e-works数字化企业网  »  文章频道  »  管理信息化  »  MES

东方通信:实现电子产品的智能化装配

2020/1/11    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能化  e-works岁末盘点  智能制造  东方通信  
本文为“2019年度中国智能制造最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2019年度,在智能制造各领域有实践案例,或者有突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业实施智能制造的过程、步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,有效推动中国智能制造应用,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    东方通信股份有限公司前身是浙江省邮电器材厂,成立于1958年,1996年成功改制上市,是国资委管理的央企中国普天旗下的核心企业之一,注册资本12.56亿元,2018年母公司主营收入17亿元。公司产品主要包括:专网通信及信息安全产品和解决方案;金融电子设备及运营服务;通信及IT综合服务、EMS制造业务。公司拥有国家级企业技术中心和博士后工作站,承担着多项国家重点研发项目,并多次荣获国家科技进步奖,现有员工2000余名,其中70%以上为管理、技术的专业人才。公司拥有先进的信息管理系统及制造工艺平台,具有完备的质量认证体系。目前,公司的产品和解决方案应用于全球多个国家和地区,通过全方位的专业信息网络服务,有效支持全球不同客户的差异化需求以及不断创新的个性化需求,为客户提供优质的产品、便利的体验、完美的方案和满意的服务,努力成为在国际市场中拥有优势品牌、持续创新和发展的领先企业。

东方通信股份有限公司

图1 东方通信股份有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

    东方东信1991年进入通信行业,引入了SMT生产线,进入自动化时代;2002起开始进行企业信息化建设,相继导入SAP、PDM、CRM、自研MES等多个信息系统;2013年起,开始导入新的MES平台、数据BI平台、智能化SMT产线、智能化检测系统、智能化生产单元等,开始探索智能化之路;2014年被浙江省科技厅授予浙江省创新型示范企业,被工信部评为首批“两化融合贯标试点企业”,2015年被工信部评为首批“智能制造试点示范”企业。

东方通信智造平台结构

图2 东方通信智造平台结构

    目前,公司构建了以MES、SAP系统为核心的智造平台:平台向下与产线设备集成,向上与研发、客服、数据分析等平台交互。从而使得生产现场的信息,能够及时地反馈到决策平台,使得生产过程能够实现全方位的管控与追溯;并可以及时地向最终客户,提供生产现场的相关信息。

    通过持续不断智能化建设,有效提升了产品过程质量的控制与追溯能力、缩短了生产周期、提升了人员效率、设备效率,提升了公司的制造管理水平。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    由东信制造生产的某种个人电子产品具有工艺流程简单、产品稳定、订单量大的特点。2018年东信共生产出货约1000万件,2019年预计产量需求提升20%,日产能需求40K。

    该产品的后端材料由LCD显示屏、PCBA、光学挡板、电池触片、左右启动片等7个部件组成。

产品结构图

图3 产品结构图

电子产品手工线的流程

图4 电子产品手工线的流程

    项目实施前,该产品PCBA生产后,后端从ICT开始到包装,都为纯手工或半自动流水线作业,工艺落后,生产数据、质量数据统计繁琐,产品追溯困难,生产与信息需要大量的人工去完成和收集。随着人工成本和管理成本的上升和工厂智能改造的需要,所以我们以该产品线改造为切入点,导入智能化生产线,扩展我们工厂物联网和工业互联网的覆盖范围。提升制造部产业智能化,数字化水平,减缓人工成本不断上升及管理难度的影响,实现数据提效益的目的。同时提升了此类电子产品的一致性和稳定性。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1)总体架构和整体技术路线

平台信息系统层级架构

图5 平台信息系统层级架构

    (1)感知控制层

    主要包括RFID系统、机器视觉系统、工业传感器、通信模块、智能仪表、智能机器人、夹爪、吸嘴、焊枪等自动化组装设备。

    RFID系统:智能线以多功能双轨线为平台,可自由拼接成指定长度的自动化线体,可接驳各种功能设备,每个接驳台内部装有RFID读写模块,在线体上运行的载板(工装夹具)安装RFID标签,当载板流到接驳台的指定功能位后,线体自动读取载板上的标签号信息、上传到总控系统,总控根据RFID信息,识别判断该载板内的产品的状态,进行指定工艺参数的操作,操作完成后功能设备将产品的生产状态、测量参数等关键信息传给总控,记录该产品的状态和工艺参数等关键信息。

    机器视觉系统:分板外观检查、LCD插装、PCBA外观检查、成品外观检查等功能工位都应用了机器视觉技术。应用机器视觉的视觉识别、视觉检查、视觉测量、视觉机器运动引导等技术,视觉系统将捕获的视觉信息,通过视觉算法转换为机器可以执行的指令,通过网络和机器人、PLC、IPC、HMI等设备交互,完成指定的制程工艺作业。

    智能测试系统:智能测试系统包括双轨线、机器人、智能测试夹具、智能测试仪表,自动测试控制软件等,项目包含两个测试工序,分别为电流测试、FET测试,两个工序控制工作原理类同。UUT(被测产品)通过智能夹具连接到智能仪表,测试软件控制智能夹具,设置UUT到不同工作状态,智能仪表读取UUT不同状态下的测试值,得出测试结果传送给总控系统,系统记录保存结果后,下发的操作指令给机器人和双轨线进行动作。

    工业机器人:该方案采用了6套4轴SCARA机器人,6套三坐标机械臂和运动控制系统,完成视觉检、组装、焊接、热压、冷压、抓取摆放等工艺操作。

    (2)网络传输层

    主要包括服务器、网络设备、存储设备、操作系统与数据库管理系统。网络传输层是各类信息应用系统的系统支撑,实现智能线体每个自动化设备的连接管理,对接MES系统。

    (3)系统应用层

    通过与数据采集系统、MES系统的信息对接与交换,可以将ERP、MES的生产指令、BOM信息、物料信息等,下发到设备系统执行;而设备系统则将生产情况、追溯信息、物料使用信息、设备运行信息状态等信息,上传到采集系统、MES系统,进行进一步的分析,在将分析产生的告警、监控信息回传现场。

    2)以工厂物联网为核心的设备及系统互联方案

设备功能层级

图6 设备功能层级

    项目以多功能双轨线为平台,接驳各个功能工位,通过以太网、RS485等方式,彼此连接成高效的工业物联网信息通道,建立机器与机器,机器与人,机器与环境之间的泛在连通。实现人员、设备、物料信息、工艺参数、环境参数、质量状况、能耗情况等关键工业数据的互联互通。总控系统接了入现有的MES系统,提供了更高层的互联互通。

    (1)数据采集

数据采集网络框架图

图7 数据采集网络框架图

    人员信息:通过员工卡RFID功能,设备RFID读卡器读取员工信息,识别员工资料,判断其是否符合进入车间要求。人工位通过识别员工信息,判断其操作权限,将员工信息绑定到每个他操作的产品,生产记录上。并统计该员工完成的产能和质量数据等。人员操作指令通过HMI进行下达到PLC,PLC通过内部运算下发指令给执行终端。

    生产数据:包括物料信息、工艺参数、质量数据等,双轨线安装有RFID阅读设备,可自动读取载板上的RFID标签信息、上传到总控系统,总控根据RFID信息,识别判断该载板内的产品的状态,进行指定工艺参数的操作,操作完成后功能设备将产品的生产状态、测量参数等关键信息传给总控,记录该产品的状态和工艺参数关键信息。

    设备信息:设备内安装有光电传感器、霍尔传感器、距离传感器等传感器系统,在初始化和自检时能自动侦测各个设备和运动机构的状态,如果异常出声光电报警,在运行时检测到异常,能安全停机报警,报警信息通过网络上报给总控。

    环境参数:生产环境中安装有温湿度传感器,侦测环境温湿度,上传给总控系统,当温湿度超标时,总控系统会报警。

    (2)预警控制

    整个生产过程,从物料入库到产品出货,全部在MES系统实时管控。实现高度自动化的生产,并且相关的程序、物料防错、物料耗用,过程防呆、产品检测等数据,通过设备与MES系统实时交互。实时获得产线数据设备效率等数据记录,以便系统分析出使用者希望得到的各种参考数据。

    产线数据实时上传系统及云服务器,由系统按产品、生产时段、订单号等进行统计分析,统计结果将用于质量、工艺部门分析生产过程是否可控,一旦有过程异常,系统将通过邮件、短信等方式通知相关质量、工艺、管理人员,给管理人员做计划和决策的数据依据。

    (3)数据分析

    通过MES系统,进而集成看板管理、数据分析等功能,实现统一数据分析、数据管理。

东方通信数据决策系统

图8 东方通信数据决策系统

    (4)智能指挥

    数据经过统一的分析、处理后,提取现场的监控、告警等信息,通过MES告警监控中心,以系统消息、邮件、短信、看板等形式,反馈到现场进行显示或告警,对于严重的、需要停线处理的警报,直接将信息发送到现场相关的PLC,停止产线运转。

    3.效益分析

    1)达成设计要求的工艺路线和产能目标

    方案实现了从PCBA分板、移栽、PCBA毛边检查、双面胶贴装、去离型纸、LCD屏、PCB翻面、LCD屏焊接、电子片安装、电池片焊接、焊点检查、启动片安装、冷压、隔离片冲裁、隔离片安装、光学挡板安装、热压、FET测试、光学挡板缝隙检查、LCD屏幕显示测试、装盘等工序的自动安装。实现最高UPH 600,24小时生产日产能12000PCS。

    2)实现物料全流程追溯

    追溯系统实现了从进货检验、仓储、SMT、自动化生产线、包装出货等环节的全流程关键物料追溯。前端SMT物料信息通过MES SMT前端的上料系统进行绑定到PCBA SN二维码,PCBA进入自动化线生产,通过分板机之前读码器自动读取PCBA SN,总控物料编码系统将PCBA SN分配到载板RFID上,载板运行到关键物料安装工位后,安装成功总控物料编码系统将关键物料的批次ID信息自动分配到载板RFID上,安装测试完成的成品装盘后时,RFID系统自动生成临时托盘ID,托盘ID最后自动扫描绑定到托盘条码,包装系统扫描托盘条码即可获取该托盘说有,关键物料信息。这样实现追溯系统的数据全流程互联。

追溯系统数据全流程互联

图9 追溯系统数据全流程互联

    3)大幅度减少产线人员配置,提升劳动生产率

产线俯视图

图10 产线俯视图

    项目实施前手工生产线24小时需要人员数39人,项目实施后智能化生产线使用人员数量7人。人员减少超过80%。具体人员分布:智能化生产线只需两个人工确认工位,其中焊点外观检查人工确认,安排1人/班,LCD屏幕显示测试确认,安排1人/班;线外上料、异常处理,安排1人/班;最后托盘人工装箱,安排0.5人/班。24小时运行共计7人。小时劳动生产率从原来的14 PCS/人提升到现在的77.9 PCS/人,提升5.8倍。

    4)智能看板系统,实现可视化管理

    各个关键工站通过网络实时上传本工站统计到生产数量、生产效率、良率和本机设备状态信息,生产看板系统服务器收到数据并整理,显示在线体看板显示器上。物料编码系统检测到工站物料数量达到物料缺料预警下限的时候,发送预警信号给生产看板系统。检查和测试工位生产质量数据出现异常,超出设置的规格上下限线时,系统发送质量异常告警。设备参数出现偏离、故障、停机等异常现象总控系统会发出设备故障报警。这些预警信息可以显示在总控看板也可以通过MES告警监控中心,以系统消息、邮件、短信、等形式推送给相应负责人。

    5)具备柔性化扩展能力

    本项目兼容目前在制的两款同类电子产品,6种语言版本。并预留可扩展性,做较小改动,即可兼容其他款类似工艺流程的电子产品。

责任编辑:程玥
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐