательно, потребуется 10 рабочих мест.

Возьмем часовую тарифную ставку $ 1 в час.

Средний месячный фонд рабочего времени составляет 8×22 = 176 часов.

Зарплата 1,0×176 = $ 176.

Средняя зарплата за месяц с учетом налогов и больничных составит 176+50% = $ 264.

Весь участок за месяц — 10×264 = $ 2640.

Стоит отметить, что реально годовая производительность такого участка приблизительно на 20% меньше при вышеуказанной сумме оплаты. Такое положение возникает из-за того, что на участке работают женщины, у них есть дети, и все они болеют. Один раз в год работнику положен оплачиваемый отпуск, равный одному месяцу.

2.  Автоматизированная сборка Стоимость сборочной машины начального уровня в комплекте с питателями и компрессором с реальной производительностью 3000 компонентов в час составляет $ 70 000.

Полная амортизация оборудования — 7 лет. 70000/(12×7) = $ 833 в месяц.

Средние затраты на ремонт и техобслуживание составят $ 100 в месяц (0,15% от начальной стоимости оборудования). У лучших образцов оборудования, запчасти которых стоят гораздо дороже, расходы на содержание и ремонт при трехсменной работе составляют около $ 50 в месяц.

Заработная плата оператора.

Возьмем часовую тарифную ставку $ 1,5 в час, тогда 1,5×176 = $ 264. Работа оператора заключается в переустановке заготовок и смене питателей. Коэффициент загрузки рабочего времени К = 0,3 (18 минут за час).

Итоговая заработная плата оператора за месяц с учетом К, налогов и больничных составит 264×0,3 + 50% = $ 119.

До нормального уровня зарплата оператора возрастает при обслуживании им нескольких единиц оборудования (2-3 единицы).

Рассчитаем затраты на электроэнергию. Оборудование работает 8 часов в сутки, 22 дня в месяц.

Установленная мощность 1 + 0,9 = 1,9 кВт (автомат + компрессор), таким образом, за месяц расходуется 1,9×176 = 334 кВт-ч. 1 кВт-ч стоит $ 0,1, значит расходы составят 334×0,1 = $34 в месяц.

Суммарные затраты за месяц — 833+100+ 119+34=$ 1086 в месяц.

Суточную производительность автомата легко увеличить практически вдвое, заставив работать его, при необходимости, в две смены (можно и в три, но для трехсменной работы оборудование начального уровня, как правило, не предназначено).

Подведем итог. Формула расчета общих затрат за период времени следующая:

ПСО — А х Т + СЗ х Т = ОЗ.

Здесь: ПСО — первоначальная стоимость оборудования, А — амортизационные отчисления за год, Т — время с момента запуска оборудования в годах, СЗ — суммарные затраты за год (амортизация, ремонт, зарплата, электроэнергия), 0З— общие затраты за период времени.

Ручная сборка

ПСО — $ 0

СЗ — 2640×12 = $ 31 680 в год

Автоматическая сборка

ПСО — $ 70 000

СЗ — 1086×12 = $ 13 032 в год

А — 833х 12 = $ 10 000 в год

Подставляя соответствующие исходные данные в формулу, получим следующие результаты (см. табл.).

Расчет показывает, что при работе в одну смену сборочное оборудование окупается к концу четвертого года эксплуатации (сумма отчислений на амортизацию и экономии средств от автоматизации становится равной первоначальной стоимости оборудования). К окончанию срока амортизации оборудования, то есть после полного перенесения его первоначальной стоимости на себестоимость продукции, экономия средств, по сравнению с ручной сборкой, составит $ 130 536 (что без малого равно стоимости двух новых сборочных машин. При этом второе слагаемое (суммарные затраты, относимые на себестоимость продукции) при автоматизированной сборке в 2,4 раза ниже, чем при ручной. При двухсменной работе срок окупаемости уменьшается в 2 раза и время полной амортизации можно уменынитьдо 3,5 лет. В расчет не принимаются остаточная стоимость оборудования при его замене, общецеховые расходы, которые начисляются
на основную зарплату, и дополнительные затраты на содержание помещения для размещения участка с монтажницами, освещение рабочих мест и т. д. Последние факторы ускоряют окупаемость сборочной машины.

Сборочная машина, изображенная на рисунке, заменяет труд десяти монтажниц с вакуумными пинцетами. Для ее работы и обслуживания достаточно двух квадратных метров площади. Для размещения десяти рабочих мест для ручного монтажа необходимо, по крайней мере, 25 м², плюс хорошее освещение.

Продолжение следует