Van printplaat tot smartphone: zo wordt jouw toestel gemaakt

Hoe rolt jouw smartphone van de band? Hoe verloopt het assemblageproces en wat komt er allemaal bij kijken? We kregen een blik achter de schermen bij Huawei, waar de Mate 20- en P30-reeksen worden gemaakt.

Om de geboorte van deze smartphones te zien, moeten we helemaal naar Shenzhen. Daar ligt de thuisbasis van Huawei, alsook de industriële complexen waar de smartphones worden geassembleerd. Op de site worden enkel de Mate- en P-smartphones gemaakt, de premium toestellen. Andere toestellen worden onder andere bij Foxconn uitbesteed. Naast deze smartphones wordt er ook 4G- en 5G-apparatuur geassembleerd, evenals invertors voor zonnepaneelinstallaties.

De focus van dit verhaal ligt op smartphones, omdat daar de meeste externe onderdelen worden samengevoegd tot de uiteindelijke toestellen. De andere assemblagelijnen zijn zeker zo belangrijk, maar minder complex omdat er minder handelingen nodig zijn.

Elektrisch ontladen

Alvorens we binnen mogen, moeten we eerst een antistatische vest en pet aan doen. We zagen er niet echt elegant uit (er zijn gelukkig geen foto’s), maar ESD (Electrostatic Discharge) is essentieel. De klassieke werknemers moeten eerst met hun hand een sensor aanraken voordat ze door de veiligheidsdeur kunnen. Zo zijn ze zeker dat ze niet statisch geladen zijn.

 

Alvorens we binnen mogen, moeten we eerst een antistatische vest en pet aan doen.

 

We bekijken maar één hal van een gigantisch complex dat 1,4 km² meet. Er werken 21.000 mensen op de site. Wat onmiddellijk opvalt, is dat in de assemblagehal bijzonder weinig mensen aanwezig zijn. Er staan lange rijen aan toestellen, die elkaar verbinden met een lopende band, grondig afgesloten om vuil of stof te mijden.

Elke dag rollen er 2.400 toestellen per lijn van de band. Het hele proces dat de smartphone doorloopt, duurt ongeveer 48 uur voordat het toestel in zijn doos wordt gestoken. Daarna rijdt een robot de dozen met toestellen naar het magazijn, van waaruit ze wereldwijd worden verscheept.

Printplaat

Bij de start zien we een klassieke printplaat die op de band wordt gelegd door een robot. De plaat is al geëtst, maar bevat nog geen componenten. Enkel de banen die de componenten verbinden, zitten al in de printplaat verwerkt. Daarna verdwijnt de printplaat in een machine die soldeerpasta klaar legt voor de componenten. Die pasta bevat tin, zilver en koper.

Daarna verschuift de printplaat met de ‘natte’ soldeerpasta naar een automatische machine die rollen met componenten automatisch op de printplaat legt. Naast de grotere cpu- en geheugenchip, worden ook kleinere elementen allemaal volautomatisch erop gelegd.

Wanneer alle componenten erop liggen, passeert de printplaat eerst een machine die visueel inspecteert of elk onderdeel juist ligt. De Automated Optical Inspection (AOI) kan heel precies elke bordje bliksemsnel analyseren.

 

In de machine vooraan wordt de soldeerpasta op de printplaat geplaatst. Daarachter zie je de diverse plastic rollen met componenten die volautomatisch op de printplaat worden geplaatst.

Na een correcte analyse verdwijnt de printplaat in een oven die in verschillende fases tot 265 graden oploopt. Hiermee kruipt de soldeerpasta in de componenten en gebeurt er een optimale hechting. Tot slot wordt er thermische pasta op bepaalde hittegevoelige componenten gespoten en wordt de elektrische shielding geplaatst.

Nu is de printplaat van het moederbord helemaal klaar voor verdere assemblage met de andere onderdelen, die verderop al klaar liggen op de band.

Eigen machines

Opvallend beeld: alle toestellen die het assemblageproces sturen, zijn eigen apparaten van Huawei. Op elke machine staan de letters HUMEP (Huawei Unified Manufacturing Equipment Platform). Onze gids gelooft dat Huawei met zijn eigen machines bepaalde processen veel sterker kan automatiseren dan de concurrentie.

Heel af en toe zien we een ander logo op een machine. Dikwijls gaat het dan om een robotarm van ABB, die ze integreren in hun automatische lijn om basishandelingen uit te voeren. Die automatisatie is nog maar recent. In 2013 werkten er 86 mensen aan één lijn. Vandaag zijn er nog maar 17 mensen nodig. Elk jaar heeft Huawei een vermindering van 30 procent doorgevoerd.

 

Over de hele lijn robots gebruiken, lukt vandaag nog niet.

 

Over de hele lijn robots gebruiken, lukt vandaag nog niet. Er zullen altijd random checks nodig zijn om zeker te zijn dat de machines naar behoren functioneren en sommige handelingen vragen iets meer menselijke precisie.

Huawei toont trots dat per 1 miljoen toestellen er maar 2,87 defect zijn na het assemblageproces. Dat is een indrukwekkend laag cijfer, maar wel eentje met een kanttekening. Batterijen, chips en lcd-displays worden apart gemaakt in andere fabrieken, al dan niet van Huawei. Daar zal het percentage groter zijn, omdat je met chemische processen en fabricage-elementen zit. Het lage cijfer dat Huawei presenteert, gaat enkel om de assemblagelijn van alle onderdelen en de verwerking van de printplaat.

Eerste menselijke interactie

Wanneer de printplaat klaar is, verschijnt pas voor het eerst een mens aan de productielijn. Hier wordt de printplaat in een behuizing gestoken met de cameramodule en de printconnectoren onderaan. Daarna verdwijnt het geheel opnieuw in de machine, die alle kleine vijsjes erin draait.

Elk toestel heeft op diverse onderdelen QR-codes staan, die telkens worden ingescand door een werknemer, voordat de elementen met elkaar worden gecombineerd. Zo is er nooit een mismatch en kan er eenvoudig worden gekeken per batch mocht er ooit iets misgaan. Uiteindelijk worden die codes gekoppeld aan een IMEI-nummer op het einde van de productielijn. Zo’n nummer is uniek per mobiele telefoon.

 

De assemblagelijn van de Huawei Mate- en P-reeksen vereist opvallend weinig menselijke interactie. De 120 meter lange band heeft maar een beperkt aantal manuele handelingen nodig.

De plaatsing van het scherm gebeurt manueel op de band. Daarna verdwijnt het toestel in een machine die twee uur lang druk uitoefent op het scherm. Het toestel krijgt vervolgens 22 uur rust. Leuk moment tijdens de tour: een werknemer heeft een innovatief idee mogen uitwerken van Huawei om de smartphones op een lager niveau naar zich toe te brengen. Ergonomisch vond hij dit handiger en hij wint er tijd mee. Huawei beloont die werknemer dan ook met de bespaarde geldsom wanneer het project werkt.

Positieve motivatie

Wanneer we doorheen de fabriek wandelen, vallen de positieve slogans duidelijk op. Huawei wil zijn werknemers positief stimuleren door te laten weten dat ze de allerbeste zijn en dat ze de wereld veranderen. Het lijkt ons heel melig, maar in China zijn zo’n motivaties naar verluidt belangrijk voor de werknemers. Helaas mochten we geen eigen foto’s nemen van de fabriek en hebben we geen voorbeeld van zo’n slogan kunnen vastleggen.

Elke werknemer moet acht uur per dag werken. Elke twee uur krijgt iedereen tien minuten pauze. Halfweg de shift, na vier uur, is er tijd voor de lunch. Net tijdens het einde van onze rondleiding was het tien minuten pauze voor de werknemers. Het valt op dat we weinig lachende gezichten zien en de meeste werknemers doelloos voor zich uitstaren of het hoofd op de tafel leggen. Van de veertig werknemers babbelen er een tiental ietwat actief met elkaar.

De omgeving waarin ze pauze hebben, oogt heel saai en heeft geen buitenlicht. Links van hen staan er prijzen die ze kunnen winnen wanneer ze goed werken of een leuk idee hebben. We zien een airfryer staan tussen andere zaken. Alles oogt kil: een iets aantrekkelijkere omgeving zou hier wonderen doen.

 

Wie een andere plaats aan de lijn wil bekleden, kan vrij wisselen.

 

Werknemers hebben ook een centraal bord waar iedereen op staat. Van zodra ze aan de slag gaan, moeten ze een smiley naast hun naam zetten. We zien ongeveer 60 procent lachende smiley’s en 40 procent neutrale smiley’s. Van zodra je een triestige smiley kiest, word je door Huawei aangesproken om problemen uit te praten of om andere zaken te ventileren.

Wie een andere plaats aan de lijn wil bekleden, kan vrij wisselen. Enige vereiste: de plaats moet wel beschikbaar zijn. Huawei adviseert om af en toe te wisselen, maar tegelijk is er wel altijd een trainingsperiode van 6 maanden voordat je aan de slag kan op een nieuwe positie.

Stresstesten

Nadat de telefoon volledig is geassembleerd, is er een HUMEP-machine die het toestel aan een heleboel testen onderwerpt. Denk daarbij aan wifi, bluetooth en trillingen. Alles gebeurt volautomatisch zonder menselijke handeling.

De volgende machine voert een burning test uit die 10,5 uur duurt. Het apparaat, waar 6.000 toestellen in passen, zorgt ervoor dat alle toestellen diverse testen doorlopen om de cpu, opslag, RAM en andere hardware te testen. De test wordt uitgevoerd in een ruimte die 30°C is, maar de toestellen zelf worden meestal warmer door de belastende testen. Huawei wil met deze test een versnelde levensduur forceren om toekomstige defecten er nu al uit te halen.

Na deze intensieve test is het de beurt aan een cameratest om te zien of ze scherpstellen en de optische beeldstabilisatie goed werkt. Er volgen daarna stoftesten en audiotesten, en de batterij wordt gecontroleerd op voltage en voedingslekkage. Iedere werknemer aan de assemblagelijn moet rechtstaan. Enkel de geluidstest gebeurt zittend in een stille ruimte aan de lijn. Een luxeplaats volgens onze begeleider.

Tot slot wordt het besturingssysteem op het toestel geflasht en krijgt het een uniek IMEI-nummer. Het toestel verdwijnt in zijn verpakking en wordt gewogen om zeker te zijn dat alle accessoires erin zitten. Huawei hanteert een foutenpercentage van 6 gram op elk doosje. Elke verpakking wordt op 28,5 seconden klaargemaakt. Van zodra het licht op groen staat, wordt het doosje verpakt in plastic en verdwijnt het in een doos. Een automatische robot brengt de afgewerkte apparaten naar het magazijn, klaar voor wereldwijde distributie.

Doorgedreven automatisatie

Vandaag hebben we de assemblagelijn gezien van de Huawei P20 Pro, maar die smartphone wordt binnenkort door de P30 Pro vervangen. Volgens Huawei blijft de P20 Pro-lijn sowieso nog een bepaalde tijd relevant.

Wanneer er wordt gewisseld naar een ander toestel, moet niet de heel lijn worden aangepast. De apparaten blijven allemaal hetzelfde. Er is één tot twee dagen nodig om de nieuwe afmetingen, printplaten en handelingen te kalibreren. Daarna loopt de nieuwe lijn al direct met fonkelnieuwe modellen die van de band rollen. Elke lijn meet ongeveer 120 meter van start tot finish.

 

De 5G-antenne kan 360 graden rond zijn as draaien. De rode ring meet de radiogolven om te weten hoe de prestaties van de antenne zijn. Een complete analyse van alle meetpunten duurt gemiddeld 80 minuten.

Na onze tour doorheen de smartphoneafdeling zien we ook kort de lijn voor 5G-antennes. Hier wordt weinig aandacht aan besteed, omdat die lijn in feite veel eenvoudiger is om te monteren, met minder complexe stappen. Hetzelfde geldt voor datacenterhardware. We krijgen nog wel kort de indrukwekkende testruimte te zien waar de 5G-antennes worden nagekeken op vlak van prestaties en straling.

Wat ons vooral is bijgebleven, is de automatisatie van de hele lijn. Het aantal menselijke handelingen wordt tot het minimum beperkt en daalt jaarlijks met 30 procent. Om dat cijfer nog verder naar beneden te brengen, is volgens Huawei betere artificiële intelligentie nodig. Het cijfer helemaal tot nul brengen zal nooit gebeuren. Er zullen altijd menselijk uitgevoerde random tests nodig zijn om de kwaliteit van het product te garanderen.