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    成功案例

    家電行業的生產數據收集方法

    目前家電行業的競爭達到了空前的白熱化階段,企業使出了渾身的解數來爭取獲得客戶的青睞。差異化戰略、品牌戰略、多元化戰略等各種市場拓展戰略被行業內企業廣泛應用,然而當在所有的細分市場中競爭都十分激烈的時候,這些戰略在某種程度上都顯得蒼白無力。于是所有的競爭歸結到了成本的競爭。此外來自客戶的壓力也越來越大。由于客戶討價還價的能力越來越高,企業為了保住客戶不得盡量滿足客戶的各種不同需求,例如允許客戶察看客戶產品的生產情況;允許客戶暫停生產線上的客戶產品;向客戶承諾極高的成品率等等。


        于是許多企業采用了ERP系統,同時采用了現場數據收集系統來整合與監控各種生產資源,希望來降低成本同時能追溯產品的制造,但是很多企業發現采用這種方式效果并不十分理想。


    一、 問題分析
        導致上述的目標與結果不一致的原因可能來自多個方面,可能是ERP選型的問題;可能是管理的問題;可能是應用不得當的問題。這些原因在本文中將不作論述,本文中將對其中的一個最大的原因——數據收集方法進行分析。


        目前的大多數家電企業使用的數據收集方式可以大致分為三種類型,主要的手段是通過條碼來實現。第一種,在物料投入生產線時通過記錄物料的條碼來記錄何種物料何時投入到哪條生產線、產品生產結束之后通過定義的好的條碼來表示何種產品何時從哪條生產線產出。第二種,數據收集系統對生產過程中的數據進行收集。主要方式是將目前工序的物料或配件與前一道產生的半成品通過掃描條碼進行關聯,在后一道的工序上采用同樣的方式進行關聯。這樣生產過程中的物料信息通過一個鏈式結構聯系在一起。第三種,在產品生產過程中對一個主要部件產生對應條碼,其他所有的物料或配件在作業中全部通過掃描條碼來與該主部件的條碼產生關聯關系。以上的三種方式在現場數據收集端軟件的作用純粹記錄并保存數據。在應用端,用戶通過查詢界面來搜索相關信息。


        第一種數據收集方式只能追蹤到產品使用的物料種類、產品投入產出時間、作業生產線而無法獲得作業過程中的信息,同時對于物料的追蹤也很難到批次級。第二種方式可以收集到作業中的信息,但是一旦物料信息中有一環出錯那么所有的該環之前的信息將無法追溯。特別是在處理逆向物流時會產生很大的問題。此外當工藝或者工序順序進行調整之后,軟件端的改動也將是非常大的。第三種方式在信息方面可以實現完全的追溯,但是對于一些生產過程中存在如果主批號被覆蓋的情況就無法適用。同時如果調整了生產工藝、產品等那么對系統的改動工作量也是非常大的。


    以上的三種方式都是在一定的需求情況下產生的,但是目前對于許多企業來說數據收集的目的發生了變化,導致這三種方法都無法滿足現在的需求。對于一些代工企業來說,他們的客戶會要求能夠了解在制品的分布情況,要求當產品發生問題時候能夠追溯到使用的物料的批次,要求能夠迅速暫停某種產品的生產,要求能夠迅速的調整生產工藝等等。這些要求使得目前通常使用的數據收集方法不能夠提供足夠的信息支持ERP系統來完成這些目標。對于擁有自有品牌的企業,迫于市場或法規的壓力,企業對于自己的生產部門也提出了上述各種要求。下面將對在新的需求狀況下的新方法進行詳細的闡述。


    二、 建議方法
        由于目前的數據收集的最終目的產生了變化,形成了新的需求。所以現在數據收集的內容必須包括:
        在制品數據:
        * 作業動作(開始、結束、終止、暫停等)
        * 作業人員(操作人員)
        * 作業資源(設備、設備狀態、專用工具、載具等)
        * 作業工序(生產線、工位)
        * 產品數據(投入量、產出量、工藝條件、作業批次等)
        * 作業異常(故障、作業中產品報廢等)
        * 在線存放(批次等待所處位置)


        物料數據:
        * 物料批號
        * 物料狀態(使用中、用完、拆分)
        * 物料對應作業產品
        * 物料使用人員
        * 物料不良信息(不良物料批次、發現工序、發現人員等)


        產品質量數據:
        * 檢測工序
        * 檢測人員
        * 檢測操作(開始、結束、終止等)
        * 檢測工具(設備、特定用具等)
        * 產品合格/不合格
        * 產品不良現象種類
        * 產品檢測數據(物理或化學特性)
        * 檢測的產品批號、數量、不良數

    在內容增加的同時,對于數據收集系統的靈活性與擴展性也提出了新的要求。所以我們建議根據ISA95的標準在ERP的level 4層與數據收集的level 1層加入MES涉及的level 3與部分level 2層。如果純粹考慮到產品制造信息的追溯可以選用“資源定義”、“流程管理”、“作業管理”功能。“資源定義”指定義資源(設備、人、工具)的各種屬性。“流程管理”指定義各種產品的標準作業流程,并提供用戶自編輯修改流程的功能。“作業管理”包括作業指派、作業執行、數據收集。通過資源定義可以預設生產線上使用的各種資源,將各種資源預先與各種產品作業流程中的各個工序建立聯系,這樣系統就可以預先可以獲得許多原本需要通過現場的數據收集要提供的信息。在實際的作業中產品通過作業指派被分配到各生產線或工作中心,通過作業執行功能提示作業人員應當收集的信息,同時系統的數據收集功能將通過硬件收集到的信息轉換記錄到產品的作業流程中。


        通過上述的方式優點在于:首先,產品投入時系統只要產生一個內部ID,然后將所有的物料信息都與該ID關聯,由于該ID對應于某個產品的批次并與產品預定義的作業流程相關,這樣作業中所有的物料信息之間建立了一個網狀的關聯關系,通過任何一個物料的條碼就可以追蹤到相關的產品或物料的信息。其次,由于資源與產品流程已經預先建立了關聯,當數據收集的時候可以不收集各種資源的信息,系統會自動在資源與使用的物料之間建立關聯關系。當流程與資源發生變化的時候,只要在基礎定義段進行操作就能夠改變以后生產中資源與物料之間的關聯關系,而無需在數據收集端進行改變。此外,當數據收集的點發生變化時,可以通過在流程定義中改變“數據收集”與否的選項來簡單實現數據收集點的變更。


    三、 詳細說明
        家電行業的生產模式都是流水線生產,因此在流水線生產模式下,數據收集一般以條碼的方式為主,但也可能存在一定量的設備連線(測試設備)數據收集。由于流水線方式工序與工位是固定的,這樣每個工位使用的設備與工具也是基本固定的,所以通過在上位系統中預設定可以自動產生關聯信息。


    生產過程中的數據收集與產品追蹤,可以分為兩種形式:
        1. 有主批號
        主批號指生產過程中說有的信息收集以該主批號為主線。從現場收料開始,有一個確定的主批號作為在制跟蹤的目標,其他原材料附著其上。例如,電腦主板的組裝,主批號附加在母板上,整個生產過程中的信息都與該批號關聯。


        主批號可以附著在產品上、制令單上或對應的載具上。主批號需要在產品投入時候就產生,該通過與主批號的條碼進行關聯可以將附屬信息通過數據收集,保存在數據庫中。


        在生產執行開始時,如有執行清單(來自于MES),可驗證主批。在執行中,如執行清單中的批次有對應的輔料,通過讀取條碼驗證輔料。例如可以先讀取輔料的條碼,再讀取批次的條碼,表示該批次使用該輔料。在線上掃描時,系統會默認記錄批次加工時間、裝配的其他原材料、生產線號、作業人員等。

    如沒有執行清單,需在系統設置中設置每個掃描槍的“前綴號”所表示的“生產線、工位”信息,系統以這種方式記錄生產加工信息。對于輔料的驗證,同樣可以通過讀取條碼,數據收集系統對信息進行解析后進行核對或將信息傳遞給對料系統進行驗證。

    對于現場的數據來說,有/沒有執行清單的主要區別在于掃描器是否必須固定工位,是否需要在條碼中預設生產線與工位信息。一般來說對于沒有執行清單的情況,設定以及掃描器的使用相對會不靈活。


        操作人員的信息收集,可以有兩種方式:員工上工時,在上工界面選擇生產線、工位,掃員工條碼,系統將生產線與員工對應。這種可避免每次作業時,掃描員工條碼。每次作業時,都要掃一次員工碼。采用何種作業人員信息收集方式,與生產線的實際管理方式有關。


        采集質量信息的方式可以是:在作業臺面附近貼良品/不良品條碼標識,可采集產品良或不良的質量數據。對于離線的質量檢測,可獨立設置主機,帶幾個掃描槍,收集質量數據。


        對于一些不要求精確到具體數值的測量信息可以通過預設定范圍,用掃描器掃描代表不同范圍的條碼來記錄。如果數據需要具體記錄,則可以采用人員輸入或者測量設備連線的方式。


         收集的質量數據,可進入質量管理系統,作進一步的質量確認。特別是存在不良品的情況下,該產品、半成品、物料需要進入質量管理流程。
         當一個作業執行清單完成后,可在主機前確認生產數據,也可作調整,調整的數據和現場收集的數據,對應存儲以便對照。
           

    2. 無主批號
         由于裝配流程中原材料或在制品在半成品、成品的位置發生變化,造成跟蹤批號轉換,這樣就無法確定生產中的主批號。所以數據收集方式需要作相應的調整。
    一般對于半成品,在其本身加工的過程中,可以設定一個主批號,這樣半成品的數據收集方式與“有主批號”的情況相同。


         當半成品的轉到另一條生產線于其他半成品組裝的時候,該半成品的批號在后續組裝過程中可能不被作為主批號。具體處理時可以在采用該半成品的工步上,在組裝前將該半成品的批號,與該流水線的產品的主批號關聯。


         當生產過程中有執行清單時,執行清單如果是指定到批次,那么可以通過整個制造過程的采用的材料與執行清單進行關聯來驗證批次、物料與作業。如果執行清單只標識該線的產成品數量,可以在每一個批次投入流水線時自動產生一個批號,批號的條碼可以附在載具、塑料板等上,制造過程中的人員、設備、材料信息全部與該批號作關聯。該批號并不一定需要有實際意義,主要作用是作為ID,將所有的信息建立關聯。當產品或半成品在完成后,該批號被附著在包裝、成品/半成品或者最終使用的載具上。


         當生產過程中無執行清單時(一般為整個生產中的某些半成品生產線,該生產線所有產出的半成品可以確保都被使用,并且生產的產量與速度固定),需要在作業開始時自動產生一個作為識別的批號,由于沒有作業清單,因此作業過程中無法進行批次驗證,作業人員先掃當前原材料批號,裝配前或后再掃該工步的產成品的批號。


    四、 關于硬件選擇一些建議
         在家電行業中根據不同的產品生產流水線的采用的傳輸方式也會不同。例如,對于家電配件企業在制品的傳輸多采用手工的方式,而對于整機生產企業來說更多的是采用自動傳送流水線的方式。對于不同的傳送方式,數據收集的硬件也會有所區別。一般對于手動傳送來說數據收集的速度可以相對較低,而自動傳輸情況下對于數據收集的速度要求較高。所以當手動傳輸時一般可以采用手持式的掃描器(硬件成本較低),自動傳輸時最好采用固定的條碼掃描器(硬件成本高)且對解碼速度與讀碼準確度要求高。一般家電行業企業的日產量都比較大,所以要求條碼打印機能夠提供高的打印速度。


        具體的硬件選用還需要根據實際的生產線的布局來確定,在實際使用中往往是多種硬件結合使用才能達到最佳效果。


    五、 結束語
        本文簡略的對目前的常用的數據收集方式的一些問題進行了分析與說明,并提出一種更為靈活的處理方法。不過,筆者認為各種數據收集的方法本身并無優劣之分,主要是要根據數據收集的最終目的來確定適合的方法,不能僅為了收集數據而就事論事的為之。


    注)關于“資源定義”、“流程管理”、“作業管理”的詳細說明可以參閱MESA的ISA 95。


    本解決方案如提到任何機型,均可能因為升級關系改款,如有需求請與我們聯系


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