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La produzione dei circuiti stampati adotta l’intelligenza artificiale

Il futuro dei circuiti stampati dipende dall'Intelligenza Artificiale. L'impiego dell'IA migliorerà sia i singoli processi di revisione che l'intero impianto di produzione dei PCB.

Categorie Automazione · Inside IT · La macchina di Turing

L’intelligenza artificiale (IA) rappresenta un’opportunità significativa per l’industria dei circuiti stampati. Infatti, l’adozione dell’intelligenza artificiale riesce ad ottimizzare i processi di revisione dei circuiti stampati ed anche l’intero impianto di produzione di PCB.

Gli odierni progetti dei circuiti stampati (PCB) richiedono l’impiego di connessioni e componenti ad alta densità. Inoltre, i processi di produzione si sono evoluti passando dall’assemblaggio manuale alla produzione altamente automatizzata. Con l’ulteriore sviluppo della tecnologia, i processi diventano più complessi, compresa la capacità di ispezionare i difetti che comporterebbero la rottamazione delle schede.

Nel passato, la produzione di PCB ha fatto tipicamente affidamento su tecnici esperti che hanno acquisito le loro competenze nel corso di molti anni. Questi tecnici conoscono e comprendono profondamente ogni fase del processo di produzione e sfruttano le loro conoscenze per ottimizzare la produzione e migliorare la resa. I limiti umani, come gli errori e la stanchezza, ostacolano le performance dei tecnici e l’identificazione errata dei difetti “falsi allarmi” può avere un effetto negativo sulla resa della produzione.

Grazie all’integrazione dell’intelligenza artificiale nel processo di fabbricazione, le macchine possono dare un valore aggiunto assumendo alcuni compiti; mentre gli esperti umani continuano a svolgere i compiti più complessi che richiedono riflessione e interazione, ottimizzando e “addestrando” il sistema intelligente. Questa combinazione di intelligenza umana e artificiale migliora l’efficienza complessiva e rappresenta una grande opportunità per gli impianti di produzione dei PCB.

Metodo classico di un’ispezione visiva nella produzione di circuiti stampati. Credits: ScienceDirect

In che modo l’intelligenza artificiale sta cambiando la produzione dei circuiti stampati?

Le attuali implementazioni dell’IA nella produzione dei PCB dimostrano un impatto positivo sulla produttività e sulla resa. Per esempio, nei processi AOI (automated optical inspection) l’apprendimento automatico riduce drasticamente l’errore umano nel rilevamento dei difetti.

Un’ispezione classica di 100 pannelli senza l’uso dell’IA identifica tipicamente da 20 a 30 difetti per pannello, circa il 75% dei quali possono essere falsi allarmi. Le regole di produzione impongono che tutti i difetti debbano essere rivisti manualmente, di conseguenza la revisione dei falsi allarmi rappresenta una perdita di tempo.

Immagini rappresentative di pseudo-difetti e difetti reali. Credits: ScienceDirect

L’ispezione dell’uomo incrementa la manipolazione dei circuiti stampati, che a sua volta può provocare nuovi danni. Inoltre, apre la possibilità di ulteriori false analisi durante la revisione dell’operatore, che può essere stanco, sovraccarico di lavoro o distratto.

Grazie all’apprendimento automatico incorporato nei sistema AOI, i falsi allarmi vengono drasticamente ridotti. Un minor numero di falsi allarmi significa una minore manipolazione dei pannelli, che di per sé aumenta la resa. È stato riscontrato che l’intelligenza artificiale nei sistemi AOI riduce i falsi allarmi fino al 90%.

Architettura per l’identificazione dei difetti mediante una rete neurale. Credits: ScienceDirect

L’IA risolverà le sfide nella produzione dei circuiti?


L’impiego dell’IA sta crescendo rapidamente in tutto il settore, contemporaneamente le sfide nella produzione dei circuiti aumentano altrettanto rapidamente, se non di più. Le due principali aree in cui il rilevamento dei difetti è sempre più difficile sono: la riduzione delle geometrie e l’impiego di materiali flessibili.

Per esempio, l’uso di materiali flessibili fa sì che vengano identificati più difetti, il che comporta l’aumento di falsi allarmi. L’obiettivo della produzione è quello di ridurre al minimo l’intervento umano, cioè ridurre la manipolazione dei pannelli flessibili nel processo di determinazione dei difetti. Da questo punto di vista i circuiti flessibili godranno di un grande beneficio, poiché i sistemi intelligenti impareranno a riconoscere i difetti mediante parametri più rigorosi.

Le fabbriche di PCB guidate dall’IA diventeranno la chiave per la produzione futura. Lo sviluppo di questa applicazione dell’IA a livello globale richiede ancora un po’ di tempo per essere adottata nella produzione dei circuiti. Ma è chiaro che l’implementazione dell’IA a livello di sistema è già arrivata, gettando le fondamenta per un futuro con fabbriche di PCB completamente intelligenti e automatizzate.