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2018年中國智能制造行業產業鏈:各環節環環相扣 生產效率提升明顯(圖)
發布時間:2018-07-13 08:59
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       一、智能制造成未來之匙,生產效率提升明顯

       目前全球化的市場競爭壓力趨大,電子產品生命周期的越來越短,并且我國人口紅利拐點來臨,勞動成本提升與機器人價格下降形成剪刀差。為了順應發展需求,降低人力成本,縮短生產周期,提高產品良率,PCB行業紛紛打造智能工廠來滿足客戶的需求及提高自身競爭能力。


勞動力下降人數(萬人)

圖表來源:公開資料整理

制造業工人年均工資(元)

圖表來源:公開資料整理

       智能制造過程是指通過自動化裝備及通信技術實現生產自動化,并能夠通過各類數據采集技術,以及應用通信互聯手段,將數據連接至智能控制系統,并將數據應用于企業統一管理控制平臺,從而提供最優化的生產方案、協同制造和設計、個性化定制,最終實現智能化生產。從上而下的層次上看,PCB工廠的智能制造系統包括單機自動化、上下游工作串聯、單條工藝線、多條工藝線、智能工廠五個層級。從生產流程來看,智能制造可以分為智能生產監控平臺(移動管理、車間看板、決策分析)、智能生產執行過程(智能生產排程、智能倉儲調度、實時生產監控)、智能倉儲及物流系統(智能倉庫、物料定位、AGV智能物流)和智能化生產設備(智能加工設備、智能機器人、自動流水線)四大模塊。

智能制造系統圖

圖表來源:公開資料整理

       二、工業物聯網角度看,“智能化”貫穿整個制造過程

       工業物聯網是智能制造的實現基礎,它是利用局部網絡或互聯網等通信技術,把傳感器、控制器、機器、人員和物品等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡,從而最大限度地提高機器效率以及整個工作的吞吐量。

       工業物聯網體系架構可分為四層,實體層包括各類智能產品及嵌入式軟件和芯片等;傳感層則是物聯網的皮膚和五官,用于識別物體,采集信息,包括條碼、二維碼標簽和讀卡器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等;網絡層是物聯網的神經中樞和大腦,用于信息傳遞和處理,包括通信與互聯網的融合網絡、網絡管理中心和信息處理中心等;應用層是物聯網的“社會分工”,即與行業專業技術及需求實現深度融合,最終實現行業智能化。

       PCB智能制造中的物聯網是指通過集成車間生產的各個控制點單元,采用互聯網、企業局域網、SCADA網格三個級別網絡,將所有個體組合成一個完整的信息網絡;通過更多現場傳感器的加入使工廠實現對設備生產線的連線控制,采集ERP、MES及其他管理信息系統運行所需的大量底層工控數據;把分散的控制進行互聯共通,從單點走向網絡化,從單一系統從向集成,把生產制造中的ERP、MES、APS、SPC等各系統有機的結合,實現對生產過程的實時管理,使工廠的管理者可以做出更加智能化的決策。

       另外,物聯網通過與互聯網結合,可以同時連接到制造企業工廠的供應鏈和需求鏈,管理者或運營者可以隨時根據外界環境的市場變化需求,及時調整工廠的生產計劃,實現柔性化生產制造,最終提升工廠的響應能力和生產效率,縮短產品的全生命周期,提高資產的利用率,同時降低資源浪費風險。

       三、“數據庫+產品追溯”提升產品品質,汽車電子領域“敲門磚”

       數據庫最初在收集數據時是在生產設備上安裝計時器,之后手工抄表,匯總時間。而智能化的做法是采用數據收集器,其優點在于:數據收集器要求操作人員在操作時輸入工號和log號,通過驗證后才能啟動設備,這可以實現系統防錯和產品追錯,同時確保數據的準確性;數據收集器具有掃碼功能,一線員工電腦操作水平較低,掃碼功能可以簡化操作、提升效率。

       其中,數據采集還采用了二維碼追溯系統。二維碼追溯系統對每塊PCB板賦予獨一無二的二維碼,配合掃碼設備,實現每塊板和系統關聯,再配合人、機、料、法、環、品質數據和藥水分析數據信息和系統相關聯來實現產品從供應端到客戶端的相關信息追溯。


PCB 二維碼追溯系統

圖表來源:公開資料整理

PCB 賦碼環節

圖表來源:公開資料整理

       四、“ERP+MES”:從系統到產線,“神經”和“肌肉”的完美結合

       ERP系統(集成化管理信息系統)是一個在全公司范圍內應用的、高度集成的系統。在企業中形成以計算機為核心的閉環管理系統,使企業的人、財、物、供、產、銷全面結合、全面受控、實時反饋、動態協調、以銷定產、以產求供,降低成本。數據在各業務系統之間高度共享,所有源數據只需在某一個系統中輸入一次,保證了數據的一致性。

       參考觀研天下發布《2016-2022年中國智能工廠市場需求現狀調研及十三五投資趨勢研究報告


ERP 系統

圖表來源:公開資料整理

       ERP系統通過對數據的分析,找出薄弱環節,針對性改善問題。比如:在生產過程中,設備綜合效率(OEE)是衡量生產設備性能的關鍵指標,分為設備時間開動率、性能開動率、質量合格三大指標,均可以通過ERP系統監控。

       ①時間開動率是計劃時間對實際開動時間的占比,通過系統可以分析出設備運行狀態分布的比例狀況和影響因素,比如待料、待計劃、設備停機等,這樣就可以有針對性的改善,從而降低設備日常停機損失。

       ②性能開動率可以通過設備產能負荷情況反映。通過對比理論與實際產出的偏差情況、對相同設備進行產出效率比較等方法,判斷哪些設備產能比較有優勢,為今后設備評估作為參考。

       ③合格率可以通過質量數據來反映。系統可以獲取到設備的產出報廢數據,以及員工操作過程中的報廢數據。通過對以上數據進行分析,實時監控產品質量信息。


生產設備性能衡量指標

圖表來源:公開資料整理

       MES系統(智能制造執行系統)是集合產品數據、生產排成、生產控制、可視制造、追溯防呆、智能供料、異常處理、設備管理、質量管理、數據分析等功能,與SAP、WMS、PLM等其他系統進行數據交互的可視化智能制造系統。通過布置在生產現場的專用設備,對生產計劃、任務下達、文件傳送、拉動供料、產量、質量、人員、產線異動、設備狀態及參數、在制品流轉、成品入庫、設備管理、質量分析、生產分析的整個現場生產過程實現數據及時采集、控制、跟蹤及反饋。公司已全面導入MES系統,在生產扁平化、數據實時化、智能反應、提升生產效率、實現車間與倉庫無縫集成、省數據全程追溯、生產信息數據共享方面發揮重要作用,實現了敏捷制造、精益生產。

MES 系統功能

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PCB 車間 MES 系統流程

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