Выпуск #1/2017
В.Мейлицев, А.Калмыков, Н.Васюнькин
Платформа Fuzion: централизованное управление сборочно-монтажным производством как инструмент повышения его эффективности. Часть 2
Платформа Fuzion: централизованное управление сборочно-монтажным производством как инструмент повышения его эффективности. Часть 2
Просмотры: 735
Описаны функции сервера управления линией поверхностного монтажа, обеспечивающие поддержку бесперебойной работы линии, а также отслеживание компонентов, прослеживаемость, планирование производства и всесторонний анализ его показателей.
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.161.1.162.167
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.161.1.162.167
Теги: assembly of electronic modules fuzionplatform line management server planning production performance analysis traceability анализ производственных показателей планирование платформа fuzion прослеживаемость сборка электронных модулей сервер управления линией
ОПЕРАТИВНАЯ ПОДДЕРЖКА СБОРКИ: ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОБ ОКОНЧАНИИ КОМПОНЕНТА В ПИТАТЕЛЕ[1]
Когда в питателе заканчивается компонент, монтажный автомат, в который этот питатель установлен, останавливается. Визуальное отслеживание степени расходования компонентов во всех питателях линии – задача, практически не реализуемая. Более того, оператору не может помочь и программа, управляющая работой станка. Почему?
Программа сборочного автомата "знает", сколько раз монтажная голова забирала компонент из каждого питателя с момента начала сборки. Она знает, сколько произведено установок компонента на плату и сколько произошло сбросов компонентов по той или иной причине. Интеллектуальные питатели "сообщают" ей данные со своих счетчиков: сколько тактов сдвига ленты произведено ими при сборке данной партии изделий. Одного не знает эта программа – о каких именно компонентах идет речь. Соответственно, она не может сделать вывод о том, хватит ли компонента данного типономинала для окончания сборки партии изделий или не хватит. Решение этой задачи относится к "кругу компетенций" СУЛ. Одна из фундаментальных функций СУЛ – формирование единого идентификатора для носителей компонентов. Физически идентификатор представляет собой бумажную этикетку, содержащую в виде штрихкодов все данные о носителе: тип загруженного компонента, поставщик, номер партии, количество загруженных (оставшихся) компонентов. При подготовке к переналадке, либо в самом процессе переналадки эта информация привязывается к серийному номеру питателя (подробнее о штрихкодах и процедуре привязки см. первую часть статьи). Таким образом, образуется цепочка, в режиме реального времени обеспечивающая сервер данными о наличии компонентов в каждом из питателей: установщик предоставляет данные о том, сколько раз он "обращался" к данному питателю, а СУЛ, "зная", какой именно компонент загружен в этот питатель, сколько штук было в питателе на момент начала сборки и сколько их нужно для сборки партии изделий, может формировать сигнал, предупреждающий о скором окончании компонентов в каждом из питателей.
Эту задачу выполняет программный модуль предупреждения об окончании компонентов в питателе (Feeder Low) (рис.1). Количественное значение степени близости зарядки питателя к исчерпанию определяется на основании применяемости компонента в изделии. Предусмотрено до пяти уровней срочности предупреждения об окончании компонента, которым соответствует пять цветов относящейся к нему строчки на экране модуля; например, желтый цвет – компонентов осталось на 100 изделий; оранжевый – на 50; красный – на 20. Эти уровни программируются, то есть для каждой партии изделий можно установить "уровни тревожности" на основании того, на сколько плат хватает комплектации в том или ином питателе.
Если компоненты в линии пополняются не путем замены катушек или питателей с катушками целиком, а путем сращивания ленты, оператор активирует в модуле предупреждения об окончании компонентов в питателе (модуль ПОКП) две дополнительные функции, которые носят название "Время до сращивания ленты" (Time to splice) и "Последняя возможность для сращивания" (Last chance to splice). Активация функции "Последняя возможность для сращивания" создает в таблице дополнительную колонку "Количество плат до сращивания" (Boards to Splice), и в этом случае "уровни тревожности" определяются этим оставшимся количеством, а не числом плат до окончания компонента в питателе, как рассмотрено выше.
Уведомление о том, что настало время для сращивания ленты, СУЛ выводит на монитор соответствующего монтажного автомата в линии. При этом, если включена функция "Последняя возможность для сращивания", модуль ПОКП двигает ленту в питателе только до определенной точки, чтобы отрезок ленты, оставшийся в питателе, был достаточен для сращивания с лентой из новой катушки с компонентами. Когда лента в питателе достигает этой точки, СУЛ автоматически перестает использовать этот питатель, пропуская его при сборке изделия и таким образом оставляя оператору последнюю возможность для сращивания ленты без полной остановки процесса сборки. Длина остаточного отрезка ленты, который необходим для сращивания, определяется шагом ленты в питателе и программируется, исходя из предпочтений оператора.
В таблице модуля ПОКП отображаются все питатели линии, в той или иной мере требующие пополнения; этот список может быть отфильтрован по станку, стороне станка, базе питателей или стороне линии. Информация о заполнении питателей обновляется после сборки каждой платы и сортируется по количеству плат, на которые в питателе остались компоненты. Таблица выводится на централизованное рабочее место – компьютер удаленной станции подготовки питателей (УСПП), а также на мониторы монтажных автоматов в линии. Кроме того, информацию из таблицы можно вызвать на мобильные беспроводные терминалы операторов линии.
Удобство, предоставляемое модулем предупреждения, очевидно: извещенный заблаговременно оператор может подготовить новый питатель, либо вставить катушку непосредственно на линии, срастив старую и новую ленты с компонентами, а линия – продолжает работать.
ГЛОБАЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ КОМПОНЕНТОВ: СКОЛЬКО В НАЛИЧИИ И ГДЕ НАХОДЯТСЯ
Как уже упоминалось, СУЛ по аппаратно отдельному и программно защищенному интерфейсу связан с вышестоящим сервером – сервером управления цехом (СУЦ). СУЦ представляет собой место консолидированного хранения баз данных всех СУЛ и УСПП, в нем размещается система управления производственными процессами (MES – Manufacturing Execution System) цехового уровня. Взаимодействие с СУЦ позволяет СУЛ выполнять еще ряд функций, направленных, с одной стороны, на повышение эффективности управления "подведомственной" линией, а с другой – на интеграцию собираемых им данных в общую информационную базу цеха.
В первой части статьи мы отмечали, что в процессе подготовки к переналадке линии информация, хранимая в СУЦ, позволяет оператору максимально быстро производить поиск компонентов нужных типономиналов, как уже загруженных в питатели, так и находящихся в поставочной упаковке, в любом месте их нахождения в границах цеха – в станках, на УСПП, на стеллажах или в автоматизированных шкафах внутрицехового склада. Этим занимается модуль отслеживания местоположения питателей и компонентов (Feeder and Component Tracking). Еще один модуль – модуль отслеживаемости расхода компонентов (Consumption Tracking Module) – дает оператору возможность определить, хватит ли компонентов на внутрицеховом складе для завершения сборки партии изделий или пора выдавать заявку на общий склад предприятия. Он же на уровне MES обеспечивает общий контроль расхода компонентов в цехе, данные которого необходимы для планирования работы служб снабжения и внутренней логистики, а также для общего контроля со стороны руководства компании.
В случае интеграции через СУЦ с общей системой планирования ресурсов (ERP, Enterprise Resource Planning) эти возможности распространяются на всё предприятие.
Следует особо подчеркнуть: первичным источником данных о расходовании компонентов является СУЛ, непрерывно контролирующий процесс сборки на своей линии. Поэтому вся упомянутая информация формируется не "по итогам" – раз в смену или, например, по окончании сборки партии изделий, – а в реальном времени, то есть база данных о состоянии запасов компонентов и их местонахождении соответствует действительности с точностью до интервала обновления информации, который составляет 15 с.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ: ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТЬ
Прослеживаемость – один из принципов, характеризующих современное производство, особенно важных, когда речь идет о дорогостоящей продукции или об изделиях ответственного применения. Своевременное выявление отказов, связанных в данном случае с некачественным компонентом, либо с дефектом упаковки, приводящим к систематическим ошибкам забора компонента, позволяет не выпустить с завода дефектную партию изделий либо, если она уже ушла к потребителям, быстро отозвать, не дожидаясь потока рекламаций. С другой стороны, реализация процедуры прослеживаемости обеспечивает специалистов необходимой информацией для исключения на будущее причины дефекта. Все это работает на повышение качества продукции, экономию средств и защиту репутации компании.
За прослеживаемость отвечает модуль прослеживаемости (Tracebility Module), а СУЛ обеспечивает всю полноту информации, необходимой для организации этого процесса. Данные о производителе каждого компонента и номере поставочной партии он получает, когда производится операция автопроверки перед запуском сборки. Штрихкод платы считывается при входе ее в сборочный автомат, он содержит информацию как об изделии, которое будет собрано, так и о самой плате, и о мультиплате, если собирается изделие малых габаритов. В процессе работы линии протоколируется всё: какая машина собирает, какая из ее монтажных голов производит данную установку; фиксируется каждое взятие компонента с записью номера питателя, каждая установка на плату, сброс компонента, замена катушки в питателе – все это делается, естественно, с указанием времени действия, артикулов платы и компонента.
В результате образуется массив информации в табличной форме, из которого можно извлечь всё, вплоть до фамилий оператора и начальника смены. Таблицы формируются в формате SQL, они доступны для серверов вышестоящих уровней сети предприятия, они хранятся годами, что позволяет проводить анализ в тех случаях, когда дефект проявляется по результатам длительной эксплуатации у потребителя.
МИНУС ОДНА ПРИЧИНА НЕПЛАНОВОЙ ОСТАНОВКИ ЛИНИИ: ОБСЛУЖИВАНИЕ ПИТАТЕЛЕЙ
Принцип работы модуля технического обслуживания (ТО) питателей (Feeder Maintenance Module) прост. Он не исследует реальное текущее состояние питателей, а лишь следит за их наработкой и формирует рекомендацию по моменту постановки на ТО. Однако даже само по себе напоминание о необходимости провести проверку и ТО питателя может избавить от серьезных неприятностей, поскольку в линиях используются не только 8-мм питатели, которых в цеху обычно бывает достаточно, чтобы можно было быстро заменить отказавший. Для питателей менее употребимых типов своевременная подсказка может означать предотвращение очень значительного простоя монтажной линии.
Но на этом польза, приносимая модулем, не заканчивается. Он предоставляет персоналу значительные удобства. Экран модуля (рис.2), относящийся к конкретному питателю, содержит информацию о типе и времени проведения на нем всех предыдущих работ, о его поломках (заносится вручную оператором), об общем количестве циклов подачи компонентов и количестве установок в машину и т. п. Модуль создает общую базу данных для всех питателей, которой можно пользоваться с единого рабочего места, его экран можно вызвать с любой УСПП. В целом же пользователь получает инструмент для автоматической генерации ежедневно актуального графика технического обслуживания и ремонта питателей, что способствует их стабильной работе и, следовательно, устранению одной из распространенных причин аварийной остановки монтажных линий.
Практика показывает, что отечественные потребители оборудования Universal Instruments зачастую не включают модуль в комплект поставки, стремясь уменьшить свои затраты. Учитывая вышесказанное, легко сделать вывод, что оправданность такой экономии как минимум неочевидна.
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ: ПОРЯДОК ЗАПУСКА ИЗДЕЛИЙ
Эта операция требует информации, которой располагает цеховая MES, а в наиболее эффективном варианте – и система ERP. Соответственно, для ее реализации необходима связь СУЛ с СУЦ – и, желательно, через последний – с верхним уровнем локальной сети предприятия. Выполняется операция модулем управления порядком работы (Work Order Support). Смысл ее состоит в организации очереди запуска изделий в монтаж, оптимизированной с точки зрения наличия / отсутствия необходимой комплектации.
В СУЛ загружаются исполнительные программы для целого ряда изделий, например, для недельной программы выпуска. Модуль управления порядком работы через СУЦ запрашивает информацию о наличии необходимой для каждого из этих изделий комплектации. При наличии связи с ERP состав этой информации расширен по сравнению с тем, чем располагает собственно СУЦ, чья "зона компетентности" распространяется только на один цех. В этом случае СУЛ получает данные в четырех категориях: компонент есть на складе; компонент заказан, дата поставки подтверждена; заказ сделан, дата поставки не подтверждена; компонент не заказан. На основе этой информации модуль управления производственным процессом выстраивает последовательность запуска изделий, ранжируя их по степени обеспеченности комплектующими с учетом дат поставки каждого из дефицитных типономиналов и времени, затрачиваемого на сборку каждой из партий. После этого СУЛ генерирует отчеты с указаниями, что и в какие сроки должно быть сделано для реализации сформированной очереди.
Понятно, что здесь достигается экономия другого порядка, чем та, которую обеспечивают различные варианты переналадки линии: модуль управления порядком работы минимизирует потери времени, связанные с дефицитом комплектации того или иного изделия.
СТАТИСТИКА И ОТЧЕТНОСТЬ: МНОГОАСПЕКТНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
В процессе сборки управляющее ПО монтажных автоматов собирает большие объемы детальных данных о своей работе и сохраняет их в течение длительного времени. Создаваемую таким образом информационную базу можно с большим эффектом употребить для всестороннего анализа функционирования линии, но как работать с такими объемами данных? Читать огромные массивы текста? Просматривать гигантские таблицы? Задачу представления информации в удобном для использования виде решает программный пакет Line Chart, группирующий и увязывающий данные в необходимых сочетаниях.
Line Chart – это отдельное ПО, независимое от ПО СУЛ и СУЦ, оно устанавливается в отдельном компьютере. Пакет осуществляет выборку данных по заданному оператором шаблону и визуализацию их в выбранном виде: графики, диаграммы, таблицы.
Line Chart собирает информацию по шести ключевым параметрам производственного процесса:
• производительность;
• эффективность;
• потери компонентов;
• скорость линии (в компонентах в час);
• количество плат;
• качество.
Разберем эти важные показатели более подробно.
График производительности показывает время полезной работы оборудования в процентах по отношению к общему времени. Такой график позволяет руководителю быстро оценить время простоя станков по причинам производственного характера: замена питателей, настройка и сборка первого изделия из партии, переход на новое изделие и т. д.
График эффективности сравнивает реальную скорость работы оборудования с теоретической производительностью заданного станка / линии и выводит значения в процентах. Этот график позволяет руководителю поискать возможности для оптимизации исполнительных программ или иные способы повышения реальной производительности линии.
График потерь компонентов показывает типономиналы, которые были либо неправильно взяты из питателя и сброшены, либо те, которые не прошли распознавание техническим зрением монтажных автоматов (т. е. те компоненты, которые были взяты из питателя, но не попали на плату). Этот график указывает потери либо в абсолютных количествах, либо в процентах. Он позволяет судить о проблемах с алгоритмами распознавания компонентов, с поставщиком того или иного типономинала, о проблемах с захватами компонентов (ноззлами) или с питателями.
График скорости линии, выраженной в компонентах в час (CPH), показывает отношение суммарного количества смонтированных компонентов к общему времени работы линии. Эта информация полезна для выявления наименее продуктивных смен, часов или дней, а также иных обстоятельств замедления производства.
График количества собранных плат показывает общее количество плат на определенный день, неделю, месяц или на любой час. По этому графику легко судить, были ли выполнены производственные задачи, и в случае необходимости планировать, куда направить дополнительные ресурсы.
Особняком стоит таблица качества из программного пакета Line Chart. Она показывает дефекты самого компонента, уже смонтированного на плату. Информация для составления этой таблицы поступает не со сборочно-монтажной линии, а с установки автоматической оптической инспекции (АОИ), установки автоматической рентген-инспекции (AРИ) либо с рабочего места для ручной визуальной инспекции собранного изделия (о подключении Line Chart к оборудованию разных классов см. ниже). Для составления этого графика используется вся информация, которую могут передать на сервер Line Chart установки АОИ, АРИ или станции визуальной инспекции.
Еще одна важная функция Line Chart – создание отчетов по текущим или прошедшим периодам времени; начальная и конечная даты периода также задаются как граничные условия для выборки данных. Наконец, пакет дает возможность экспортировать данные о работе линии в системы MES и ERP, конвертировав их в удобный формат для последующей обработки.
Приходится констатировать, что пакет Line Chart недооценен отечественными покупателями сборочного оборудования. Вероятно, дело в том, что на этапе создания производства мало кто думает о задачах, для которых этот пакет предлагает решения. А ведь возможности Line Chart делают его эффективным помощником в самых различных ситуациях.
Например, понадобилась объективная оценка квалификации персонала. Можно заказать пакету Line Chart диаграмму зависимости производительности линии от смены, которая на ней работает. Если выявится, что в течение месяца одна смена стабильно выпускает продукции больше, чем другая, это позволит руководителю сделать определенные выводы.
Другой случай: анализ статистики потерь компонентов. Установив нужные фильтры, можно увидеть, например, что проблема связана с определенной монтажной головой или определенным вакуумным захватом. Или частые сбросы происходят только с компонентами одного производителя – скорее всего это означает, что у него некачественная упаковка. Или большинство сбросов приходится на периоды работы определенной смены – тогда надо посмотреть, как операторы этой смены устанавливают питатели, как проводят "обучение" головы перед началом сборки.
А когда нужно срочно сформировать отчет о динамике производственного показателя по внезапному запросу руководства компании, причем именно в графическом виде, Line Chart окажется просто незаменимым инструментом.
Как альтернатива, любая информация в Line Chart может быть показана в простом варианте текстовой таблицы. Также поддерживается экспорт информации в текстовый формат, формат MS Excel и др.
Line Chart использует стандартную открытую технологию передачи данных. Это позволяет подключать не только установщики компании Universal Instruments (семейства AdVantis X, AdVantis 3, GENESIS II и FUZION), но и оборудование других производителей и другого класса – АОИ, АРИ и т. п. Данные, которые можно будет получать с такого оборудования, конечно, значительно менее обширны и детальны, чем те, которые можно собрать с "родного" оборудования. Однако такие параметры, как время простоя, количество изделий, прошедших, например, через автоматическую оптическую инспекцию, и количество выявленных ею ошибок, коэффициент занятости и т. п., получить можно, и зачастую этого вполне достаточно для нужд пользователя.
ВОПРОСЫ ПОСТАВКИ И ИНТЕГРАЦИИ
Сервер управления линией поставляется компанией Universal Instruments в комплектном виде: компьютер в офисном либо промышленном исполнении с предустановленным ПО. Все 12 модулей СУЛ уже записаны в память компьютера, минимальная их конфигурация активирована, остальные включаются по договоренности с заказчиком и требуют приобретения отдельных лицензий. Таким образом, заказчик получает закрытый продукт. Это может на первый взгляд показаться неприятным ограничением, но такое неудобство компенсируется безопасностью. СУЛ работает непосредственно со сборочными автоматами, и любая ошибка, всегда возможная при встраивании в его ПО "инородного" модуля, разработанного сторонними специалистами, может привести к аварии оборудования. Имея дело с подобными системами, всегда надежнее приобретать и машины, и весь комплекс программ у одного производителя.
Однако для связи с внешними абонентами СУЛ и СУЦ используют стандартные открытые протоколы обмена данными, что позволяет интегрировать сервер вместе с управляемой им линией в любую систему более высокого уровня. Это немаловажное для российских заказчиков обстоятельство.
Существует огромный опыт интеграции серверов управления линиями Universal Instruments в системы MES / EPR ведущих мировых компаний – iTAC, Valor и др. Но для отечественного производителя важно учитывать, что системы управления производством и предприятием, предлагаемые зарубежными разработчиками, обычно очень сложны: с одной стороны, они включают в свой контур всё, вплоть до рабочих мест ручной сборки; с другой стороны, область их ответственности может охватывать целый комплекс собственных заводов компании по всему миру, плюс предприятия партнеров и смежников. Соответственно, их цена слишком высока для подавляющего большинства российских производителей, которые не нуждаются в таком мощном функционале.
Российский рынок, особенно в последние годы, заметно склоняется к отечественным системам, например, к "1С: Предприятие". Они значительно более просты, но и многократно дешевле. И открытые, давно и хорошо известные протоколы обмена, реализованные в СУЛ, позволяют без серьезных проблем интегрировать сборочные линии с машинами Universal Instruments, управляемые СУЛ, с отечественными системами управления предприятием. Если у заказчика появляется желание провести такую интеграцию, специалисты Universal Instruments и "Клевер Электроникс" окажут всю необходимую организационную и консультационную помощь в решении этой задачи.
Когда в питателе заканчивается компонент, монтажный автомат, в который этот питатель установлен, останавливается. Визуальное отслеживание степени расходования компонентов во всех питателях линии – задача, практически не реализуемая. Более того, оператору не может помочь и программа, управляющая работой станка. Почему?
Программа сборочного автомата "знает", сколько раз монтажная голова забирала компонент из каждого питателя с момента начала сборки. Она знает, сколько произведено установок компонента на плату и сколько произошло сбросов компонентов по той или иной причине. Интеллектуальные питатели "сообщают" ей данные со своих счетчиков: сколько тактов сдвига ленты произведено ими при сборке данной партии изделий. Одного не знает эта программа – о каких именно компонентах идет речь. Соответственно, она не может сделать вывод о том, хватит ли компонента данного типономинала для окончания сборки партии изделий или не хватит. Решение этой задачи относится к "кругу компетенций" СУЛ. Одна из фундаментальных функций СУЛ – формирование единого идентификатора для носителей компонентов. Физически идентификатор представляет собой бумажную этикетку, содержащую в виде штрихкодов все данные о носителе: тип загруженного компонента, поставщик, номер партии, количество загруженных (оставшихся) компонентов. При подготовке к переналадке, либо в самом процессе переналадки эта информация привязывается к серийному номеру питателя (подробнее о штрихкодах и процедуре привязки см. первую часть статьи). Таким образом, образуется цепочка, в режиме реального времени обеспечивающая сервер данными о наличии компонентов в каждом из питателей: установщик предоставляет данные о том, сколько раз он "обращался" к данному питателю, а СУЛ, "зная", какой именно компонент загружен в этот питатель, сколько штук было в питателе на момент начала сборки и сколько их нужно для сборки партии изделий, может формировать сигнал, предупреждающий о скором окончании компонентов в каждом из питателей.
Эту задачу выполняет программный модуль предупреждения об окончании компонентов в питателе (Feeder Low) (рис.1). Количественное значение степени близости зарядки питателя к исчерпанию определяется на основании применяемости компонента в изделии. Предусмотрено до пяти уровней срочности предупреждения об окончании компонента, которым соответствует пять цветов относящейся к нему строчки на экране модуля; например, желтый цвет – компонентов осталось на 100 изделий; оранжевый – на 50; красный – на 20. Эти уровни программируются, то есть для каждой партии изделий можно установить "уровни тревожности" на основании того, на сколько плат хватает комплектации в том или ином питателе.
Если компоненты в линии пополняются не путем замены катушек или питателей с катушками целиком, а путем сращивания ленты, оператор активирует в модуле предупреждения об окончании компонентов в питателе (модуль ПОКП) две дополнительные функции, которые носят название "Время до сращивания ленты" (Time to splice) и "Последняя возможность для сращивания" (Last chance to splice). Активация функции "Последняя возможность для сращивания" создает в таблице дополнительную колонку "Количество плат до сращивания" (Boards to Splice), и в этом случае "уровни тревожности" определяются этим оставшимся количеством, а не числом плат до окончания компонента в питателе, как рассмотрено выше.
Уведомление о том, что настало время для сращивания ленты, СУЛ выводит на монитор соответствующего монтажного автомата в линии. При этом, если включена функция "Последняя возможность для сращивания", модуль ПОКП двигает ленту в питателе только до определенной точки, чтобы отрезок ленты, оставшийся в питателе, был достаточен для сращивания с лентой из новой катушки с компонентами. Когда лента в питателе достигает этой точки, СУЛ автоматически перестает использовать этот питатель, пропуская его при сборке изделия и таким образом оставляя оператору последнюю возможность для сращивания ленты без полной остановки процесса сборки. Длина остаточного отрезка ленты, который необходим для сращивания, определяется шагом ленты в питателе и программируется, исходя из предпочтений оператора.
В таблице модуля ПОКП отображаются все питатели линии, в той или иной мере требующие пополнения; этот список может быть отфильтрован по станку, стороне станка, базе питателей или стороне линии. Информация о заполнении питателей обновляется после сборки каждой платы и сортируется по количеству плат, на которые в питателе остались компоненты. Таблица выводится на централизованное рабочее место – компьютер удаленной станции подготовки питателей (УСПП), а также на мониторы монтажных автоматов в линии. Кроме того, информацию из таблицы можно вызвать на мобильные беспроводные терминалы операторов линии.
Удобство, предоставляемое модулем предупреждения, очевидно: извещенный заблаговременно оператор может подготовить новый питатель, либо вставить катушку непосредственно на линии, срастив старую и новую ленты с компонентами, а линия – продолжает работать.
ГЛОБАЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ КОМПОНЕНТОВ: СКОЛЬКО В НАЛИЧИИ И ГДЕ НАХОДЯТСЯ
Как уже упоминалось, СУЛ по аппаратно отдельному и программно защищенному интерфейсу связан с вышестоящим сервером – сервером управления цехом (СУЦ). СУЦ представляет собой место консолидированного хранения баз данных всех СУЛ и УСПП, в нем размещается система управления производственными процессами (MES – Manufacturing Execution System) цехового уровня. Взаимодействие с СУЦ позволяет СУЛ выполнять еще ряд функций, направленных, с одной стороны, на повышение эффективности управления "подведомственной" линией, а с другой – на интеграцию собираемых им данных в общую информационную базу цеха.
В первой части статьи мы отмечали, что в процессе подготовки к переналадке линии информация, хранимая в СУЦ, позволяет оператору максимально быстро производить поиск компонентов нужных типономиналов, как уже загруженных в питатели, так и находящихся в поставочной упаковке, в любом месте их нахождения в границах цеха – в станках, на УСПП, на стеллажах или в автоматизированных шкафах внутрицехового склада. Этим занимается модуль отслеживания местоположения питателей и компонентов (Feeder and Component Tracking). Еще один модуль – модуль отслеживаемости расхода компонентов (Consumption Tracking Module) – дает оператору возможность определить, хватит ли компонентов на внутрицеховом складе для завершения сборки партии изделий или пора выдавать заявку на общий склад предприятия. Он же на уровне MES обеспечивает общий контроль расхода компонентов в цехе, данные которого необходимы для планирования работы служб снабжения и внутренней логистики, а также для общего контроля со стороны руководства компании.
В случае интеграции через СУЦ с общей системой планирования ресурсов (ERP, Enterprise Resource Planning) эти возможности распространяются на всё предприятие.
Следует особо подчеркнуть: первичным источником данных о расходовании компонентов является СУЛ, непрерывно контролирующий процесс сборки на своей линии. Поэтому вся упомянутая информация формируется не "по итогам" – раз в смену или, например, по окончании сборки партии изделий, – а в реальном времени, то есть база данных о состоянии запасов компонентов и их местонахождении соответствует действительности с точностью до интервала обновления информации, который составляет 15 с.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ: ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТЬ
Прослеживаемость – один из принципов, характеризующих современное производство, особенно важных, когда речь идет о дорогостоящей продукции или об изделиях ответственного применения. Своевременное выявление отказов, связанных в данном случае с некачественным компонентом, либо с дефектом упаковки, приводящим к систематическим ошибкам забора компонента, позволяет не выпустить с завода дефектную партию изделий либо, если она уже ушла к потребителям, быстро отозвать, не дожидаясь потока рекламаций. С другой стороны, реализация процедуры прослеживаемости обеспечивает специалистов необходимой информацией для исключения на будущее причины дефекта. Все это работает на повышение качества продукции, экономию средств и защиту репутации компании.
За прослеживаемость отвечает модуль прослеживаемости (Tracebility Module), а СУЛ обеспечивает всю полноту информации, необходимой для организации этого процесса. Данные о производителе каждого компонента и номере поставочной партии он получает, когда производится операция автопроверки перед запуском сборки. Штрихкод платы считывается при входе ее в сборочный автомат, он содержит информацию как об изделии, которое будет собрано, так и о самой плате, и о мультиплате, если собирается изделие малых габаритов. В процессе работы линии протоколируется всё: какая машина собирает, какая из ее монтажных голов производит данную установку; фиксируется каждое взятие компонента с записью номера питателя, каждая установка на плату, сброс компонента, замена катушки в питателе – все это делается, естественно, с указанием времени действия, артикулов платы и компонента.
В результате образуется массив информации в табличной форме, из которого можно извлечь всё, вплоть до фамилий оператора и начальника смены. Таблицы формируются в формате SQL, они доступны для серверов вышестоящих уровней сети предприятия, они хранятся годами, что позволяет проводить анализ в тех случаях, когда дефект проявляется по результатам длительной эксплуатации у потребителя.
МИНУС ОДНА ПРИЧИНА НЕПЛАНОВОЙ ОСТАНОВКИ ЛИНИИ: ОБСЛУЖИВАНИЕ ПИТАТЕЛЕЙ
Принцип работы модуля технического обслуживания (ТО) питателей (Feeder Maintenance Module) прост. Он не исследует реальное текущее состояние питателей, а лишь следит за их наработкой и формирует рекомендацию по моменту постановки на ТО. Однако даже само по себе напоминание о необходимости провести проверку и ТО питателя может избавить от серьезных неприятностей, поскольку в линиях используются не только 8-мм питатели, которых в цеху обычно бывает достаточно, чтобы можно было быстро заменить отказавший. Для питателей менее употребимых типов своевременная подсказка может означать предотвращение очень значительного простоя монтажной линии.
Но на этом польза, приносимая модулем, не заканчивается. Он предоставляет персоналу значительные удобства. Экран модуля (рис.2), относящийся к конкретному питателю, содержит информацию о типе и времени проведения на нем всех предыдущих работ, о его поломках (заносится вручную оператором), об общем количестве циклов подачи компонентов и количестве установок в машину и т. п. Модуль создает общую базу данных для всех питателей, которой можно пользоваться с единого рабочего места, его экран можно вызвать с любой УСПП. В целом же пользователь получает инструмент для автоматической генерации ежедневно актуального графика технического обслуживания и ремонта питателей, что способствует их стабильной работе и, следовательно, устранению одной из распространенных причин аварийной остановки монтажных линий.
Практика показывает, что отечественные потребители оборудования Universal Instruments зачастую не включают модуль в комплект поставки, стремясь уменьшить свои затраты. Учитывая вышесказанное, легко сделать вывод, что оправданность такой экономии как минимум неочевидна.
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ: ПОРЯДОК ЗАПУСКА ИЗДЕЛИЙ
Эта операция требует информации, которой располагает цеховая MES, а в наиболее эффективном варианте – и система ERP. Соответственно, для ее реализации необходима связь СУЛ с СУЦ – и, желательно, через последний – с верхним уровнем локальной сети предприятия. Выполняется операция модулем управления порядком работы (Work Order Support). Смысл ее состоит в организации очереди запуска изделий в монтаж, оптимизированной с точки зрения наличия / отсутствия необходимой комплектации.
В СУЛ загружаются исполнительные программы для целого ряда изделий, например, для недельной программы выпуска. Модуль управления порядком работы через СУЦ запрашивает информацию о наличии необходимой для каждого из этих изделий комплектации. При наличии связи с ERP состав этой информации расширен по сравнению с тем, чем располагает собственно СУЦ, чья "зона компетентности" распространяется только на один цех. В этом случае СУЛ получает данные в четырех категориях: компонент есть на складе; компонент заказан, дата поставки подтверждена; заказ сделан, дата поставки не подтверждена; компонент не заказан. На основе этой информации модуль управления производственным процессом выстраивает последовательность запуска изделий, ранжируя их по степени обеспеченности комплектующими с учетом дат поставки каждого из дефицитных типономиналов и времени, затрачиваемого на сборку каждой из партий. После этого СУЛ генерирует отчеты с указаниями, что и в какие сроки должно быть сделано для реализации сформированной очереди.
Понятно, что здесь достигается экономия другого порядка, чем та, которую обеспечивают различные варианты переналадки линии: модуль управления порядком работы минимизирует потери времени, связанные с дефицитом комплектации того или иного изделия.
СТАТИСТИКА И ОТЧЕТНОСТЬ: МНОГОАСПЕКТНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
В процессе сборки управляющее ПО монтажных автоматов собирает большие объемы детальных данных о своей работе и сохраняет их в течение длительного времени. Создаваемую таким образом информационную базу можно с большим эффектом употребить для всестороннего анализа функционирования линии, но как работать с такими объемами данных? Читать огромные массивы текста? Просматривать гигантские таблицы? Задачу представления информации в удобном для использования виде решает программный пакет Line Chart, группирующий и увязывающий данные в необходимых сочетаниях.
Line Chart – это отдельное ПО, независимое от ПО СУЛ и СУЦ, оно устанавливается в отдельном компьютере. Пакет осуществляет выборку данных по заданному оператором шаблону и визуализацию их в выбранном виде: графики, диаграммы, таблицы.
Line Chart собирает информацию по шести ключевым параметрам производственного процесса:
• производительность;
• эффективность;
• потери компонентов;
• скорость линии (в компонентах в час);
• количество плат;
• качество.
Разберем эти важные показатели более подробно.
График производительности показывает время полезной работы оборудования в процентах по отношению к общему времени. Такой график позволяет руководителю быстро оценить время простоя станков по причинам производственного характера: замена питателей, настройка и сборка первого изделия из партии, переход на новое изделие и т. д.
График эффективности сравнивает реальную скорость работы оборудования с теоретической производительностью заданного станка / линии и выводит значения в процентах. Этот график позволяет руководителю поискать возможности для оптимизации исполнительных программ или иные способы повышения реальной производительности линии.
График потерь компонентов показывает типономиналы, которые были либо неправильно взяты из питателя и сброшены, либо те, которые не прошли распознавание техническим зрением монтажных автоматов (т. е. те компоненты, которые были взяты из питателя, но не попали на плату). Этот график указывает потери либо в абсолютных количествах, либо в процентах. Он позволяет судить о проблемах с алгоритмами распознавания компонентов, с поставщиком того или иного типономинала, о проблемах с захватами компонентов (ноззлами) или с питателями.
График скорости линии, выраженной в компонентах в час (CPH), показывает отношение суммарного количества смонтированных компонентов к общему времени работы линии. Эта информация полезна для выявления наименее продуктивных смен, часов или дней, а также иных обстоятельств замедления производства.
График количества собранных плат показывает общее количество плат на определенный день, неделю, месяц или на любой час. По этому графику легко судить, были ли выполнены производственные задачи, и в случае необходимости планировать, куда направить дополнительные ресурсы.
Особняком стоит таблица качества из программного пакета Line Chart. Она показывает дефекты самого компонента, уже смонтированного на плату. Информация для составления этой таблицы поступает не со сборочно-монтажной линии, а с установки автоматической оптической инспекции (АОИ), установки автоматической рентген-инспекции (AРИ) либо с рабочего места для ручной визуальной инспекции собранного изделия (о подключении Line Chart к оборудованию разных классов см. ниже). Для составления этого графика используется вся информация, которую могут передать на сервер Line Chart установки АОИ, АРИ или станции визуальной инспекции.
Еще одна важная функция Line Chart – создание отчетов по текущим или прошедшим периодам времени; начальная и конечная даты периода также задаются как граничные условия для выборки данных. Наконец, пакет дает возможность экспортировать данные о работе линии в системы MES и ERP, конвертировав их в удобный формат для последующей обработки.
Приходится констатировать, что пакет Line Chart недооценен отечественными покупателями сборочного оборудования. Вероятно, дело в том, что на этапе создания производства мало кто думает о задачах, для которых этот пакет предлагает решения. А ведь возможности Line Chart делают его эффективным помощником в самых различных ситуациях.
Например, понадобилась объективная оценка квалификации персонала. Можно заказать пакету Line Chart диаграмму зависимости производительности линии от смены, которая на ней работает. Если выявится, что в течение месяца одна смена стабильно выпускает продукции больше, чем другая, это позволит руководителю сделать определенные выводы.
Другой случай: анализ статистики потерь компонентов. Установив нужные фильтры, можно увидеть, например, что проблема связана с определенной монтажной головой или определенным вакуумным захватом. Или частые сбросы происходят только с компонентами одного производителя – скорее всего это означает, что у него некачественная упаковка. Или большинство сбросов приходится на периоды работы определенной смены – тогда надо посмотреть, как операторы этой смены устанавливают питатели, как проводят "обучение" головы перед началом сборки.
А когда нужно срочно сформировать отчет о динамике производственного показателя по внезапному запросу руководства компании, причем именно в графическом виде, Line Chart окажется просто незаменимым инструментом.
Как альтернатива, любая информация в Line Chart может быть показана в простом варианте текстовой таблицы. Также поддерживается экспорт информации в текстовый формат, формат MS Excel и др.
Line Chart использует стандартную открытую технологию передачи данных. Это позволяет подключать не только установщики компании Universal Instruments (семейства AdVantis X, AdVantis 3, GENESIS II и FUZION), но и оборудование других производителей и другого класса – АОИ, АРИ и т. п. Данные, которые можно будет получать с такого оборудования, конечно, значительно менее обширны и детальны, чем те, которые можно собрать с "родного" оборудования. Однако такие параметры, как время простоя, количество изделий, прошедших, например, через автоматическую оптическую инспекцию, и количество выявленных ею ошибок, коэффициент занятости и т. п., получить можно, и зачастую этого вполне достаточно для нужд пользователя.
ВОПРОСЫ ПОСТАВКИ И ИНТЕГРАЦИИ
Сервер управления линией поставляется компанией Universal Instruments в комплектном виде: компьютер в офисном либо промышленном исполнении с предустановленным ПО. Все 12 модулей СУЛ уже записаны в память компьютера, минимальная их конфигурация активирована, остальные включаются по договоренности с заказчиком и требуют приобретения отдельных лицензий. Таким образом, заказчик получает закрытый продукт. Это может на первый взгляд показаться неприятным ограничением, но такое неудобство компенсируется безопасностью. СУЛ работает непосредственно со сборочными автоматами, и любая ошибка, всегда возможная при встраивании в его ПО "инородного" модуля, разработанного сторонними специалистами, может привести к аварии оборудования. Имея дело с подобными системами, всегда надежнее приобретать и машины, и весь комплекс программ у одного производителя.
Однако для связи с внешними абонентами СУЛ и СУЦ используют стандартные открытые протоколы обмена данными, что позволяет интегрировать сервер вместе с управляемой им линией в любую систему более высокого уровня. Это немаловажное для российских заказчиков обстоятельство.
Существует огромный опыт интеграции серверов управления линиями Universal Instruments в системы MES / EPR ведущих мировых компаний – iTAC, Valor и др. Но для отечественного производителя важно учитывать, что системы управления производством и предприятием, предлагаемые зарубежными разработчиками, обычно очень сложны: с одной стороны, они включают в свой контур всё, вплоть до рабочих мест ручной сборки; с другой стороны, область их ответственности может охватывать целый комплекс собственных заводов компании по всему миру, плюс предприятия партнеров и смежников. Соответственно, их цена слишком высока для подавляющего большинства российских производителей, которые не нуждаются в таком мощном функционале.
Российский рынок, особенно в последние годы, заметно склоняется к отечественным системам, например, к "1С: Предприятие". Они значительно более просты, но и многократно дешевле. И открытые, давно и хорошо известные протоколы обмена, реализованные в СУЛ, позволяют без серьезных проблем интегрировать сборочные линии с машинами Universal Instruments, управляемые СУЛ, с отечественными системами управления предприятием. Если у заказчика появляется желание провести такую интеграцию, специалисты Universal Instruments и "Клевер Электроникс" окажут всю необходимую организационную и консультационную помощь в решении этой задачи.
Отзывы читателей
