數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的FUJI Smart Factory
新冠狀病毒疫情對我們的生活跟工作方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
人類一邊摸索對抗病毒的方法一邊進(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，大部分的生產(chǎn)現(xiàn)場限制了作業(yè)人數(shù)并被要求要求保持安全社交距離。相對的，這場危機(jī)激發(fā)了經(jīng)營者對廠內(nèi)自動(dòng)化的關(guān)注度，然我們從中發(fā)現(xiàn)了新的課題。
下面，我們就要介紹如何在FUJI Smart Factory的自動(dòng)化以及數(shù)字化中實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生以及消除虛擬空間跟物理空間差異的解決方法。
如何消除虛實(shí)差異
根據(jù)模擬運(yùn)行效果提出實(shí)際建線方案
推進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場自動(dòng)化的課題中包括如何鎖定必須自動(dòng)化的瓶頸工序以及自動(dòng)化設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)。這里推薦使用能夠事前掌握導(dǎo)入效果來規(guī)避導(dǎo)入風(fēng)險(xiǎn)的模擬技術(shù)。
采用的模擬技術(shù)能夠在虛擬空間內(nèi)重現(xiàn)物理世界的SMT車間。在這個(gè)虛擬空間中，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的人工作業(yè)負(fù)擔(dān)將以數(shù)字形式呈現(xiàn)，以便更容易鎖定SMT車間瓶頸工序。與此同時(shí)，導(dǎo)入自動(dòng)化設(shè)備或變更操作后的效果均變?yōu)榭梢暋?
在虛擬空間的SMT車間模型內(nèi)，可以隨意設(shè)置AGV、料塔臺數(shù)、作業(yè)人數(shù)、作業(yè)動(dòng)線等每道工序的參變量，由此來推演導(dǎo)入的效果。
使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接左右模擬結(jié)果的精準(zhǔn)度。導(dǎo)入綜合生產(chǎn)系統(tǒng)Nexim后，便可提供每種產(chǎn)品以及運(yùn)用方法的精確周期以及詳細(xì)的實(shí)際數(shù)值，從而有效的提升模擬運(yùn)行的精準(zhǔn)度。
SMT車間的排產(chǎn)
創(chuàng)建日常的生產(chǎn)計(jì)劃后，在現(xiàn)場還是會(huì)面臨工單的分配及生產(chǎn)排序、操作員的排班等問題。
事實(shí)上，在推動(dòng)自動(dòng)化的過程中，我們發(fā)現(xiàn)SMT車間內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備增加后，排產(chǎn)難度級別更高了。
因此我們利用排產(chǎn)工具，將日常生產(chǎn)計(jì)劃中涉及到的生產(chǎn)線、自動(dòng)化設(shè)備、操作員能力以及換班時(shí)間全部模型化，自動(dòng)將工單分配到滿足生產(chǎn)條件的生產(chǎn)線，并創(chuàng)建符合生產(chǎn)順序的配置。此外，借由Nexim還能準(zhǔn)確計(jì)算出生產(chǎn)節(jié)拍不同產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間。如果Nexim跟排產(chǎn)工具搭配使用，那么排產(chǎn)范圍可擴(kuò)大到物料出庫、線外換線以及搬運(yùn)時(shí)間等具體細(xì)節(jié)。(圖1)
圖1 排產(chǎn)
NXTR實(shí)現(xiàn)的FUJI Smart Factory運(yùn)營
貼裝線的課題
在當(dāng)前的SMT貼裝工序中，存在著大量比如補(bǔ)料或換線等需要人力去完成的作業(yè)，因?yàn)樽鳂I(yè)者的能力以及生產(chǎn)條件的不同，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃跟實(shí)際結(jié)果之間產(chǎn)生差異。
例如在生產(chǎn)期間，如果發(fā)生多種物料同時(shí)料盡的現(xiàn)象，即出現(xiàn)料盡高峰時(shí)，會(huì)因?yàn)閺南乱粋€(gè)生產(chǎn)的備用物料架上查找料卷跟供料器并集中搬運(yùn)到生產(chǎn)線內(nèi)的作業(yè)時(shí)間超出了預(yù)想時(shí)間而來不及補(bǔ)料，最終導(dǎo)致生產(chǎn)停止。
通過NXTR解決貼裝線的課題
在SMT貼裝工序中，最需要人力的作業(yè)均是跟元件有關(guān)的作業(yè)，這也是改善重點(diǎn)。
為了解決上述問題，我們研發(fā)了搭載世界首款能自動(dòng)搬運(yùn)、更換以及上料的“智能加載車”的全新型貼片機(jī)NXTR。由此實(shí)現(xiàn)了換料跟補(bǔ)料作業(yè)的自動(dòng)化。
在由NXTR構(gòu)成的生產(chǎn)線內(nèi)，只要緩存站內(nèi)備有必要的供料器，智能加載車便會(huì)按照料盡或換線的生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)將生產(chǎn)料站上的供料器換成緩存站內(nèi)的供料器。
解決料盡高峰的方法則是將備用供料器當(dāng)作次料站搭載到料站的閑置站位上，這樣在發(fā)生料盡時(shí)便可直接從次料站上吸取相同的元件。然后再回收料盡的供料器，并通過向初始站位搭載相同元件分散補(bǔ)料的時(shí)間，進(jìn)行錯(cuò)峰補(bǔ)料。這樣便可消除因補(bǔ)料引起的停機(jī)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生產(chǎn)計(jì)劃。
可以在位于模組下部的基座緩存站中事先備好用于下一個(gè)生產(chǎn)的供料器，根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)移載到生產(chǎn)料站上，也可以將下一個(gè)生產(chǎn)中使用的供料器一次性備齊來削減換線的作業(yè)量。此外，在減少供料器架以及推車的占用空間上也十分有利。(圖2)
圖2 換線的自動(dòng)化
全面升級的印刷機(jī) NXTR PM
自動(dòng)化與QCD的維持
近期，關(guān)于印刷工序自動(dòng)化的咨詢也在增加。推測是制造商們正在為構(gòu)建推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的工廠而在做出改革。以下是實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵。
- 器材搬運(yùn)的自動(dòng)化
- 自動(dòng)搬運(yùn)器材(鋼網(wǎng)、支撐塊)的自動(dòng)交付
- 印刷機(jī)內(nèi)部的自動(dòng)接收
- 換線的自動(dòng)化
- 程序的自動(dòng)切換
- 支撐塊與鋼網(wǎng)的自動(dòng)更換
- 自動(dòng)向下一個(gè)生產(chǎn)的鋼網(wǎng)移載錫膏以及追加錫膏
- 器材補(bǔ)充的自動(dòng)化
- 免停機(jī)更換用完的錫膏杯跟清潔紙
為了能準(zhǔn)時(shí)適量地實(shí)施上述作業(yè)，需要排產(chǎn)工具、AGV、貼片機(jī)以及印刷機(jī)的共同協(xié)作。
此外，還強(qiáng)化了跟SPI的互通以保證品質(zhì)的穩(wěn)定。將SPI的測定數(shù)據(jù)跟印刷參數(shù)捆綁，作為儲(chǔ)備數(shù)據(jù)隨時(shí)保存到機(jī)器內(nèi)。在創(chuàng)建生產(chǎn)程序時(shí)，可根據(jù)器材信息調(diào)取匹配的儲(chǔ)備數(shù)據(jù)，并在機(jī)器的操作界面上確認(rèn)印刷品質(zhì)(形狀、高度)以及周期時(shí)間，這樣可以更快、更準(zhǔn)確地決定印刷參數(shù)。
另外，通過常態(tài)監(jiān)視SPI測定數(shù)據(jù)捕捉滲錫傾向，還能在即將報(bào)錯(cuò)前自動(dòng)進(jìn)行清潔來減少停線次數(shù)。
助力數(shù)字孿生的CV服務(wù)
助力數(shù)字孿生
由于IoT的滲透，新時(shí)代的生產(chǎn)設(shè)備將始終跟網(wǎng)絡(luò)保持著通信。這樣用戶便可更快、更準(zhǔn)確地收集到對生產(chǎn)有幫助的必要信息。CV(Customer Value）服務(wù)便是有效利用環(huán)境，幫助數(shù)據(jù)孿生由“現(xiàn)實(shí)”向“虛擬”反饋信息的有效手段。
提高生產(chǎn)效率是企業(yè)的命脈，CV服務(wù)將對生產(chǎn)工序做出診斷、分析、提案，直到解決了客戶的生產(chǎn)問題。我們會(huì)綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場、設(shè)備、CV服務(wù)進(jìn)行問題處理，最大限度發(fā)揮設(shè)備跟操作員的能力，并通過改進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)狀來提高生產(chǎn)效率。
借助診斷表查看實(shí)際情況
完成生產(chǎn)工序的診斷后，為了能明確課題以及變化走向，我們會(huì)跟用戶共享用來確認(rèn)生產(chǎn)線5M(Man-人力、Machine-機(jī)器、Material-物料、Method-方法、Measurement-實(shí)測值)狀態(tài)以及管理預(yù)期目標(biāo)的診斷表。然后再在此基礎(chǔ)上，通過對實(shí)際情況進(jìn)行原因分析、改善提案、實(shí)施改善、培訓(xùn)學(xué)習(xí)、效果評估，直到問題得以解決。定期實(shí)施上述的診斷是維持高生產(chǎn)率的重要手段之一。
遠(yuǎn)程診斷
對于因故不能到現(xiàn)場或用戶希望遠(yuǎn)程操作的情況，我們開始支持遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。(圖3)
遠(yuǎn)程診斷是一種作為利用物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字化而衍生的工作方式改革，是創(chuàng)造生產(chǎn)現(xiàn)場跟FUJI共通新價(jià)值的服務(wù)方式。
圖3 遠(yuǎn)程診斷
保證品質(zhì)和快速開展
很多情況下，找出并解決降低生產(chǎn)效率和質(zhì)量的原因并提出解決方案的難度因地因事而異。為此，F(xiàn)UJI建立CVPF服務(wù)平臺，并通過該平臺向每個(gè)地區(qū)提供著相同質(zhì)量和速度的CV服務(wù)。
此外，在CVPF的基礎(chǔ)上，我們也在積極展開 “隨叫隨到”式服務(wù)，努力縮短數(shù)字孿生中現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場從原因分析到解決課題所花費(fèi)的時(shí)間。
總結(jié)
FUJI Smart Factory在融入具備強(qiáng)烈自動(dòng)化意識的NXTR、NXTR PM后邁進(jìn)了一個(gè)新的階段。
NXTR、NXTR PM和備料自動(dòng)化對于生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)數(shù)字化十分有效。再加上CV服務(wù)可以通過分析實(shí)際結(jié)果跟計(jì)劃之間的差異確定問題原因，從而提高向虛擬工廠反饋的準(zhǔn)確性。以上也是支持現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工廠以及連接虛擬工廠的關(guān)鍵。
FUJI除了通過機(jī)器和系統(tǒng)本身來增強(qiáng)自動(dòng)化和生產(chǎn)效率，還利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型，甚至數(shù)字孿生持續(xù)改善生產(chǎn)現(xiàn)場，力求更靈活的應(yīng)對多變的生產(chǎn)要求。
如果您覺得以上內(nèi)容對改善生產(chǎn)有幫助，請聯(lián)系我們。