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2018年中国智能制造行业产业链:各环节环环相扣 生产效率提升明显(图)
发布时间:2018-07-13 08:59
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       一、智能制造成未来之匙,生产效率提升明显

       目前全球化的市场竞争压力趋大,电子产品生命周期的越来越短,并且我国人口红利拐点来临,劳动成本提升与机器人价格下降形成剪刀差。为了顺应发展需求,降低人力成本,缩短生产周期,提高产品良率,PCB行业纷纷打造智能工厂来满足客户的需求及提高自身竞争能力。


劳动力下降人数(万人)

图表来源:公开资料整理

制造业工人年均工资(元)

图表来源:公开资料整理

       智能制造过程是指通过自动化装备及通信技术实现生产自动化,并能够通过各类数据采集技术,以及应用通信互联手段,将数据连接至智能控制系统,并将数据应用于企业统一管理控制平台,从而提供最优化的生产方案、协同制造和设计、个性化定制,最终实现智能化生产。从上而下的层次上看,PCB工厂的智能制造系统包括单机自动化、上下游工作串联、单条工艺线、多条工艺线、智能工厂五个层级。从生产流程来看,智能制造可以分为智能生产监控平台(移动管理、车间看板、决策分析)、智能生产执行过程(智能生产排程、智能仓储调度、实时生产监控)、智能仓储及物流系统(智能仓库、物料定位、AGV智能物流)和智能化生产设备(智能加工设备、智能机器人、自动流水线)四大模块。

智能制造系统图

图表来源:公开资料整理

       二、工业物联网角度看,“智能化”贯穿整个制造过程

       工业物联网是智能制造的实现基础,它是利用局部网络或互联网等通信技术,把传感器、控制器、机器、人员和物品等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络,从而最大限度地提高机器效率以及整个工作的吞吐量。

       工业物联网体系架构可分为四层,实体层包括各类智能产品及嵌入式软件和芯片等;传感层则是物联网的皮肤和五官,用于识别物体,采集信息,包括条码、二维码标签和读卡器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等;网络层是物联网的神经中枢和大脑,用于信息传递和处理,包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等;应用层是物联网的“社会分工”,即与行业专业技术及需求实现深度融合,最终实现行业智能化。

       PCB智能制造中的物联网是指通过集成车间生产的各个控制点单元,采用互联网、企业局域网、SCADA网格三个级别网络,将所有个体组合成一个完整的信息网络;通过更多现场传感器的加入使工厂实现对设备生产线的连线控制,采集ERP、MES及其他管理信息系统运行所需的大量底层工控数据;把分散的控制进行互联共通,从单点走向网络化,从单一系统从向集成,把生产制造中的ERP、MES、APS、SPC等各系统有机的结合,实现对生产过程的实时管理,使工厂的管理者可以做出更加智能化的决策。

       另外,物联网通过与互联网结合,可以同时连接到制造企业工厂的供应链和需求链,管理者或运营者可以随时根据外界环境的市场变化需求,及时调整工厂的生产计划,实现柔性化生产制造,最终提升工厂的响应能力和生产效率,缩短产品的全生命周期,提高资产的利用率,同时降低资源浪费风险。

       三、“数据库+产品追溯”提升产品品质,汽车电子领域“敲门砖”

       数据库最初在收集数据时是在生产设备上安装计时器,之后手工抄表,汇总时间。而智能化的做法是采用数据收集器,其优点在于:数据收集器要求操作人员在操作时输入工号和log号,通过验证后才能启动设备,这可以实现系统防错和产品追错,同时确保数据的准确性;数据收集器具有扫码功能,一线员工电脑操作水平较低,扫码功能可以简化操作、提升效率。

       其中,数据采集还采用了二维码追溯系统。二维码追溯系统对每块PCB板赋予独一无二的二维码,配合扫码设备,实现每块板和系统关联,再配合人、机、料、法、环、品质数据和药水分析数据信息和系统相关联来实现产品从供应端到客户端的相关信息追溯。


PCB 二维码追溯系统

图表来源:公开资料整理

PCB 赋码环节

图表来源:公开资料整理

       四、“ERP+MES”:从系统到产线,“神经”和“肌肉”的完美结合

       ERP系统(集成化管理信息系统)是一个在全公司范围内应用的、高度集成的系统。在企业中形成以计算机为核心的闭环管理系统,使企业的人、财、物、供、产、销全面结合、全面受控、实时反馈、动态协调、以销定产、以产求供,降低成本。数据在各业务系统之间高度共享,所有源数据只需在某一个系统中输入一次,保证了数据的一致性。

       参考观研天下发布《2016-2022年中国智能工厂市场需求现状调研及十三五投资趋势研究报告


ERP 系统

图表来源:公开资料整理

       ERP系统通过对数据的分析,找出薄弱环节,针对性改善问题。比如:在生产过程中,设备综合效率(OEE)是衡量生产设备性能的关键指标,分为设备时间开动率、性能开动率、质量合格三大指标,均可以通过ERP系统监控。

       ①时间开动率是计划时间对实际开动时间的占比,通过系统可以分析出设备运行状态分布的比例状况和影响因素,比如待料、待计划、设备停机等,这样就可以有针对性的改善,从而降低设备日常停机损失。

       ②性能开动率可以通过设备产能负荷情况反映。通过对比理论与实际产出的偏差情况、对相同设备进行产出效率比较等方法,判断哪些设备产能比较有优势,为今后设备评估作为参考。

       ③合格率可以通过质量数据来反映。系统可以获取到设备的产出报废数据,以及员工操作过程中的报废数据。通过对以上数据进行分析,实时监控产品质量信息。


生产设备性能衡量指标

图表来源:公开资料整理

       MES系统(智能制造执行系统)是集合产品数据、生产排成、生产控制、可视制造、追溯防呆、智能供料、异常处理、设备管理、质量管理、数据分析等功能,与SAP、WMS、PLM等其他系统进行数据交互的可视化智能制造系统。通过布置在生产现场的专用设备,对生产计划、任务下达、文件传送、拉动供料、产量、质量、人员、产线异动、设备状态及参数、在制品流转、成品入库、设备管理、质量分析、生产分析的整个现场生产过程实现数据及时采集、控制、跟踪及反馈。公司已全面导入MES系统,在生产扁平化、数据实时化、智能反应、提升生产效率、实现车间与仓库无缝集成、省数据全程追溯、生产信息数据共享方面发挥重要作用,实现了敏捷制造、精益生产。

MES 系统功能

图表来源:公开资料整理

PCB 车间 MES 系统流程

图表来源:公开资料整理

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