Qualität für den Kunden, Produkte für die Zukunft

Um seinem Ruf als marktführendes Unternehmen im Bereich der Abfüllindustrie gerecht zu werden, muss auch bei der Firma HEUFT SYSTEMTECHNIK in die Zukunft hinein geplant werden. So stellt sich die Neuentwicklung, zum Beispiel einer elektronischen Baugruppe, als aufwändige, innovative Arbeit dar, bei der es darum geht, neueste Technologien und Bauteile so einzusetzen, dass am Ende ein echtes "Produkt für die Zukunft" entsteht.

Die Vorgabe:
Eine seit 10 Jahren bewährte Karte soll durch eine leistungsfähigere Karte ersetzt werden. Diese Karte soll, in groben Zügen geschildert, in Kontrollgeräten digitale Bild-informationen der Kameras einlesen und auswerten. Dadurch liefert diese "Grafikkarte" eine der wichtigsten Grundfunktionen eines HEUFT-Kontrollgerätes. In vielen Sitzungen wurden die Eckdaten dieser Karte festgehalten, wobei vor allem deren Funktion im Vordergrund stand.
Man war sich einig, dass die Auswahl der Bauteile für die Qualität der Karte von entscheidender Bedeutung sein sollte. Eine Karte mit Bauteilen aus dem PC-Bereich wird keine lange Lebensdauer haben, da diese Bausteine nach ca. 1-2 Jahren nicht mehr lieferbar sein werden. Neue PCs erfordern grundsätzlich neue Chipsätze. Die Produktion der alten Chipsätze wird vom Lieferanten eingestellt und sind nicht mehr lieferbar. Diese Zeit wird bei HEUFT aber benötigt um in langwierigen Tests die Zuverlässigkeit der Karte zu beweisen. Erst hiernach wird die Karte für den Einsatz in Kundengeräten freigegeben.
Es ergibt sich eine zweite wichtige Forderung an die neue Karte. Sie soll eine Lebenszeit von mindesten 10 Jahren haben, was fehlerträchtige Redesigns vermeidet.
Die dritte Forderung an die Karte ist ihre Flexibilität. Sie muss sich an die Bedürfnisse der Zukunft anpassen können. Mit Bauteilen, die eine fest implementierte Hardwarestruktur aufweisen, ist dies nicht zu realisieren.

Die Entscheidung:
Nach langer Suche und Vergleich der unterschiedlichsten Prozessoren entschied sich HEUFT für einen Industrieprozessor eines weltbekannten Herstellers. Bei diesem Prozessor handelt es sich um ein neues Produkt, dessen Prototypen bei HEUFT getestet wurden.
Um die geforderte Flexibilität zu erreichen, wurde der Prozessor mit einem freiprogrammierbaren Hardwarebaustein einer namhaften Firma verbunden, der zu recht als "Superbaustein" bezeichnet werden kann.
Millionen einzelner kleiner Hardwarezellen können mittels einer speziellen Programmiersprache (VHDL) beliebig untereinander verschaltet werden.
Hierdurch besteht die Möglichkeit eine Karte in den verschiedenen Konfigurationen für unter-schiedliche Aufgaben zu betreiben.

Die Vorbereitung:
Mit den neuen, extrem hohen Prozessorgeschwindigkeiten war ein Standard-Aufbau der Leiterplatte nicht mehr möglich.
Hohe Frequenzen erzeugen bei falsch dimensionierten Leiterplatten Störungen, deren Auswirkung im gesamten System zu unkontrollierten Fehlern führen können.
HEUFT schickte seine Ingenieure mal wieder auf die Schulbank. Hier lernte man die Entwicklung hochfrequenter störungsarmer Leiterplatten. Der komplexe Aufbau einer 8 Lagen Multilayer Leiterplatte muss bis ins kleinste Detail geplant und mit dem Leiterplattenhersteller abgesprochen werden.

Die Leiterplatte:
Die optimale Platzierung der Bausteine ist die Grundlage einer störungsfreien Leiterplatte. Schon hier können Fehler, die später bei der Bestückung der Platine auftreten, vermieden werden. Durch eine überlegte Platzierung können Leiterbahnlängen reduziert und das eigentliche Routen (Verlegen der Leiterbahnen) erheblich vereinfacht werden.
Ebenfalls kamen bei dieser Leiterplatte neue Bauteilgehäuse zum Einsatz, deren fast 400 Lötpunkte als kleine Kugeln (BGA; ball grid array) auf der Unterseite des Gehäuses angebracht sind. Diese neue Technik muss vom Bestücker beherrscht werden. Die Gehäuse versprechen geringste Fehlerraten beim Bestücken und während des Betriebes. Nach dem Platzieren erfolgt die Verlegung der bis zu 2500 einzelnen Leiterbahnen. Diese Arbeit übernimmt im allgemeinen der sogenannte Autorouter. Aber auch hier hat der Entwickler Einfluss auf das Ergebnis. Kritische Leiterbahnen werden immer noch von Hand verlegt. Vom Router verlegte Leiterbahnen können abschließend vom Entwickler optimiert werden.

Der Prototyp:
Ist die letzte Leiterbahn verlegt, werden die Daten für den Leiterplattenhersteller generiert und eine Prototypenserie bestellt. Zeitgleich zur Fertigung können die frei programmierbaren Bausteine vom Entwickler programmiert werden. Hierzu stehen leistungsfähige Softwarewerkzeuge zur Verfügung, die eine Simulation der gesamten Leiterplatte auch ohne das Vorhandensein dieser Leiterplatte ermöglichen.
Im Fall der beschriebenen Leiterplatte konnten die ersten gelieferten Karten in internen Testsystemen eingesetzt und getestet werden. Sie arbeiteten auf Anhieb.
Während der Tests wird das Zusammenspiel von Software und Hardware ausgiebig überprüft. Hierbei entstehen meistens neue Forderungen die entweder sofort oder später in das Serien-Layout übernommen werden. Abschließend wurden die HEUFT üblichen Temperatur- und Spannungstest durchgeführt. Da bei der Auswahl der Bauteile der Temperatur- und der Spannungsbereich bereits geprüft wurde, traten wie im Vorfeld bereits erwartet auch keine nennenswerten Probleme auf.

Die Serie:
Nachdem alle notwendigen Änderungen ins Layout übernommen wurden, konnte die Serienproduktion anlaufen.
Leiterplattenhersteller und Bestücker konnten sich auf größere Stückzahlen und somit reproduzierbarere Ergebnisse einstellen. Die ersten bestückten Leiterplatten wurden problemlos in Betrieb genommen.
Ca. 25 dieser Karten kamen in den unterschiedlichsten Testsystemen zum Einsatz. Auf ihnen wurde die parallel zur Leiterplatte entwickelte Software getestet.
Zum Releasezeitpunkt wurden die ersten Geräte mit den neuen Karten bestückt. Nach einem abschließenden Test durch die Qualitätssicherung konnten die Geräte an die Kunden ausgeliefert werden.

Fazit
2 Jahre sind seit dem Startschuss ins Land gegangen. 2 Jahre akribischer Vorbereitung und Tests. 2 Jahre die nur ein Ziel hatten: Eine Leiterplatte zu entwickeln, die dem Kunden zum einen seine oft anspruchsvolle Aufgabenstellung erfüllt und iIhm eine hochwertige Produktqualität sichert, zum anderen eine höchst mögliche Funktionssicherheit bietet.

Der Erfolg gibt HEUFT recht. Durch die konsequente, zielorientierte Entwicklung der oben beschriebenen Platine gelang es ein wahres Highlight der modernen Elektrotechnik zu schaffen. Die neue Karte erfüllt nicht nur die ihr gestellten Aufgaben in allen Gesichtspunkten, die durchdachte Architektur sorgt darüber hinaus dafür, dass sie auch in Zukunft allen noch zu erwartenden Anforderungen gewachsen sein wird.

Das Ziel dieser aufwendigen HEUFT Entwicklung ist somit klar erreicht worden. Gemäß dem Motto:

Qualität ist, wenn der Kunde zurückkommt und nicht das Produkt.