来料过程自动化有助于实现工业4.0

作者:Essegi Automation S.r.l.公司:Robert J Black Jr

引言

随着人们对工业4.0越来越感兴趣,许多OEM和EMS电子设备制造商正朝着“智能工厂”和“熄灯制造”的目标稳步前进。实现这些目标的关键要求之一是建立一个全面的数据库,其中包含制造这些产品所需的所有材料、工艺和规程。许多公司拥有多个软件系统,这些系统必须协同工作才能成功地实现其制造目标。虽然大多数公司使用ERP(企业资源规划)系统来帮助管理业务,但他们可能还在工厂使用MES系统(制造执行软件)。此外,生产线上使用的许多设备可能有自己的操作软件、维护软件、单独的机器控制器和线路控制器。

这些系统的集成和管理是一项具有挑战性的任务。也许实现这种集成的第一个重要条件是在材料、工艺和规程的数据库中拥有准确和完整的数据。在本文中,我们提出了第一个要求,即对制造这些产品所用的材料,特别是电子元件,有完整和准确的信息。

电子元件

所收集的电子元器件数据包括元器件零件编号、生产厂家批号、日期编码和可能的内部参考编号。由于目前,大多数组件都是表面贴装,所以大多数元件都包装在以卷盘形式交付的卷盘中。尽管有些元件是以杆式、JEDEC托盘或盒子形式交付的。

当这些元件被接收时,传统的程序是手工输入零件编号和数量,这可能会导致数据输入过程中出现错误。许多元件都用条形码标签打包,在这种情况下,接收过程为通过条形码扫描仪的读取,自动输入元件数据。在此过程中可能会出现一个问题,即许多元件卷盘或盒子可能包含多个条形码。这些条形码可以是制造商条形码、经销商条形码、转发商条码,如果零件被委托给EMS公司,还可以是客户条形码。有几个条形码可以选择,接收人应该扫描哪个条形码?哪个条码包含正确的制造过程所需的数据?回答这些问题时的任何混乱都可能导致向库存和制造过程提供错误的数据,从而可能导致向生产线提供错误的元件。

唯一ID

自动化制造和完全可追溯性的另一个要求是,每个元件卷盘、杆、托盘或盒子都有唯一的ID。例如,一家公司可能会收到20个卷盘,每个卷盘包含5 000个300 μF电容器。但即使它们在不同的卷盘上,这些元件都有相同的零件编号,并且可能是在相同的批次中生产的。为了能够在库存和整个生产过程中准确地跟踪每个卷盘,必须能够从相同元件的其他19个卷盘中识别出单个卷盘。一些ERP和MES系统已经使用了唯一ID概念,并在接收过程中为每个卷盘分配一个唯一ID。但许多公司都有较老的ERP软件,仍然没有在库存控制系统中使用唯一的ID。

来料工作站

最近,来料工作站的发展已经解决了我们在上面讨论过的许多问题。该工作站采用带有防静电表面的大书桌形式,中心有个大窗口。在这个窗口下面是一个高分辨率的相机和一个复杂的照明系统。如果工厂正在使用自动元件储存系统,则在桌子下面有存放元件托盘的存储设施。要接收材料,操作人员只需将元件卷盘、杆、托盘或盒子放在窗口上,条形码朝下即可。摄像头将扫描所有条形码,对其进行分析,数据挖掘产生所需的正确信息,并自动打印唯一的ID标签。然后,操作员将该标签应用于元件卷盘,接收过程完成。如果已经在使用唯一ID系统,则通过与ERP系统通信生成唯一ID。如果公司尚未使用唯一ID,物料工作站将自动为元件生成唯一ID,并将此ID通知ERP和MES系统。

相机和软件能够识别、解析和存储在元件上找到的任何1D或2D代码。该软件使用大多数元件供应商使用的标准规则来设置其产品的标签,这些规则的可用字段包括:零件编号、案例格式、数量、PIN、日期代码、MSL、制造商零件编号、批号、过期日期、供应商订单参考、备注字段,甚至自定义字段。只要代码包含可识别的标志,通过设置自定义规则,任何非标准标签都可以很容易地读取。该软件包括能够识别甚至降级条码的子程序。

该工作站包含的一个令人兴奋的新功能是“卷盘图片可追溯性”。每个元件和条形码的图像都存储在数据库中,可供将来调用以进行可视化和质量检查。该工具将可追溯性提高到更高的水平,还可以提供来自供应商的损坏或错误标记材料的证据。

来料工作站允许一个操作员处理的元件数量是手动输入或条形码扫描可以处理的元件数量的许多倍。现场经验表明,单站可处理4~5个人手工录入接收的工作量。这会显著节省劳动力成本,但也会更快地更新可用的库存信息,使其可用于计划和制造。如果公司使用经批准的零件清单,一个新的软件选项允许工作站对照清单检查收到的元件,如果没有找到经批准的元件列出的零件编号,则不会接收卷盘,并警告操作员该零件未经批准。此外,装箱单/发货单检查模块选项将根据提供的装箱单自动检查数量和零件编号,以确保所述的所有材料都已到达,并识别任何多余或不正确的材料。此选项包括安装第二个监视器,在确认检查过程时显示送货单信息。

接口

来料工作站可与ERP、MES、贴装生产线等系统连接。由于有了API接口,任何软件都可以与来料工作站进行通信和接收信息,也可以与其他软件进行自动文件共享。这些连接的结果是,所有公司系统都会立即更新库存可用性,从而实现更高效、更及时的生产周期。此外,自动生成可追溯性报告所需的所有信息都会自动传输到ERP和MES系统。

元件存储和配套准备

制造业物流方面的一个最新发展是自动化元件存储和检索系统的可用性。这些系统可以自动存储数以千计的元件卷盘、托盘和杆,以及这些元件的数量和所有其他可用数据。其中许多系统还具有湿度控制和敏感元件MSL状态的自动跟踪功能。当一个元件离开存储系统时,软件会自动跟踪该元件在湿度控制环境之外的时间,并在该元件的合格时间即将到期时发出警告。也许这些系统的最大特点是,它们可以根据ERP或MES系统的要求提取套件。这导致更快的配套时间,更准确的元件交付,并大大降低了劳动力成本。自动元件存储系统的另一个有价值的特性是它可以直接与贴装生产线通信。如果一台贴片机发出警告,说某个元件运行不足,并且需要额外的数量,则存储系统可以中断其当前任务,提取即将用完的元件的额外卷盘,并在元件用完之前将其送到适当的贴片机,从而避免了昂贵的停机时间。来料工作站作为接收过程的一部分,向服务器提供所有必要的数据,从而成为元件存储系统的重要合作伙伴。

走向自动化工厂

我们可以从下图中看到我们在前面几段中讨论过的发展情况。一个完全集成的接收、存储、跟踪和提取系统,为制造生产线提供零部件和其他材料的无缝供应。随着越来越多的公司寻求提高效率、降低成本、提高质量,并保持对制造业务的持续控制,像这样的系统将成为实现这些目标的宝贵基石。

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