家用電器控制器生產(chǎn)制造信息化技術(shù)解決方案

鄧宗然 付燕 閆紅慶 吳超 (珠海格力電器股份有限公司 )

1、引言

在現(xiàn)今的家用電器電子行業(yè)中，家用電器控制器制造系統(tǒng)存在許多無法被量化、無法被生產(chǎn)管理者掌握的信息，這些信息既存在于制造過程中，也存在于制造過程之外的使用過程中，隨著人們生活品質(zhì)的提高，對(duì)產(chǎn)品的功能及質(zhì)量要求也越來越高，家用電器控制器的生產(chǎn)也呈現(xiàn)越來越多的需求，多年來格力電器憑借其性能和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)己成為家電行業(yè)的龍頭企業(yè)，家用電器控制器制造提出了極大的挑戰(zhàn)。為了改善家用電器控制器制造過程，提高產(chǎn)品合格率、提高生產(chǎn)效率，在消費(fèi)電子領(lǐng)域，業(yè)內(nèi)普遍尋求傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向信息化生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。圖1為信息化綜合系統(tǒng)。

圖1 信息化綜合系統(tǒng)

2、家用電器控制器生產(chǎn)全流程掃描信息化

MES成為實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過ERP與MES系統(tǒng)的集成完成家用電器控制器產(chǎn)品全流程生命周期追蹤，一方面解決家用電器控制器產(chǎn)品生產(chǎn)流水線作業(yè)，由于工序繁多造成的不良，另一方面解決生產(chǎn)過程管理人員無法直觀了解每日總體生產(chǎn)實(shí)時(shí)進(jìn)度存在管理暗箱，管理不到位造成的生產(chǎn)異常，導(dǎo)致很多不必要的封存返包，增加人工成本、物料成本等問題。

圖2 AI掃描軟件

圖3 打包入庫軟件

本文的研究，主要通過現(xiàn)有信息化手段對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，產(chǎn)品各工序生產(chǎn)透明化，全流程工序自動(dòng)掃描和數(shù)據(jù)上網(wǎng)：1、實(shí)現(xiàn)全流程工序自動(dòng)掃描——以生產(chǎn)訂單+流水號(hào)作為控制器生產(chǎn)過程中的唯一身份識(shí)別ID號(hào)，建立包括SMT上線掃描--＞AI上線掃描（如圖1）--＞組裝上線掃描--＞打包入庫掃描（如圖2）--＞總裝上線掃描的全流程工序自動(dòng)掃描；2、實(shí)現(xiàn)工序關(guān)聯(lián)互鎖與防呆防錯(cuò)——對(duì)當(dāng)前工序的掃描判斷時(shí)，軟件自動(dòng)反查之前工序數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示，中斷工序進(jìn)程。推進(jìn)生產(chǎn)過程透明化、培育新型生產(chǎn)模式，全面提升家用電器控制器生產(chǎn)智能化水平。

生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)時(shí)顯示，訂單分解到每個(gè)時(shí)段，實(shí)現(xiàn)訂單精細(xì)化管理。顯示實(shí)時(shí)產(chǎn)量的進(jìn)度偏差，統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)段的產(chǎn)出，對(duì)效率較低的時(shí)段進(jìn)行針對(duì)性的分析，找出原因，制定增效方案。

圖4 生產(chǎn)效率排列圖

對(duì)每日生產(chǎn)效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，管理者直接查看生產(chǎn)完成情況。數(shù)字化信息系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)的及時(shí)性及準(zhǔn)確性。如圖4所示。

2 家用電器控制器產(chǎn)品質(zhì)量信息化

1.AOI、ICT、FCT測試工序及不良板下線工序

測試過程數(shù)據(jù)的在線可視化，測試過程數(shù)據(jù)上傳MES，實(shí)現(xiàn)對(duì)測試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析，制定改善測試結(jié)果的措施，提高產(chǎn)品測試通過率。產(chǎn)品測試工序間形成互鎖，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)形成測試閉環(huán)管理。維修服務(wù)促進(jìn)生產(chǎn)力，維修數(shù)據(jù)的多維度分析，給出下線要因，針對(duì)要因持續(xù)性改善，降低產(chǎn)品下線率。

圖5 FCT測試統(tǒng)計(jì)圖

本方案主要通過對(duì)家用電器控制器產(chǎn)品AOI、ICT、FCT（如圖5）等檢測工序進(jìn)行測試過程數(shù)據(jù)采集，下線維修記錄數(shù)據(jù)采集，并對(duì)測試數(shù)據(jù)及下線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出產(chǎn)品異常的主要因素，然后制定詳細(xì)的有針對(duì)性改善措施，降低該工序產(chǎn)品測試不良率（如圖6）。

圖6 不良下線統(tǒng)計(jì)圖

2.方案流程

如圖7所示的工藝測試流程示意圖，控制器產(chǎn)品經(jīng)過測試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量測試數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，保存MES，建立AOI、ICT、FCT的測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，形成了從主板—＞電器盒—＞整機(jī)各個(gè)測試段的數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)上網(wǎng)；測試程序聯(lián)網(wǎng)受控下載，解決測試程序調(diào)用不受控、程序更新繁瑣、程序更新不及時(shí)等問題。

圖7 測試工序流程圖

圖8 維修下線流程圖

4.ESD信息信息化

1.人體靜電管控

家用電器控制器的生產(chǎn)過程對(duì)防靜電有特殊的要求，實(shí)現(xiàn)人員防靜電情況的量化顯得尤為重要，只有參數(shù)合格，防靜電情況達(dá)標(biāo)，才能“無憂生產(chǎn)”。如圖9、10所示，監(jiān)視操作人員的靜電環(huán)手腕帶與大地連接情況，佩戴異常或者手腕帶異常時(shí)，監(jiān)控儀聲光報(bào)警及時(shí)提醒操作人員。

圖9 人體防靜電效果圖

圖10 防靜電樣板車間安裝圖

2.工裝設(shè)備接地聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化

硬件需要跟軟件崗位綁定顯示，僅僅做顯示位置綁定，在系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，通過串口發(fā)送指令，實(shí)時(shí)對(duì)總機(jī)1，總機(jī)2，……各總機(jī)輪詢點(diǎn)名，點(diǎn)名指令查看《通訊協(xié)議》。

圖11 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化原理圖

正常情況，每次收到數(shù)據(jù)不會(huì)馬上記錄到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，只有當(dāng)狀態(tài)發(fā)送變化時(shí)才記錄（如運(yùn)行正常變化到運(yùn)行報(bào)警時(shí)需要記錄運(yùn)行狀態(tài)，如果一直是運(yùn)行正常或運(yùn)行報(bào)警，則不記錄）。如圖11所示。

每半個(gè)小時(shí)，需要記錄一次當(dāng)前狀態(tài)（這個(gè)是為后續(xù)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前狀態(tài)用，因?yàn)槿绻恢辈挥涗浀脑挘瑢?shí)時(shí)看看無法獲取最后一次的狀態(tài)數(shù)據(jù)）。

顯示示意如圖12。

圖12

4 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)信息化

4.1設(shè)備運(yùn)行率監(jiān)控

對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器，了解設(shè)備運(yùn)行情況，出現(xiàn)異常情況能及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，并采集異常信息，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)設(shè)備異常情況進(jìn)行整理，制定一系列改善措施，降低設(shè)備異常發(fā)生率。如圖13所示為9月份設(shè)備運(yùn)行率。數(shù)字化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，智能系統(tǒng)使得設(shè)備具有自預(yù)測性，自比較性的能力，就可以對(duì)設(shè)備本身進(jìn)行使用壽命預(yù)測。單一的設(shè)備作為家用電器控制器生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)個(gè)體，承擔(dān)某個(gè)環(huán)節(jié)的任務(wù)要求。智能設(shè)備的表現(xiàn)是自動(dòng)預(yù)測自身性能與任務(wù)匹配度，并制定最優(yōu)化的執(zhí)行策略。

圖12 設(shè)備運(yùn)行率折線圖

設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得有效產(chǎn)出最大化。對(duì)各線體設(shè)備運(yùn)行率進(jìn)行對(duì)比，形成統(tǒng)計(jì)圖，如圖14所示。對(duì)于運(yùn)行率較低的產(chǎn)線，分析存在原因，制定改善計(jì)劃。

圖14 線體設(shè)備運(yùn)行率柱狀圖

數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳系統(tǒng)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析，生成各種報(bào)表；

2.設(shè)備重點(diǎn)工藝參數(shù)管控

采集設(shè)備重點(diǎn)工藝參數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)層面，對(duì)設(shè)備自身在不同運(yùn)行模式下的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和建模，再利用該模型與當(dāng)前狀態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，自動(dòng)識(shí)別設(shè)備當(dāng)前的健康狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和故障診斷。過程實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)變化，異常發(fā)生時(shí)，可以快速響應(yīng)。運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)研究設(shè)備重點(diǎn)參數(shù)變化與產(chǎn)品質(zhì)量的因果關(guān)系，提高產(chǎn)品合格率。并研究誘發(fā)設(shè)備重點(diǎn)工藝參數(shù)變化的相關(guān)因素，通過大數(shù)據(jù)分析找出數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系。如圖15所示。

圖15 設(shè)備重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控現(xiàn)場圖

6 人力管理信息化

家用電器控制器流水線作業(yè)，對(duì)人員的管控需要很大精力，對(duì)人員實(shí)施信息化管理，形成系統(tǒng)目視化效果圖，管理簡單化，透明化，取代人工對(duì)上崗的管理。同時(shí)解決員工到崗、串崗、超期上崗等問題；基于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程異常的可追溯；基于上崗工時(shí)、質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)員工技能熟練等級(jí)量化， 員工上崗情況實(shí)時(shí)顯示，出現(xiàn)無上崗資質(zhì)、頂崗等異常情況系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警。如圖16所示。

圖16 人員上崗信息化效果圖

7 結(jié)論

以CPS為核心的數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造體系應(yīng)用于控制器制造，將生產(chǎn)現(xiàn)場管理的六個(gè)要素（5M1E）運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控及分析，改變家用電器控制器傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，重新整合資源，實(shí)現(xiàn)家用電器控制器一個(gè)流的生產(chǎn)工藝，建設(shè)數(shù)字化車間，利用信息化手段顯著提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

1.信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)前對(duì)物料信息、人員信息、生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備情況等進(jìn)行預(yù)測，不滿足條件的及時(shí)通知對(duì)應(yīng)管理人員進(jìn)行處理。

2. 信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)施管控，產(chǎn)品生產(chǎn)過程全流程生命周期進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤，訂單進(jìn)行精細(xì)化管理。

3、信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)后產(chǎn)品質(zhì)量追溯，并運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成智能決策系統(tǒng)。

信息化技術(shù)形成產(chǎn)前預(yù)測、產(chǎn)時(shí)監(jiān)控、產(chǎn)后分析的閉環(huán)控制系統(tǒng)。并形成三方面的應(yīng)用基礎(chǔ)：

一是平臺(tái)基礎(chǔ)，即智能數(shù)據(jù)收集與平臺(tái)運(yùn)用；二是分析方法，即智能化的數(shù)據(jù)分析、管理、優(yōu)化工具與軟件應(yīng)用；三是生產(chǎn)模式內(nèi)核，即智能管理的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。