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生产现场应用创造价值

2020-09-04 14:28:27 来源:
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导读:
文 | 巫茂炽
DENSO的高阶主管说:“IoT大家都在谈,用的好很难”。三菱的简报数据结尾:“IoT是一种手段而非目的”。东海大学刘仁杰教授带领的精实团队师生,以“IoT、顾客价值与精实管理”为产学交流主题,于2020年元宵节前夕2月7日下午起,参访推动智能制造有成的日本中部五家企业。
两天半的时间,依序参访QRcode发明企业DENSO WAVE Incorporated的制造业ORiN(Open Resource Interface for the Network)和智慧产线;控制器大厂三菱电机名古屋制作所和eF@ctory案例;融合两家工具机厂与四家控制器企业优势的工具机大厂DMGMORI,并亲临落实Takt productions ystem的装配厂;精实管理始祖的丰田汽车;钣金设备龙头
AMADA土岐厂与T876自动化加工线。从工厂参观与专业解说、交流讨论,以及企业提供的智能制造数据,本文用精实的后拉观念,分别以装配线、物流 与备料、机械加工三个主题的IoT应用,整理归纳与读者分享。
产品装配线活用IoT:纪录数字化、状态可视化、节奏拉动发料
DMG MORI主要接待人在交流讨论时表示:IoT与TPS可以并进,向TOYOTA学习有节奏(Takt)的装配线,自己发展IoT的手段,在现场应用并改善,可以缩短LT、提高产效和质量,并落实装配多能工、先期确认人机料法。
根据装配SOP,规划并设定IoT收集资料的时间与内容,透过QRcode读取,实时收集掌握何时、何人、何事、为何等信息,进而呈现、管控进度,落实装配工厂数字化。“装配进度状态(Shop Floor Monitor)”的电子广告牌,现况显示外,可以知道每个装配工位“作业中、中断中、出货中”等主要与详细讯息。
装配线可视化系统,可以达成两个目的︰从装配工时达标率的信息,发现新手问题并辅导与培育为准熟手。检讨浪费,修订标准。实际纪录与检讨修正工时,改善作业问题、消除装配过程的浪费。
IoT在装配线的应用,可视化提升,让员工本身自我改进。进一步应用在业务交期、供应链的搭配与浪费、报工纪录的生产履历、确保节奏并拉动装配需要的物料。
物流与备料活用IoT:省人化的配套捡料与供料
装配节奏往前拉动零部件刚好及时的供料,是让装配作业顺畅的关键。捡料、供料活用IoT,可以创造更大的价值。
丰田汽车装配线边的小型物料仓储区,捡料人员有节奏的脚步,在这个区域穿梭快速移动。捡料人员一手推物料车、一手从有亮绿灯的料盒捡料,按照装配手顺将物料放到料车正确位置。仔细观察发现,捡料的这只手有挂一个手环,人员往前移动,手环触发料盒上的绿灯亮,该料捡完应有数量后灯灭。捡料信息透过手环指示捡料人员到物料储位取料,可以正确无误的完成为装配备料的工作。参观当时,刚好有两位人员一前一后在捡料,手环的捡料指示,各自独立不会混乱。
装配节奏与产能拉动捡料、捡料往前拉动零部件适时适量的供货。丰田装配线的零部件供货商,用物料专用的载具,根据交货指示,依序的到物料中心卸下有物料的载具,并将空载具上车带回。这些有物料的载具被直接放在AGV拉动的无动力板车上,每台AGV约有七到十个板车,每个板车放置不同的物料,无人驾驶的AGV会将这些物料搬运到配套仓储区,卸货后没有板车的AGV会自动回到物料中心待命。省人化的物料中心,多台自动驾驶的AGV,在物料中心与装配线边仓储区忙碌,透过交货指示、物料与载具ID,完成任务。
机械加工活用IoT:缩短交期、保证良品
因应少量多样需求,AMADA土岐制作所设立T876冲孔模具自动化厂。“T”是土岐、工具的意思,“876”是每天24小时、365天全年无休的自动化工厂。工厂内有39台加工设备、45台机器人、3台AGV和4座合计4400格位的自动仓储。自动化工厂共有三大工程:包含热处理的前工程、半成品工程和完成工程,可以满足各式各样的上模(punches)、下模(dies)、导套(guides)三个关键零件,从材料到完成品的冲孔模具零件加工。
T876工厂的每一把刀具,透过RFID管理刀具组合(刀把、刀杆、刀片等)、使用寿命、储放位置等。当刀具寿命终了或加工制程需要更换刀具,AGV用刀具专用载具将新刀搬运到加工设备的刀具交换区,车铣复合机旁负责刀具交换的关节机器人,会将旧刀具从刀塔取下放在回收区,并从刀具交换区取新刀具放在机器内的刀塔,自动无人化完成制程需要的刀具交换。三大工程间的物料供应、制程的暂存与转换都由自动仓储提供服务,每个工程内的数个工序,除了热处理采批量上线,其他的加工都是单件流动。材料到半成品前的物料放在通用料盒用RFID管理,零件在半成品区用雷射刻上QRCode,为每个零件赋予唯一身份的ID,半成品到成品每个零件用ID来管理。RFID和QRCode的ID,纪录每把刀具使用履历和每个零件生产履历。透过RFID和ID的数据收集与交换,产在线每一个零件的实态都被实时掌握与管理。
T876工厂的四座自动仓储,是为了无人化、客制化并缩短交期而设立。
第一座是存放材料和刀具,第二座是前工程完工后的暂存区,同时也是转换为半成品工程的供料区,第三座是前工程完工暂存区,客制化的急单从这里供料给完成工程,加工完成后到第四座暂存供配套出货使用。前工程和半成品工程的WIP,落实合理的库存量,可以缩短客制交期,是AMADA冲孔模具自动化厂,落实精实智能制造,解顾客痛点的有效方案。
AMADA的冲孔模具约有300到400种的基本存量。订单指定的交期约40%有足够的加工时间,采取标准交期模式,从材料安排加工制造到完成为4天。但是有42%必须安排半成品工程的WIP来满足急单(在三小时交货),剩下的18%交期很短且没有半成品,必须用急加工方式解决。
三菱电机分享,保证良品,不良品不会流到下制程的案例。三菱电机的实时数据分析器,透过不良预测来减少工程损失。塑料射出成型机产线,若有出现空隙(气泡)、凹痕(树脂的收缩),就会产生不良品。三菱厂内的机器,透过监控与诊断射出过程的挤压压力,可以防止不良品留到下一制程。
典范企业生产现场创造价值的启发
运用IoT掌握装配线的节拍,往前拉动捡料和供料的物料管理,再延伸到加工线的实时且配套的供应链管理,以 上案例在落实精实智能制造方面,给我们三大启发。
IoT是自动化设备的标准选项。这五家企业使用的设备,都必须有连结化与数字化的能力,才能落实实时有效的管理。自动化设备应该要有提供数据的能力,这些能力包括,输出(产出数据):设备运转实态、加工过程的记录与履历、预警和报警等信息,输入(数据沟通):设备间的协作能力,如物料交换、刀具交换。
半成品库存解顾客的痛点。AMADA的T876工厂,前工程和半成品工程,预先加工冲模关键零件的半成品,透过RFID和QRCode掌握的生产信息,订单确认后,半成品到客户订制的成品,可以在三小时完工出货,用最短时间满足客户的需要。
标准化与精实化是IoT的基础。IoT是取得数据的技术能力,IoT遵循作业标准化与流程精实化,可以知道目的为何?何时取得何种资料?何时提供何种数据给何人?丰田汽车的交货区,供货商卸下物料,AGV穿梭在厂区走道间,在路口走道上没有看到会车的等待,快速又安全的送到定点;为装配配套捡料人员,眼看物料架灯号,一手推物料车一手捡料,迅速完成为装配备料的工作,标准作业与精实流程是这些机制能够落实的推手。
DMG MORI在装配线,有装配现况显示看板,每个装配工位都有工作项目,休息、离开等工作暂停的项目,这些项目都有自己的QRcode,装配人员工作或不工作,拿起扫瞄器对条形码扫瞄就完成工作报告。透过标准与精实将装配节奏与信息结合,AMADA的vPost也是经典的实际案例。
同样的,三菱电机的伺服马达制造工厂和AMADA的T876工厂一样,将标准、精实与IoT结合应用在自动控制与设备智能化上。

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