Zo maakt u de beste BOM voor uw printplaat

De materiaallijst (Bill of Materials - BOM) is van primordiaal belang in de ontwerp- en productiefase van elk elektronisch toestel, te beginnen bij de printplaat (PCB). Zonder een gedetailleerde en zorgvuldig opgestelde BOM kan het project meerdere onnodige revisies nodig hebben, met mogelijke problemen en vertragingen tijdens de productie. Hoewel de BOM misschien niet het belangrijkste aspect lijkt in de ontwikkeling van een printplaat, is het zeker een van de meest kritische.

Wat is een BOM?

De materiaallijst is niets anders dan een volledige lijst van grondstoffen, elektronische componenten, geassembleerde en halfgeassembleerde, kleine onderdelen en alles wat nodig is voor de printplaatfabricage. Een BOM moet noodzakelijkerwijs zeer nauwkeurig en gedetailleerd zijn en geen ruimte laten voor mogelijke misverstanden, omdat het de informatie bevat die wordt gebruikt voor de printplaatfabricage: het bevat in wezen de eisen die de klant aan de fabrikant stelt.

De BOM is een hoofdbestanddeel van het printplaatontwerp: de leden van het productieteam kunnen de machines voor de printplaatfabricage configureren en programmeren, terwijl de aankoopverantwoordelijken weten welke materialen en componenten moeten worden besteld en in welke hoeveelheden. Er zijn veel verschillende BOM-formaten, met de hand samengesteld door de ontwerpers, of automatisch gecreëerd door gespecialiseerde software tools, meestal geïntegreerd in de corporate IT-infrastructuur (ERP, SAP of andere soortgelijke management software). Hoewel een BOM samenstellen tijd kost, kan het fabricageproces er efficiënter door worden gemaakt en kunnen dure fouten worden vermeden, vooral bij complexere projecten. Figuur 1 toont een voorbeeld van een BOM voor printplaten, waarvan de inhoud in de volgende paragrafen in detail zal worden beschreven.

Figuur 1: een voorbeeld van een BOM

Zoals in figuur 1 te zien is, is een BOM in feite een tabel en daarom kan een hulpmiddel om spreadsheets samen te stellen voldoende zijn voor niet bijzonder complexe projecten. Naarmate de omvang en de complexiteit van het project echter toeneemt, is het raadzaam speciaal voor dit doel ontworpen hulpmiddelen te gebruiken.

Alvorens een BOM op te stellen, moet het printplaatontwerp reeds voltooid zijn, met name de Gerber-bestanden die de input voor dit proces vormen, moeten beschikbaar zijn. De uiteindelijke versie van een BOM wordt meestal bereikt na een bepaald aantal iteraties die verschillende verbeteringen, correcties of wijzigingen in het oorspronkelijke ontwerp weergeven. Aangezien meerdere gebruikers gemachtigd kunnen zijn om wijzigingen aan de BOM aan te brengen, is een versie tracking systeem vereist dat toelaat om volledige controle te hebben over elke wijziging en door wie ze werd aangebracht. Merk ook op dat in veel organisaties de BOM wordt gebruikt door leden van verschillende afdelingen, zoals elektronisch ontwerp, mechanica, inkoop en productie.

Zo vult u een BOM in

Ongeacht het gebruikte gereedschap, is de creatie van een BOM verdeeld in de volgende gemeenschappelijke stappen

• creatie van de initiële versie van het document, met bovenaan de projectnaam en alle andere nuttige informatie die een onmiddellijke identificatie mogelijk maakt;
• organisatie van het document, waarbij de gebruikers die er toegang toe hebben en hun toegangsrechten (lezen, schrijven, maken, annuleren, enz.) worden aangegeven. Het is ook noodzakelijk het systeem voor het volgen van wijzigingen te activeren en de fysieke opslagplaats (met back-upfunctie) in te richten waar het bestand zal worden opgeslagen;
• definitie van kolommen: elke kolom van het spreadsheet moet bovenaan de naam vermelden die de categorie identificeert, zoals: naam van het onderdeel, hoeveelheid, fabrikant, code, beschrijving en meer (zie figuur 1);
• rijen vullen: voor elk element dat tot de BOM behoort, moet een rij worden toegevoegd en correct worden ingevuld. Aangezien deze informatie cruciaal is voor het succes van het project, moet de ingevoerde informatie accuraat zijn en consistent met de Gerber-bestanden van de printplaat;
• de BOM up-to-date houden: als het bestand eenmaal is gemaakt, moet het up-to-date worden gehouden, waarbij elke gemaakte revisie wordt bijgehouden.

Een BOM bevat deze informatie

Hoewel de informatie in de BOM van project tot project kan verschillen, is er een aantal basisgegevens die altijd aanwezig moeten zijn en bij elke kolom van de tabel moeten worden gevoegd. Een mogelijke lijst is de volgende:

• onderdeelnummer - is de code, ook bekend als MPN (Manufacturer Part Number), die door de fabrikant wordt verstrekt om elk afzonderlijk onderdeel te identificeren. Aangezien het onderdeelnummer een unieke code is die internationaal wordt gebruikt, bestaat er geen gevaar voor verwarring of misverstand tussen degenen die de lijst samenstellen en degenen die hem gebruiken;
• naam van de fabrikant: in dit veld wordt het afzonderlijke onderdeel gespecificeerd en krijgen degenen die de BOM gebruiken, rechtstreeks toegang tot de catalogus van de fabrikant of distributeur, zodat het onderdeel onmiddellijk en correct kan worden geïdentificeerd. Voor degenen die de BOM samenstellen, is deze informatie zeer belangrijk: vooraf moet worden nagegaan of elk onderdeel beschikbaar is en in de vereiste hoeveelheid, en of het kan worden gevonden tegen een prijs en binnen een termijn die verenigbaar zijn met het projectbudget. Anders moet een vervangingsonderdeel worden gevonden, een operatie die extra tijd en kosten met zich brengt;
• omschrijving: geeft aanvullende informatie over het onderdeel, zoals kleur, gewicht, grootte, maateenheden en elektrische kenmerken (spanning, stroom, vermogen of meer), nuttig om het afzonderlijke onderdeel beter en op een unieke manier te detailleren
• aantal: dit specificeert voor elk onderdeel het aantal eenheden dat nodig is voor het printplaatontwerp. Opgemerkt moet worden dat in het geval van grootschalige producties (meer dan een paar duizend eenheden) over het algemeen kortingen kunnen worden verkregen van de fabrikant;
• referentie: elk onderdeel van de printplaat moet een unieke referentie hebben (die meestal overeenkomt met de zeefdruk van de printplaat), aan de hand waarvan kan worden bepaald waar het onderdeel op de printplaat komt te liggen (bijvoorbeeld R₁, R₂, R₃, enz. voor weerstanden). De referentie, die meestal bestaat uit een letter gevolgd door een progressief nummer, komt ook overeen met de informatie in de schema's;
• montagetype: voor veel elektronische componenten moet onderscheid worden gemaakt tussen oppervlaktebevestiging (SMD) of doorlopende opening (PTH);
• verpakkingstype: indien van toepassing moet de specifieke verpakking die door het onderdeel wordt gebruikt, worden gespecificeerd (bv. QFN16 of 20-SSOP);
• laagnummer: met de proliferatie van meerlagige printplaten wordt het belangrijk te specificeren tot welke laag het onderdeel behoort
• alternatief onderdeel: als een onderdeel gemakkelijk kan worden vervangen zonder het printplaatontwerp te beïnvloeden, is het mogelijk om een alternatief onderdeel aan te geven dat moet worden gebruikt als het oorspronkelijke onderdeel niet meer beschikbaar is;
• BOM-niveau: vaak is de materiaallijst georganiseerd op verschillende niveaus, die elk een specifieke assemblage of een subassemblage identificeren. De niveau-aanduiding zorgt ervoor dat u gemakkelijk door de verschillende BOM-niveaus kunt navigeren. Een BOM met meerdere niveaus wordt ook wel hiërarchisch genoemd, terwijl een BOM met één niveau plat wordt genoemd. Een smartphone bestaat bijvoorbeeld uit een SoC, scherm, geheugen, sensoren, camera, draadloze interface, connectoren, schroeven en kleine onderdelen, en nog veel meer. Elk van deze subassemblages kan een eigen BOM hebben. De BOM van de camera kan verder worden opgesplitst in componenten zoals lenzen, processor, firmware, camerahouder, enz. Een hiërarchische BOM is weergegeven in figuur 2;
• fase: dit veld geeft aan in welke fase van de levenscyclus van het project elk specifiek onderdeel wordt gebruikt, bijvoorbeeld: "in productie", "in ontwikkeling", "niet vrijgegeven", "nog goed te keuren", enz. Deze informatie is bijzonder nuttig voor zeer innoverende (NPI) projecten, aangezien zij het mogelijk maakt gemakkelijk de voortgang te volgen en een realistische projectplanning op te stellen.

Figuur 2: een voorbeeld van een hiërarchische BOM

Veelvoorkomende fouten en hoe ze vermijden

Als een BOM niet aan de vereiste kwaliteitsnormen voldoet, kunnen zich tijdens de productie problemen voordoen, zoals verkeerd passende onderdelen, hogere kosten dan gepland of vertragingen bij de productvrijgave. Een van de meest voorkomende fouten is de kans dat bepaalde componenten niet in het BOM zijn opgenomen of op de verkeerde plaats zijn geplaatst. Soms kan een ontbrekend onderdeel gewoon worden toegevoegd tijdens herbewerking: dit zal niet alleen de levering vertragen, maar ook extra kosten met zich meebrengen. Als in een BOM niet aan de fabrikant wordt gespecificeerd waar elk onderdeel op de printplaat moet worden geplaatst, kunnen sommige componenten worden verwisseld. Als dit probleem onmiddellijk wordt ontdekt, kan de fabrikant de productiebatch wijzigen of een nieuwe runnen. Anders wordt het probleem pas ontdekt bij het testen van het prototype of de eerste productiepartij. De belangrijkste soorten fouten kunnen als volgt worden ingedeeld:

• inventarisfout: indien het aantal eenheden van elk onderdeel niet correct is gespecificeerd, zal het project onvermijdelijk vertraging oplopen, met hogere kosten tot gevolg. Dezelfde gevolgen doen zich voor in het geval van ontbrekende onderdelen;
• fouten bij de productevaluatie: de in de BOM gespecificeerde onderdelen moeten voldoen aan de voor de productie opgelegde begrotingseisen; anders zou het project kunnen worden afgebroken omdat het niet rendabel wordt geacht;
• gebruik van niet-standaardonderdelen: veel elektronische apparaten, zoals elektromedische apparaten en wearables, moeten aan strenge veiligheidsnormen voldoen. Elk onderdeel dat niet aan de vereiste normen voldoet (bijvoorbeeld een lithium-ionbatterij van ontoereikende kwaliteit) kan ernstige gevolgen hebben voor de gebruiker en de reputatie van het merk schaden;
• BOM niet bijgewerkt of niet bijgehouden: controleer altijd, voordat u met de productie begint, of alle informatie in de BOM correct is en of de versie die naar de fabrikant is gestuurd de meest recente is. Zelfs de kleinste fout kan rampzalige gevolgen hebben bij de printplaatfabricage.