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互联工厂的典范 罗克韦尔Twinsburg工厂

2020-1-9 15:22:06      点击:

6月28日,e-works第六届美国智能制造与工业物联网考察团来到位于俄亥俄州Twinsburg的罗克韦尔自动化公司电子工厂,工厂厂长German Mendez先生热情接待了考察团一行。

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图1 考察团参观罗克韦尔Twinsburg工厂 

    罗克韦尔自动化的制造系统工程师Kurt Sardiga给考察团详细介绍了罗克韦尔自动化在全球18个工厂持续推进互联企业的过程和取得的效益;电子工厂的高级制造工程师Sandra Wang陪同考察团成员参观了电子工厂的PCBA、组装、检测和物料捡货等业务场景和罗克韦尔互联工厂理念的实际应用。

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2 工作人员介绍了罗克韦尔自动化发展情况

罗克韦尔现有2.2万名员工,2017财年营业额为63亿美元。Twinsburg工厂1979年建成,2009年开始打造互联工厂,有7条印制电路板装配线及总装线。现有250多名员工,年产值15亿美金,主要生产多品种小批量的元器件、PLC、传感器开关、小型控制器、变频驱动器、人机界面HMI等电子产品,也生产部分根据客户需求定制的产品。该工厂平均每天更换订单60次,生产小批量多品种的高附加值产品。

在过去,罗克韦尔的很多制造工厂都应用了不同异构系统来进行生产管理,很多统计数据还使用不同标准的Excel表格来记录,数据交互十分混乱。2009年开始起,罗克韦尔Twinsburg工厂开始持续推进数字化技术的深度应用,工厂产量逐年递增而人力却削减了一半以上,品质稳固提升(如下图)。为了揭开其中的奥秘,考察团仔细参观了PCBA和总装车间,听取了现场负责人的讲解。

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 3 Twinsburg工厂生产能力 

    目前,Twinsburg工厂的所有制程都实施了罗克韦尔MES系统Factory talk,成为集团样板工厂,并开始广泛在集团内的其他工厂进行克隆式推广。

 

 

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4 罗克韦尔电子工厂主要负责生产的产品

 

    在整个MES系统中,制造过程使用的数据包括制造工程、过程监控、作业指导、产品控制、质量数据等。主要报表包括产量报表、质量报表、停机时间报表、历史工单、生产单元历史(生产过程)、收益率报表、周期时间报表等。

 

    进入工厂前,所有操作员在考勤同时进行静电检测,通过后才能有权限进入MES系统开始工作。另外,只有员工获得该工位的培训认证后才有进入该系统的权限。

 

    在电路板表面贴装线,产线管理人员通过MES系统可以清晰地看到SMT设备的工作状态,订单执行情况,对应作业员的工作时间、停机时间,准确了解设备OEE。还可以对人员、生产效率进行产线平衡分析,根据实时情况调整瓶颈工位,提升生产效率。通过查看一个工单信息,可以看到所有与工单相关的报表信息,全面了解工单的执行情况和遇到的问题。

 

    在物料管控方面,生产线对贴片元件还进行了精细化管控,订单执行完,会利用X光零件计数器自动对电子元件Feeder上的余料进行数量统计,并将数据反馈给MES系统。

 

 

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5 AOI视觉检测数据实时分析界面

 

    生产质量可以在MES系统中进行实时监控,质量检测的数据如AOI视觉检测数据通过实时反馈给MES系统分析处理可以及时了解贴片生产质量,提前诊断出设备的问题,及时做出处理。对于贴片机的吸嘴,如果经过质量数据检测发现有问题,也会及时报警。

 

    在产品总装工位,有视觉指引系统,引导并监控人员操作,同时还管理拧紧枪的扭矩,并反馈给MES系统,最终确认人员完成情况。结合MES系统通过工单控制、操作员控制、制程控制三个途径,完全阻隔任何异常状况对品质带来的影响。

 

 

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6 MES系统与ERP系统之间的工序流程分析

 

    工厂所有生产设备、检测设备都实现了联网,Factory talk系统与SAP ERP、贴片机编程系统、BI系统、考勤系统实现了无缝集成,订单执行情况能够准确地反馈回SAP ERP系统,是一个名副其实的互联工厂,PPM稳步下降,可以准确计算出工人的绩效,真正实现了对人、机、料、法、环的集中管控。

 

    该工厂并没有盲目追求全自动化和无人化,而是在生产过程中突出信息流的高度自动化、可视化和实时性,形成闭环反馈,从而有效管控生产效率和产品质量。工厂将采集的数据变成信息,再将信息变为知识,通过分析辅助使工厂的各项数据都能够透明地呈现出来,并做出决策。

 

    Kurt先生指出,每一次扫描都是数据的接入点,我们需要利用有意义的数据来驱动有意义的结果,所以在制造过程中我们增加了更多的数据接入来不断改进整个制造过程。通过工单的控制、操作人员的控制、制程的控制来进行严格的管控,包括一些自动测试的环节也接入MES系统中,确保产品通过测试后才能执行下一步操作,迫使操作员按照规范逐步完成每一项工作。

 

    在这种严格的管控模式下,MES系统绝对不会允许操作员跳过任何一个环节,从根本上确保发货前产品完成了各项严格的检测,最终只有合格的产品才会交付给客户,这也是Twinsburg工厂一直以来产品质量稳固提升的奥秘所在。

 

    Kurt先生还强调,实施MES系统并不是一个IT项目,企业千万不能轻易冒进,要与业务部门一起逐步来推进,并且在前期还需要做大量的培训工作,通过取得实效来不断增强大家信心。

 

 

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7 Kurt先生为考察团介绍了数据分析的价值

 

    Kurt先生为考察团介绍了数据分析的价值,包含在基础分析中通过历史数据来描述发生的问题,以此来诊断问题发生的缘由,在高级分析中通过预测和预见未来将会发生的问题,来制定对策有效避免问题产生。在整个生产过程中,很多的产品检验过程场景都充分体现了这种数据分析的价值,如上述的AOI视觉检测数据。

 

 

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8 基于OES视角下的供应链互联企业

 

    未来,罗克韦尔Twinsburg工厂在深入应用MES系统的基础上还将构建基于OES视角下的供应链互联企业,整个系统涵盖核心企业的上下游供应链,包括供应商网络、原材料库存、生产制造环节、成品库存、最终消费者。具体到每个环节涵盖的内容有:

 

    ●供应商网络:原材料库存水平、采购合同、运输水平;

 

    ●原材料库存:原材料库存水平、BOM检查;

 

    ●生产制造环节:加工开始、设备可用情况、加工状态、预期完成时间、订单完成状态、完工入库;

 

    ●终极成品库存:库存水平、截止时间、运输库存、错误和延期、发运时间;

 

    ●消费者:消费需求、订单、退货。

 

    整个供应链管理中包括物流、信息流。其中物流是从上游的原材料供应端向中游的生产端和下游的消费端正向流动;信息流则是伴随着物流活动的发生沿着供应链逆向流动来进行闭环反馈,这种供应链交互方式可以说将会为未来工厂发展带来巨大的转变。

 

    通过此次对罗克韦尔Twinsburg工厂进行的深入交流考察,几位考察团企业家们都感到极为震撼,认为这次考察内容对自身企业的智能工厂建设具有巨大的指导意义。