Průmysl 4.0 se podílí na automatizaci procesu zásobování vstupními materiály (část 2)

S rostoucím zájmem o Průmysl 4.0 míří řada výrobců elektrotechnických zařízení OEM (Original Equipment Manufacturer - výroba originálního vybavení) a EMS (Electronics Manufacturing Services – zakázková výroba elektroniky) směrem k cílům „chytrých továren“ a „odlehčení výroby“. Jedním z klíčových požadavků pro dosažení těchto cílů je komplexní databáze všech materiálů, procesů a postupů nezbytných pro výrobu produktů. Mnoho firem disponuje několika softwarovými systémy, které musí spolupracovat, aby úspěšně dosáhly svých výrobních cílů.

Zatímco většina firem používá k řízení podniku systém ERP (Enterprise Resource Planning – plánování podnikových zdrojů), některé mohou navíc používat systém MES (Manufacturing Execution System – výrobní informační systém). Kromě toho může mít mnoho zařízení používaných ve výrobních linkách vlastní operační software, software pro údržbu, řízení strojů a řízení linek. Integrace a správa těchto systémů je náročný úkol. Zřejmě prvním důležitým požadavkem pro dosažení této integrace je mít přesné a úplné údaje v databázi materiálů, procesů a postupů. V tomto článku se zabýváme prvním požadavkem: mít úplné a přesné informace o materiálech použitých k výrobě produktů, konkrétně elektronických sestav.


Elektronické součástky

Údaje shromážděné o elektronických součástkách zahrnují: číslo součástky, číslo šarže výrobce, datum výroby a případně interní referenční číslo. Vzhledem k tomu, že v současné době je většina součástek osazována povrchovou montáží, většina z nich je balena v pásce navinuté na cívce. Některé součástky mohou být dodávány v tyčích, paletách JEDEC apod. Při příjmu těchto součástek je tradičním postupem ruční zadání čísla součástky a množství do systému, což v procesu zadávání údajů může vést k chybám. Mnohé součástky jsou opatřeny štítky s čárovým kódem. V takovém případě může přijímací proces zahrnovat čtení pomocí čtečky čárového kódu, aby se údaje o součástce zadávaly jednodušeji.
Během tohoto postupu může nastat problém způsobený tím, že mnoho cívek a balení může obsahovat více čárových kódů. Může se jednat o čárový kód výrobce, čárový kód distributora, čárový kód dopravce a čárový kód zákazníka, zvláště pokud je součástka doručována do společností EMS. Který z těchto čárových kódů by měla přijímající osoba načíst? Který čárový kód obsahuje správné údaje potřebné pro výrobní proces?
Jakékoli nejasnosti při zodpovídání těchto otázek mohou vést k tomu, že do databáze a výrobního procesu budou dodány nesprávné údaje, což by mohlo vést k tomu, že na výrobní linku bude vyskladněna nesprávná součástka.
 

Jedinečný ID

Dalším požadavkem pro automatizovanou výrobu a úplnou sledovatelnost je, aby každá cívka se součástkami, tyč, paleta nebo balení měla jedinečný ID (identifikátor). Firma může například obdržet 20 cívek obsahujících 5 000 kusů kondenzátorů hodnoty 300 µF. Ale i když jsou na různých cívkách, všechny mají stejné výrobní označení a mohly být vyrobeny ve stejné šarži.
Aby bylo možné přesně sledovat každou cívku ve skladovém hospodářství a ve výrobním procesu, musí být každá cívka rozlišitelná od ostatních 19 cívek se stejnými součástkami. Některé systémy ERP a MES již používají koncept unikátního ID a během přijímacího procesu přiřazují jedinečný ID ke každé cívce. Mnoho firem však má starší ERP software a ve svém systému kontroly zásob stále nepoužívají jedinečný ID.
 

 


 

Stanice pro příjem materiálu

Vývoj stanice pro příjem materiálu se v poslední době zabýval mnoha otázkami, o nichž jsme se zmiňovali výše. Stanice má podobu velkého stolu s ESD povrchem a velkou skleněnou plochou uprostřed. Pod tímto sklem je kamera s vysokým rozlišením a důmyslný osvětlovací systém. Po stranách stolu je místo pro uložení nosičů součástek, pokud výrobce používá automatizované skladovací systémy. Operátor jednoduše umístí cívku se součástkami, tyč, paletu nebo krabici na sklo, čárovými kódy směrem dolů. Kamera načte všechny čárové kódy, analyzuje je, vybere správné údaje potřebné pro výrobu a automaticky vytiskne jedinečný identifikační štítek. Operátor pak nalepí tento štítek na cívku a přijímací proces je ukončen.

Když je jedinečný systém ID již používán, je jedinečný ID vygenerován komunikací se systémem ERP. Pokud firma dosud jedinečný ID nepoužívá, stanice automaticky vygeneruje jedinečný ID balení a informuje o tom systémy ERP a MES.

Kamera a software jsou schopny rozpoznat, analyzovat a uložit jakýkoliv 1D nebo 2D kód, který se u součástky nachází. Software pracuje se standardními údaji, které používá většina dodavatelů součástek k označování svých produktů: číslo součástky, kód balení, množství, BIN (Brightness Index Number – jasové indexové číslo používané k dalšímu třídní LED), datum, MSL (Moisture Sensitivity Level – úroveň citlivosti na vlhkost), objednací číslo, číslo šarže, datum upotřebitelnosti, odkaz na objednávku dodavatele, pole poznámek, a rovněž i vlastní pole. Každý nestandardní štítek lze snadno přečíst upravením pravidel, pokud kódy obsahují rozpoznatelný indikátor. Software obsahuje podprogramy, které dokážou identifikovat i narušené čárové kódy. Málo známou novinkou, kterou stanice disponuje, je „Reels Picture Traceability“ (sledovatelnost snímků cívek).

Obrázek každého balení spolu s čárovými kódy je uložen v databázi a je k dispozici pro následné dohledání a kontrolu. Tento nástroj povyšuje sledovatelnost na další vyšší úroveň a může poskytnout důkaz o poškozeném nebo nesprávně označeném materiálu ze strany dodavatele.

Stanice pro příjem materiálu umožňuje jednomu operátorovi zpracovat mnohonásobně větší počet součástek, než při ručním zadávání údajů nebo ručním snímání čárového kódu. Zkušenosti z praxe dokazují, že jedna stanice zvládne práci 4 až 5 osob, které provádějí ruční příjem. To vede k výrazným úsporám nákladů na pracovníky, ale také se mnohem rychleji aktualizují dostupné informace o zásobách a zpřístupňují se jak pro plánování, tak pro výrobu.

Pokud firma používá odsouhlasený seznam materiálu, nové rozšíření softwaru umožňuje stanici zkontrolovat přijatou součástku podle seznamu, a pokud nenajde číslo dílu jako schválenou součástku, cívka nebude přijata a operátor bude upozorněn, že součástka není schválena. Navíc se na základě dodacího listu automaticky zkontroluje množství a čísla dílů, aby bylo zřejmé, že byl dodán veškerý uvedený materiál, a aby se rozpoznal jakýkoli přebytečný nebo nesprávný materiál. Tento nový modul obsahuje i instalaci druhého monitoru, kde se při kontrole zobrazují údaje z dodacího listu.

Rozhraní

Stanici pro příjem materiálu lze propojit s jinými systémy, jako je ERP, MES, osazovací linka atp. Díky rozhraní API (Application Programming Interface - rozhraní pro programování aplikací) může jakýkoliv software komunikovat se stanicí, přijímat z ní údaje a rovněž automaticky sdílet soubory. Výsledkem tohoto propojení je, že všechny firemní systémy operativně znají dostupné disponibilní zásoby, což umožňuje efektivnější a operativnější výrobní cyklus. Všechny údaje, které jsou nezbytné pro automatické generování protokolu o sledovatelnosti, jsou rovněž automaticky předávány do systémů ERP i MES.
 

Směrem k automatizované výrobě

Na schématu je zobrazen vývoj, o němž jsme hovořili v předchozích odstavcích. Kompletně integrovaný přijímací, skladovací, sledovací a výdejový systém zajišťuje bezproblémové dodávky součástek a dalších materiálů do výrobních linek. Vzhledem k tomu, že se stále více firem snaží zvyšovat efektivitu, snižovat náklady, zlepšovat kvalitu a udržovat nepřetržitou kontrolu výrobních operací, budou podobné systémy cennými stavebními kameny pro dosažení těchto cílů.

Skladování součástek a příprava soupravy

Posledním rozvojem v oblasti logistiky výroby jsou automatizované systémy pro skladování a vyhledávání součástek. Tyto systémy mohou automaticky ukládat tisíce cívek se součástkami, palet a tyčí včetně evidence jejich množství a se všemi dalšími dostupnými údaji o součástkách. Mnohé z těchto systémů se také vyznačují regulací vlhkosti a automatickým sledováním stavu MSL citlivých součástek. Když součástka opustí úložný systém, software automaticky sleduje dobu, po kterou je součástka mimo prostředí řízené vlhkosti, a varuje, když vyprší doba použitelnosti této součástky.

Snad nejlepší vlastností mnoha těchto systémů je, že mohou vyskladňovat sady součástek na základě požadavků systémů ERP nebo MES. To znamená kratší dobu přípravy, přesnější vyskladňování součástek a výrazně nižší náklady na pracovní sílu. Další cennou vlastností automatizovaného systému skladování součástek je fakt, že dokáže komunikovat přímo s osazovacími linkami.

Pokud osazovací stroj odešle upozornění, že některé součástky docházejí a je nutné je doplnit, může skladovací systém přerušit aktuální úlohu, vyskladnit cívku se součástkami, které docházejí, a dopravit ji na příslušný osazovací stroj dříve, než součástky dojdou, čímž se předejde nákladným prostojům výroby. Stanice pro příjem materiálu je skvělým doplňkem pro skladovací systém součástek tím, že v rámci přijímacího procesu předává všechny potřebné údaje do společného serverového systému.

 

Závěr

Stanice pro příjem materiálu je schopna:
  • Zabránit chybám při zadávání údajů
  • Urychlit příjem materiálů
  • Snížit mzdové náklady
  • Poskytnout správné a včasné informace systémům ERP a MES
  • Bezproblémově komunikovat s automatizovanými systémy pro skladování a vyhledávání součástek
  • Být cenným stavebním kamenem na cestě k automatizované továrně
autor: Robert J. Black Jr.