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电子行业MES的需求与设计思路分析

2017-10-10 16:33:43

在制造业竞争日益激烈的市场中,降低产品成本、提高产品质量和缩短产品的开发周期已经成为企业生产和发展的关键。而对于电子行业而言,厂家重点关注和解决的是产品的可制造问题,客户则对产品的质量和可靠性更加注重。因此,要在厂家和客户之间需求平衡,就必然要求产品在质量上更具可靠性,以增加产品在市场上的竞争力。


随着电子技术的迅猛发展,电子产品已被广泛的应用于生产和生活的各个领域,而人们对电子产品的组装工艺要求也越来越高。在既要保证产品的布局合理结构紧凑,又要求企业的技术不断革新,以适应大批量的自动化生产的情况下。企业的电子组装技术随着电子器件封装技术的发展而不断更新,电子产品朝着小型化、高度集成的趋势发展,这也对企业的生产提出了更高的要求。


电子组装属于劳动密集型、科技含量较高的行业。它的产品零部件种类繁多,生产组装困难,也决定了它的流水线多且对自动化水平要求较高。在实际的生产中,企业面临的生产形式也是复杂多变,既有装配生产、多品种小批量生产、批量生产,又有连续生产、混合式生产和大批量的生产。但是,这些不同的生产类型上,都有一个共同的特点,那就是生产周期短,产品更新换代快。




电子组装行业MES需求

目前,电子组装行业除了常规主流的SMT组装技术,还有更为先进的逆序电子组装技术和三维立体组装技术等,这些技术的创新使得电子组装朝着精细化、微组装化、电路印刷化和产品绿色化的方向发展。这些技术的创新,也使得电子产品功能日加完善,体积更加的薄小与轻便。在提升产品额可靠和性能性的同时,大幅度的降低企业生产成本。

然而,技术的发展不是一蹴而就,也不是单一的某条流水线工艺的革新,而是整个车间生产的协调与配合。MES就是检验企业管理水平和质量的试金石,生产管理人员基于MES系统,实现对车间生产管理的可视化、动态生产排程和实时的生产跟踪服务,为用户搭建一个可配置、高度集成的系统平台。


电子MES系统



电子组装行业MES设计思路

1.生产管理 
该公司的MES生产管理需求除了将ERP生产计划分解成生产工单和工序计划,进行完工反馈和加工工时统计,实现多条件的计划排程,还包含以下个性化需求: 
 BOM多版本管理。进行BOM的多版本管理,并可根据工单选定BOM;不同版本的BOM与不同版本的工艺、程式一一对应;可以进行工厂的工艺流程建模,将所有工序纳入到MES系统管理,可以进行工序的灵活调整; 
 工单管理。PCB过站时,物料倒冲管理,自动核算已使用的物料并倒扣;把ERP的生产计划分解成生产工单和工序作业计划下达时,考虑物料的齐套性;抛料率分析。计算抛料率,抛料率分为两种:损耗抛料和异常抛料;生产损耗可以根据工单领料和退料来计算,理论损耗支持导入SMT中机器的抛料信息来进行详细对比分析;抛料率超过预设的临界值及时发出报警,并对造成抛料的原因进行分析,例如材料不良、Feeder不良、人员操作等; 
 生产准备。车间作业人员能准确知道何时上料、何时换线或者何时生产;当备料与预发料不一致时报警。 
 上料防错。收集贴片机上料信息(站位号/FEEDER/物料等),并进行合法性校验,建立工单和物料的追溯链;收集MI段、AI段、整机段的上料信息,并进行合法性校验,建立工单和物料的追溯链;建立锡膏与产品代码的对应关系,支持锡膏使用时防错检查; 
 强制制程。设定制程路径规则,设置不同条件下对应的强制路径(不可跳站、漏站);可以导入作业指导、作业步骤、SMT程式,并确认SMT程式的正确性;  

2.物料管理 
除了对原材料、在制品和成品信息进行全面跟踪,还要实现对原材料的禁用监测,全面符合电子行业的绿色环保指令。其中个性化需求如下: 
 原材料管理。RoHS、MSD作为物料的属性记录相应的标识和时间限制;为每一料卷提供唯一的条码;对元件、物料进行禁用监测,在MSD物料开封时记录相应的开封时间,在SMT上料时,对物料进行扫描,检查物料的有效期、暴露时间、RoHS标识,发现错误,禁止使用;支持RoHS管理,区分无铅件与有铅件;SMD超期报警; 
 在制品管理。物料的收料、注册、入库、仓库发料、到线边仓、消耗、退回等信息进行全面跟踪,及时更新最新的数量;监控每一个料卷的消耗情况,达到备料要求以及换料要求时,进行提醒;在线边仓管理中可以对料卷、料管及Tray盘的物料进行点数,更新为实际的数量。 
 辅料管理。支持辅料的防错检查,如锡膏在客户指定品种时,上料前需核对;对锡膏的回温、领用、回存、用完、报废、开封、搅拌、转换工单等管理;进行锡膏的时间管理,包括锡膏的当前状态、回温计时、未开封计时、开封计时等,并进行预警提示;  
 备品/备件管理。备件的使用管理,如丝网的使用数量超过一定次数时,系统提醒进行更换。 

 3.追溯管理 
通过建立数据间的关联关系,建立对原材料、产成品、生产操作过程和生产质量的追溯,以满足电子企业生产过程管控、人员绩效考核、质量管控等的需求。其中个性化需求如下: 
 原材料追溯。原材料信息与PCBA的序列号进行相互查询追溯;支持对1料卷分成多料卷,或多料卷合并为1料卷的追溯管理;  
 产成品及在制品追溯。从产成品序列号或批次号追查到当日的生产环境,包括温度、湿度、洁净度等信息;PCB过站100%记录产品序列号;在制品追溯贯穿于每一批次产品、每一块电路板和每一个系统的检查、测试;对1料卷分成多料卷,或料卷合并为1料卷的追溯管理; 
 过程工艺参数的追溯。追溯每一个产品生产相关的BOM版本、工艺版本、程式文件等;对设备状态进行追溯,包括开机、等待、运行、故障、关机等信息。

结合电子行业的实际需求与MES的特点,需要对各个场景进行相应的优化匹配,将生产过程中的工艺管理、动态质量过程控制、数据采集、SPC质量分析和工序计划调度交由MES调控,实现人与机器的良好互动。

质量管理,在装配行业里的品质管理涉及到制品和物料的防呆防错,当生产遇到质量问题时,要做到停线的准备,信息的追溯与是否允许制品混线混流生产等,其特有的防呆防错机制,在按照操作顺序生产的情况下,通过工艺校验来完成。在发生质量问题的时候,MES系统根据物品、软件、设备仪器仪表工装夹具用途、自定义追溯项目等方式,在第一时间找出发生问题的生产环节。

数据采集和动态质量过程控制,MES的溯源和质量控制都是依赖于对数据的处理,因此,MES的工作离不开数据,而数据的来源则是从SMT车间现场的自动化设备中采集信息,并传输到监控终端,分解成用户的所需界面形式。但是由于电子组装行业的环节较多,在实际的操作中,采集的数据量很大。传统的人工录入已经无法满足实际的生产需求,急需快速的分析手段自动的导入现场数据,实时的进行质量分析。因此,SPC质量分析应运而生。

SPC质量分析能够进行变化分析、效能分析、生产过程分析和稳定性分析,并依据分析到的结果,整理成相应的可视化数据图表,供相关的人员查阅。

工序计划调度,作为供应链管理的一个重要组成部分,在一定的时间内根据生产约束进行生产线上的资源分配和生产作业安排。企业在满足既定的生产目标下,结合市场的实际需求和企业自身情况,以生产能力指标、成本指标和客户满意为宗旨,充分的发挥调度系统的信息需求和功能需求。企业的生产在初始状态下,根据新加入的生产计划分解成工序级车间作业,发布到车间;车间的作业在调度策略当前生产信息的指导下进行;在加工过程中,作业控制层根据执行情况的反馈信息,处理和调整作业的执行。如果无法按正常顺序继续加工,将向作业排序层请求重调度,进行下一轮的计划、执行和控制过程。

针对企业的产业形态和特定需求定制开发MES将成为一种趋势,而MES在生产中所起到的提高生产效率和规范生产流程,将使得企业的生产更加透明化和生产管理的高效。

MES系统是一套面向制造企业执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作和设备管理、工具工装管理、采购公里、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、可行的制造协同管理平台。MES起初是美国公司AMR在上世纪90年代提出的,旨在加强MRP计划的执行功能,把MRP计划通过执行系统同车间作业现场控制系统联系起来。这里的现场包括PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口,与提供生产现场控制设施的厂商建立合作管理。随着云计算、移动终端和大数据等新技术融合到工业自动化领域当中,制造业正从信息化迈向智能化。而智能化是务必将运用MES把碎片化、零散化的数据进行整合分析,通过数据互联互通,打通企业产品设计、客户管理、供应链管理、效率管理系统,实现底层控制层、中层执行层、上层计划层的整体优化,最终使制造业企业资产使用效率更高、产品生产成本更低、市场风险可控,提高制造业整体竞争能力。



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