« Ping ! » - L'ascenseur est là

Ping ! - L'ascenseur est là
Vue de la ligne complète de production automatique de planches

La nouvelle usine de production de PCB d'Otis à Berlin

Début décembre 2022, Otis a autorisé ELEVATOR WORLD Europe un aperçu exclusif de sa nouvelle usine de fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB) à la pointe de la technologie basée à Berlin, en Allemagne, qui produit les commandes des ascenseurs Otis dans le monde entier. L'installation a ouvert ses portes le 1er juillet 2022, après seulement neuf mois de planification et huit mois d'équipement du bâtiment ; l'ancienne usine de production a été gravement endommagée lors d'un incendie majeur en mai 2020, nécessitant rapidement une nouvelle installation. Sur le site d'origine de Berlin, à un autre endroit, Otis produit des composants pour ascenseurs depuis 1951.

Votre auteur a été guidé dans le hall 2 de l'usine de Berlin par Dr.-Ing. Oliver Gassner, directeur de l'électronique de l'intégrateur de sous-systèmes (SSI) chez Otis depuis avril 2022. Les références de Gassner sont nombreuses : il a étudié l'ingénierie de production à l'Université technique de Munich en Allemagne ; a obtenu son doctorat en acoustique de transmission des inverseurs marins à Hambourg, en Allemagne ; a obtenu une maîtrise en gestion globale à Coblence, en Allemagne ; et enfin, a obtenu un master en marketing à Paris. En 2001, il a commencé à travailler chez un grand constructeur automobile du sud de l'Allemagne, et en 2005, il est devenu directeur d'usine pour la première fois à Budweis, en République tchèque. Il a ensuite dirigé des sites de production électronique en Allemagne, en Macédoine, en Suède et au Mexique. 

Dr.-Ing. Olivier Gassner
Gassner montre les sites de production d'Otis dans le monde entier.

Gassner a rejoint Otis pour superviser les installations finales de la nouvelle usine de production et la mettre en service. Tout n'est pas encore terminé; des programmes d'assemblage de PCB manquent encore et seront créés au fur et à mesure des besoins. Une ligne de production fonctionne actuellement dans le hall, il y a donc encore beaucoup de place pour ajouter une deuxième ligne dans quelques années, car la vitesse et la précision de la production de PCB continuent d'augmenter. 

Le chemin à parcourir

Le chemin vers la zone de production nous a conduits au premier étage, où résidait une plate-forme Otis Gen360, puis à travers une cour animée et fréquentée sur le terrain de l'usine, et enfin au hall de l'usine. 

La salle a été construite en 1932 et est maintenant un bâtiment classé, ce qui la rend peu économe en énergie. Ses vitrages à simple vitrage, dont certains datent encore de l'année de construction, sont complétés d'une seconde couche, et le hall est chauffé par des radiateurs noirs. Les spécifications de température sont de 19 à 26 degrés Celsius jour et nuit. 

L'intérieur de la salle est une « zone contrôlée ». Les exigences pour cette technologie de salle blanche se trouvent dans la norme ISO 14644. Si les tailles de particules sont nettement supérieures aux valeurs spécifiées dans la norme, la propreté est évaluée selon VDA-19 et une zone dite contrôlée est créée. Cette zone contrôlée garantit toujours de faibles concentrations de particules, des températures constantes et, si nécessaire, une humidité de l'air. Ici, l'accès des personnes est également réglementé pour limiter les particules au minimum. 

La poussière dans une installation de production n'est généralement pas agréable. Des unités de purification d'air décentralisées appropriées pour la climatisation de la salle, c'est-à-dire la filtration et l'humidification (pas trop sec), sont suspendues aux plafonds et sont surveillées et contrôlées par des capteurs. Les tours d'alimentation en air sont situées au sol du hall à côté des colonnes de support du toit. De plus, l'imprimante PCB elle-même est climatisée.

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Votre auteur attend la visite dans l'antichambre de l'ascenseur.

Les composants électroniques ont trois principales « causes de décès » : l'électrostatique, le manque de dissipation de la chaleur et la corrosion. L'entrée de la zone de production dans le hall est laborieuse :

  • Les blouses sont d'abord enfilées sur les vêtements pour empêcher la poussière et les fibres d'entrer. 
  • Ensuite, pour protéger les visiteurs contre l'électrostatique, des revêtements sont appliqués sur les chaussures. Des conducteurs électriques sous forme de bandes de tissu métallisé sont cachés du sol sous le pardessus, sous la semelle de la chaussure et dans le bord des chaussettes pour créer un contact avec la peau pour la mise à la terre. Les employés permanents portent des chaussures de protection électrostatique, qui durent environ un an. Cela offre une protection jusqu'à 1.3 méga ohms. L'efficacité des housses est testée individuellement pour chaque pied. Le corps entier est ensuite testé avant l'ouverture de la barrière d'accès. 
  • Le sol du hall est également particulièrement complexe et onéreux. Il est non seulement dur et durable, mais également antistatique.

Sortie et entrée de production 

La nouvelle ligne de production offre actuellement la possibilité de fabriquer 68 produits matériels différents choisis dans la gamme de produits. Cette ligne est également conçue pour produire des prototypes par 68 en collaboration avec le service développement puis les industrialiser. De plus, toutes les pièces de rechange peuvent être produites ici, 1,000 % en deux jours calendaires. Le jour de la tournée, plus de 25 100 planches ont été produites. Cette production a été accélérée par étapes de XNUMX et XNUMX pièces avant que la quantité restante ne soit produite au maximum en une seule fois. 

Des dizaines de milliers de composants sont stockés sur site, ce qui nécessite une logistique complexe. Ceux-ci sont entre autres stockés dans des paternosters. Il s'agit d'un entrepôt dynamique, ce qui signifie que le système ERP trouve la pièce stockée au hasard quelque part en fonction du code-barres et de l'emplacement de stockage stocké dans le système. 

Les petites pièces sont stockées sous forme de rouleaux sur une étagère entre l'entrée et la première étape de production. Les mangeoires sont intelligentes. Ils savent combien de pièces sont sur un rouleau. Pour ce faire, une machine à rayons X est tenue à portée de main pour compter les pièces sur une bobine. Le résultat y est noté sous forme de code-barres. 

Les planches de la production sont à double couche avec jusqu'à huit couches. La taille de la plus grande planche exposée est de 500 mm de long et 270 mm de large, l'option longboard permettant des largeurs et des longueurs encore plus grandes. Le panneau carré exposé est utilisé dans les ascenseurs de grande hauteur et standard. Plus la vitesse de l'ascenseur est élevée, plus la planche est complexe – et donc généralement plus grande.

Les cartes fabriquées dans cette production sont conformes à la norme IPC-A610 classe 3 car elles sont conçues pour durer toute une vie dans des ascenseurs tels que l'Otis Gen360 et ne sont pas régulièrement remplacées tous les trois ans comme dans l'aviation. C'est le même niveau de qualité qui contrôle également un avion tel qu'un Airbus ou l'ABS d'une voiture, en plus d'être requis dans les composants de sécurité fonctionnelle des ascenseurs. Les classes inférieures sont, par exemple, les téléviseurs de classe 1 ou les cartes pour écrans à l'intérieur de la cabine d'un ascenseur de classe 2. Dans ces niveaux sont réglementés des critères de qualité tels que la précision de positionnement des composants, la qualité de la soudure, les degrés de remplissage de la soudure, l'isolation. et la pénétration des fils à travers la carte. Les rebuts sont recyclés. 

L'approvisionnement, la transformation, le conditionnement et l'expédition sous-traités sont assurés par des salariés travaillant en deux équipes. Ces employés sont hautement qualifiés. La reconstruction a été l'occasion d'investir dans des équipements électroniques et de nouveaux processus automatiques pour éliminer les erreurs manuelles. Une importance particulière est accordée à la sécurité au travail. Par exemple, des élévateurs automatiques sont utilisés pour les PCB empilés.

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Hall de production historique avec intérieur high-tech
Panneaux chauffants
Panneaux chauffants suspendus au plafond
Unité de climatisation décentralisée
Unité de climatisation décentralisée sous le plafond
Appareil de test électrostatique
Appareil de test électrostatique
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Préparation de la visite : protection contre la poussière et l'électrostatique
Stockage Paternoster pour composants
Stockage Paternoster pour composants
Les rayonnages
Rack de stockage pour les pièces positionnées automatiquement
petite planche
Du petit…
planche moyenne
… à moyen …
Grand plateau
…à de grandes planches sont fabriquées dans cette ligne de production.

Pas à pas à travers la production de cartes de circuits imprimés 

Sur une période de deux heures, Gassner et votre auteur ont parcouru les différentes étapes de production dans les 1,800 XNUMX m2 salle.

Planches nues
Planches « nues » (bareboards)

1) Le PCB "nu" est recouvert de vert. Plus de 20 ans d'autocollants imputrescibles permettent de remonter jusqu'au fabricant, dont trois d'Allemagne et trois de l'étranger. Des cartes de circuits imprimés FR4 rigides sont fournies, constituées d'un tissu en fibre de verre imprégné de résine appelée préimprégnés (fibres pré-imprégnées), qui ont été pressées avec des couches intermédiaires ou externes en cuivre. 

Marqueur laser avec imprimante à pâte à souder
Marqueur laser avec imprimante à pâte à souder

2) Le numéro de série du produit est marqué au laser à l'avant et à l'arrière de la carte sur la laque de soudure verte. Ceci est suivi d'une impression de pâte à souder fonctionnant comme une sérigraphie. Le conseil d'administration entre; la pâte à souder se déplace dessus. Le cuivre est protégé par la surface de soudure argentée. Les pâtes à souder sont conservées au réfrigérateur. La soudure sans flux de lavage est utilisée, comme dans 80% de tous les cas dans le monde aujourd'hui. L'imprimante provient d'un fabricant allemand. 

Vérification de la qualité de la distribution de pâte à braser
Vérification de la qualité de la distribution de pâte à braser par inspection optique

3) La première mesure d'assurance qualité a lieu : une inspection de la pâte à souder vérifie, au moyen de photos 3D et de comparaison avec les spécifications, si la soudure a été appliquée sur tous les joints de soudure et s'ils sont lisses.

Placeur automatique avec bobines pleines de pièces
Placeur automatique avec bobines pleines de pièces

4) Il y a quatre placers dans la ligne, chacun avec deux têtes de placement de plateaux, c'est-à-dire huit glissières mobiles au total. L'un des placers a un plateau unique supplémentaire pour les composants extra-larges. Les placers se déplacent à des vitesses différentes d'avant en arrière vers les 59 (parmi les experts on dit 60, cependant) places. Le nombre de composants et la manière dont ils sont disposés expliquent la grande complexité de la production. Les machines pick-and-place sont de fabrication allemande. 

Sur le dessus de la carte, les composants sont simplement posés sur la zone recouverte de pâte à souder. Plus tard, tout est chauffé, la soudure fond et les composants sont soudés. Sur la face inférieure, les pièces sont fixées avec de la colle et passées dans un bain de soudure liquide, sinon les composants collés tomberaient lors de la deuxième soudure. 

Dans la production actuelle, les composants étaient alimentés à partir de cinq rouleaux de 8 mm après que la machine ait lu le code-barres sur le rouleau avec les informations sur le composant. Ainsi, dans ce cas, 15 PCB également assemblés mais pas encore soudés sont créés sur une carte, qui est ensuite découpée. 

Four tunnel
Four tunnel (four à refusion)

5) Après un préchauffage lent, le four tunnel chauffe les planches passantes jusqu'à 240°C. Un passage à vitesse relativement constante prend 21 s dans le cas considéré. Cependant, les profils de température contrôlés par capteur, c'est-à-dire quand ce qui est chauffé à quelle température et pendant combien de temps, peuvent être ajustés. Certaines zones sont couvertes selon les besoins. 

La chaleur rayonnante infrarouge est utilisée pour la charge de base. Une soi-disant "super taupe" est toujours déplacée dans le four pour contrôler les températures. La soudure s'effectue sous gaz inerte. L'humidité de la pâte à souder s'évapore et est extraite par un ventilateur antidéflagrant. 

Pièces filaires
Les pièces câblées sont montées manuellement.

6) Les cartes avec des composants câblés, qui doivent ensuite être ressoudées manuellement ou automatiquement, sont également verrouillées ici sur la base du numéro de carte. C'est ce qu'on appelle la technologie à trou traversant (THT), contrairement à la technologie de montage en surface (SMT) précédemment utilisée. 

Dans la production actuelle, il y a un haut-parleur avec deux câbles qui va plus tard, "Ping", dans la cabine de l'ascenseur pour signaler aux passagers : "L'ascenseur est là !" 

Vérification du bon placement des pièces sur la carte
Vérification du placement correct des pièces sur la carte via une inspection optique automatisée

7) Temps pour la prochaine mesure d'assurance qualité : inspection optique automatisée. La carte échantillon est comparée à une photo 3D pour identifier les éclaboussures de soudure, par exemple. Un laser projette une image ; une caméra vérifie si tout a été placé correctement. Si des erreurs sont trouvées, celles-ci entrent également en post-traitement. 

Machine de revêtement
Machine de revêtement (avec l'aimable autorisation d'Otis)

8) Lorsque tout est en place, l'étape suivante consiste à protéger la planche de la corrosion et des « bestioles effrayantes ». Pour ce faire, le carton est enduit de vernis UV dans l'unité d'enduction puis séché sur le convoyeur jusqu'au collecteur final. 

Soudage semi-automatique
Soudure semi-automatique à un poste de finition

9) Les quatre stations de finition offrent la possibilité de braser semi-automatiquement à la main avec de la soudure liquide. A cet effet, deux machines sont tenues prêtes à déplacer à l'avance le support vers la position de soudage correcte. Ensuite, un générateur d'ondes mouille le point de soudure à l'extrémité du fil. En raison de l'effet d'hydrolyse, la soudure pénètre dans le trou et les couches internes. De très petites quantités sont également traitées ici. Les quantités plus importantes sont en partie sous-traitées. Lors de l'inspection, une carte de bus CAN était en cours de traitement.

Test de circuits
Test de circuit via un testeur en circuit

10) L'assurance qualité suit également ici au moyen d'une inspection optique. Les joints de soudure, par exemple, sont vérifiés pour les congés.

Poste pour l'installation du logiciel
Poste pour l'installation du logiciel

11) Dans le suivi, il est également testé si tous les circuits fonctionnent. Cela se fait sur un ICT (testeur en circuit). Un adaptateur d'aiguille est placé sur la carte, qui signale les circuits individuels pour les courts-circuits. Sur la base d'une interruption de courant, il détermine si le circuit est présent comme prévu ou non.

Testeur de fonctionnalité
Testeur de fonctionnalité

12) En même temps, le logiciel est chargé sur la carte. En fonction de la durée du test fonctionnel des circuits, les progiciels sont échelonnés (boot, basic ou complet). Certains composants sont livrés déjà préprogrammés. S'il n'y a pas assez de temps, il y a une station logicielle séparée pour l'achèvement.

13) Vers la fin, il y a le testeur de fonction, sur lequel des tensions sont appliquées à la carte par le bas. La question à laquelle il faut répondre est : « Le microprocesseur prend-il la bonne décision ? Si la quantité d'entrée mesurée signifie, par exemple, "Le plancher de la cabine est trop haut de 3 cm", la carte envoie le signal à l'entraînement de l'ascenseur en conséquence : "Move!"

14) La régie se voit également attribuer une vignette indiquant, entre autres, l'origine du matériel et des logiciels; et quand et où la carte a été fabriquée, programmée et vendue. 

15) En option, différentes cartes sont vissées les unes sur les autres ou intégrées dans des boîtiers. Lors de la visite, un panneau d'affichage était à voir. 

Prêt pour l'expédition
Prêt pour l'expédition

16) La planche est maintenant prête à être emballée. La boîte lors de la visite était en route pour Paris. En aparté, Gassner a noté que les ascenseurs Otis installés et modernisés à la Tour Eiffel utilisent des systèmes de contrôle qui étaient autrefois fabriqués et programmés ici dans ce hall. 

Faits sur Otis 

Otis est un leader mondial dans la fabrication, l'installation et l'entretien d'ascenseurs et d'escaliers mécaniques. L'entreprise déplace plus de 2 milliards de personnes par jour et gère plus de 2.1 millions d'unités clients dans le monde – le plus grand portefeuille de services de l'industrie. Otis a équipé de nombreuses structures parmi les plus emblématiques du monde comme la tour Eiffel, ainsi que des bâtiments résidentiels et commerciaux et des centres de transport. Basée aux États-Unis dans le Connecticut, Otis compte 68,000 41,000 personnes, dont 200 XNUMX professionnels de terrain, et est représentée dans plus de XNUMX pays et territoires. Pour plus d'informations, voir Otis.com.

Undine Stricker-Berghoff est propriétaire de ProEconomy, un bureau d'ingénierie basé à Luebeck-Travemuende, en Allemagne, à travers lequel elle travaille en tant que coach et consultante pour la gestion et le marketing, principalement dans les services énergétiques et de construction. De 2008 à 2013, elle a été directrice générale de VFA-Interlift eV à Hambourg, en Allemagne. Elle a étudié l'ingénierie mécanique à l'Université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, et, immédiatement après l'obtention de son diplôme, a travaillé comme consultante en énergie pour ERPAG à Lugano, en Suisse, et à Campione, en Italie. Avant de rejoindre VFA-Interlift, Stricker-Berghoff a travaillé pour VDI, l'association des ingénieurs allemands à Düsseldorf, en Allemagne, en tant que secrétaire des services du bâtiment, et était responsable du département VDI-Standards. Elle a également exercé un mandat en tant que directrice générale de la Chambre de commerce et d'industrie de Luebeck. Elle dirige ProEconomy depuis 2005.

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