目前,数字工厂的兴起引领着电子行业的自我革新,而设备互联生产数字化将带领电子行业迈向智能制造。
对于许多电子行业的企业来说,产品生产的过程往往牵一发而动全身,不同工序、不同职能之间的生产数据,需要通过快速的传递,才能最极致的提高生产效率。
面临如今日益高速发展的经济,原有的生产模式显然不足以支撑当下的发展刚需,如何提高生产效率的同时为企业降低成本并提升生产质量就变得尤为重要。
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电子行业已经迈向数字化方向发展
提到数字工厂,就是产品从研发、生产到上市等全流程的生产过程中都在数字化环境下实现,对于企业的管理者来说,将不再受到时间、空间的限制,在办公室里,在出差途中,甚至任何时间和地点,都可以通过IT系统,直观的了解产品生产细节,快速做出决策。
在广东惠州的TCL电子工厂里,一个个设备、一排排机器正忙碌着。广为熟知的TCL电子是全球电视机行业的领先企业,已有近40年研发、生产及销售消费电子产品的经验。对于TCL电子来说,建设数字化工厂,是促进TCL电子的智能制造发展,能够让TCL电子系统化、全面的规划数字化工厂,建设数字化工厂、深化智能制造应用是其保持产品领先的必要保障。
TCL电子TV厂OC机作业现场
而原有的IT系统已经很难满足新一代数字化工厂管理的需要,对于传统制造业来说,想要进行数字化改革,其中就包括搭建设备互联平台(IoT平台),向下实现关键设备运行数据采集,向上为上层应用系统提供数据支持,并且,全面推行全员生产维护(TPM应用);通过对积累的设备数据进行分析,完成关键设备和TOP故障的建模和预测,实现设备管理的智能化。
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设备联网让信息不再是孤岛,
设备维保不再经验化
电子行业离散型制造模式导致大多数企业面临信息孤岛的困扰。
一方面,生产现场的制程数据是各自独立的,信息透明化程度不足,依赖人工去收集处理再上报,另一方面,“工厂的设备运维保养工作,一般是线下进行的、不可量化的。”
一直以来,TCL电子IT项目经理叶波和业务经理李业生紧跟公司数字化转型战略,负责TCL电子数字工厂规划的落地和执行。
“家电制造行业的工厂中,很多设备属于非标设备。当工厂导入新设备时,一开始设备的故障率往往非常高,如果没有一个好的维保方案来快速解决问题,降低故障率,将非常影响产能。这是一个非常关键的痛点。”
李业生在日常管理中发现,没有设备维保数据的统计,导致企业很难计算出设备导致的产能损失。不仅如此,设备的维修高度依赖维修工程师的个人经验,故障处理的方法和经验都没有系统地管理起来,当遇到下次的故障问题还需要人工去研讨处理方法,这也将造成大量产能的浪费。
基于此,TCL电子选择在广东惠州的注塑厂、TV厂和机芯厂试点开展数字化工厂建设,并将成功经验推广到全球其他工厂进行应用。
“惠州的液晶产业园是主要的生产基地,拥有注塑厂、机芯厂、TV厂三个工厂,有非常好的代表性和示范意义。”叶波表示,截止目前,工厂已有600台设备接入了系统,这三个工厂基本实现了关键设备管理的数字化,以及TPM的全面推广。
”在惠州的注塑厂、TV厂和机芯厂已经实现了设备运维人员的统一管理,运维人员的工作量和绩效同时也能做到在线管理。”叶波表示,格创东智(创新型工业互联网公司,拥有制造业多种业态实践经验)设备互联平台的导入降低了设备异常导致的无作业工时和产能损失,节省了大量成本。
通过设备联网,可以进行预防性的维护和保养、减少设备突发性故障,这也是项目的总体布局。如果用一个平台去统一管理设备的维保记录,就像做一个记录笔记,将在线运维经验进行沉淀。而设备互联项目将建设一个设备管理及自动采集的平台,覆盖所有的生产设备,使设备管理统一化,生产透明化,实现异常预警。
03
搭建平台需要大量的前期调研
“我们团队和格创东智的技术开发团队一起到各个工厂和关键业务部门的人员沟通调研,看看这个方案如何进行,一起制定项目方案并进行蓝图规划和系统的设计开发工作。”李业生表示,“系统的开发、测试、验证以及上线的过程都需要双方团队共同的协作和磨合。”
“TCL电子提供业务经验,以场景为驱动,而格创东智提供相应的技术方案,双方紧密沟通是非常重要的”,李业生一直强调这点。”内部关键用户和格创东智团队共同组成项目组,随时分享他们的想法和经验,这为项目组从场景的捕获,到最后落地过程的实施有了重要的保障。”
在TCL电子设备互联平台项目二期建设里,TCL电子和格创东智通过大量的调研和论证,最终确定项目的目标:在PC端,通过设备联网,应用格创东智IoT 2．0实现了数据的采集;通过自研的组态工具,实现数据的组态显示;开发的流程工具和东智TPM应用,实现了在线维保的功能;大数据多因子分析建模工具东智MFA,实现了设备预测性维护。
与此同时,在移动端上线IoT应用,可支持设备、告警、应用、事件、维保、绩效查看,并可实现任务与消息处理功能。移动端应用数据与PC端一致,并支持双端联动,采用更适用于移动端的交互操作,并添加相关扫码接单等移动专属功能。
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碰撞的火花迸发出全新的观点
尽管前期沟通协调做的非常到位,但项目交付和实施过程中,两个团队的想法也会不同。
“就维保人员绩效而言,原本项目组在方案设计时候,采用的绩效方案为所有厂共用,但是功能开发完成后,注塑厂提出其绩效评价的方案跟其他两个厂要有所不同,”李业生表示。
“搭建平台的时候并没有进行这方面的设计,这里就存在变更的问题,因为工厂对员工工作量的评估和绩效考评的标准的确存在差异。”
“每个厂的情况差异其实还是很大的。”李业生在与注塑厂一线工人沟通时发现,注塑厂的设备就和其他两个工厂不一样,而每个工厂的设备维护人员数量也不同,所以对不同设备、不同故障的恢复时间就要有不同的指标和权重。
“这就需要将方案进行优化,整理出一套可灵活配置的设计方案,由各个厂根据自己的实际情况自己配置一套绩效标准。”格创东智产品经理严旭东表示。
为了更好地沟通协调,整个项目的进行过程中,两个团队在每周的例会中,先回顾整周的工作情况,并聚焦各个业务模块遇到的一些问题。
“我带着IT团队和格创东智的团队以项目组的方式沟通,会针对一些具体问题进行沟通。”叶波表示。“平时遇到具体的问题,两个团队将组织专题会议进行讨论,快速提出完整的解决方案。”
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数据不光要采集更需要分析
项目在实现了设备联网和设备运维管理的协同之后,更重要的是利用积累的数据,进行全面深入的数据分析,实现数据价值。因此,格创东智和TCL电子在设备数据联网的基础上,利用数据分析工具实现设备上抛数据的分析和建模,为工厂提供设备预测性维护。
但这个过程不是一蹴而就的。
TCL电子TV厂OC机设备预测数据
电子行业的一个显著特征是多型号、小批量,而这种生产方式的非常普遍,例如几百台的批量就意味着要重新转产,一旦发生转产后,人、机、料、法、环也要跟着变,作业方法要变,设备的参数也随之变化。
“比方说,目前一个生产线生产产品A需要几个人即可,但是生产B产品需要十几个人,那么这时候,物料肯定是要变的,配送上限变了之后如何迅速配套生产呢?这个问题对于生产线来说影响很大,需要通过数字化把这些要素实现提速,降低损失,最终实现柔性和智能化的生产方式。”李业生表示。因此,对于大部分电子行业来说,多型号、小批量对供应链和现场精益管理的要求会更高。
基于此,数据分析项目在之前的基础上额外增加了一些全新设备的接入,例如OC机、点胶机的设备数据预测,并连动MES系统实现了生产计划的匹配与转产工单的自动创建。
1、数据分析的落地是不断磨合修正的过程
在项目实现的过程中,两个团队在利用东智MFA进行数据建模过程中需要面临从设备改造、数据上报、数据标识、建模分析的诸多挑战。
(格创东智MFA,是一款大数据多因子分析建模工具,通过数据预测,能够通过设备的实时数据,预测出其可能的异常,对设备故障实现预警。)
“选定分析建模场景后,工厂生产设备的技术人员和设备维修人员需要给我们提供机器的工作原理,我们需要知道要使用哪些数据然后才能进行建模分析,最后转化成模型输出。”李业生认为,这也是项目的难点。他举了一个例子,某个部位的压力在生产过程会发生规律性的变化,为了采集到这个参数就需要进行设备硬件的改造。
“我们需要设备人员在现场为我们讲解生产过程,然后产品经理需要将生产逻辑和建模逻辑给到我们开发团队, IT人员进行数据分析,寻找对应算法,进行建模。模型建立完成之后,设备人员在实际生产过程中进行反复地验证。”
“要知道,不是所有数据都是有效的,需要区分哪些是有效数据,这个环节需要双方共同努力才能搭建起来。”格创东智高级项目经理邱传熙带领团队在项目一开始和电子团队反复磨合和沟通,才梳理和建立了一套建模的工作流程和方法。
2、工作方式的转变
由于设备信息和运维人员的管理也加入到了平台中,这就意味着管理人员对工厂运维人员的一部分工作,如计划排配、工作排配会转移到平台里面,“这样他们可以进行一些计划性的安排,例如维保预案的编辑和任务的下发。”李业生展示了管理界面。
东智IoT平台计划排配界面
在这个界面里,运维人员可以进行接单操作、抢单操作,进行维修记录等操作。此外,上级会对员工进行评价,可以显示出对应的绩效考核结果,而管理者可以通过平台的 PC端或者移动端,根据报表监控生产线设备运行状态和不良情况,分析出故障机器给公司带来多少损失。
“例如注塑厂,当员工发现设备的故障,就可以确认后将这转化为一个维修单,那么运维人员就会立即去现场确认进行故障分析和维修。”严旭东表示,而对于工厂来说,可以通过这种模式快速掌握故障的维修方法。
格创东智开发的IoT应用界面
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电子设备互联效果显著
格创东智采用的容器化部署和微服务可以让平台可以快速实现拓展,并且根据客户的需求灵活的调整模块,未来可以通过全程计划部署,直接添加相应的服务器资源,可以通过这种分行设备的接入。而这种快速伸缩性是非常良好的。而对于没有IT经验的人员来说,可以非常容易地进入平台进行操作。
目前,项目二期的建设给三个工厂带来最直观的改变就是设备联网以后变成了设备在线的实时监控,运维人员可以对设备的健康状态有非常明确感受,降低了故障的处理时长,减少了设备故障导致的无作业工时。
并且,在人效方面,实现了绩效在线、工作量在线,管理者可以看到运维人员的工作量情况,而工作人员可以实时看到自己的绩效排名,“这对员工来说有非常大的积极作用,可以说侧面地提高了工作效率,可降低30%无作业工时。”叶波表示。
而比较亮眼的功能部分就是利用东智MFA大数据多因子分析建模工具,对工厂的关键设备完成了将近10个模型的建立,对设备进行预测性维护,这能给工厂效率带来非常直观的积极作用。
在项目一期,设备互联就为TCL电子这三座工厂节约了几百万的成本,而在二期选择将OC点胶机和螺丝机这些故障率很高的设备进行互联和改造,减少设备问题造成的屏幕损坏,也可以节约几百万的成本。
“目前试点的三座工厂已经做了非常扎实的准备,后续将逐步向全国甚至全球其他工厂推广。”李业生表示,循序渐进地达成柔性生产和智能化生产。
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设备管理精度的提高需要循序渐进
“设备管理的精度是需要一个不断迭代的过程,需要逐步积累。”李业生深知,设备的损耗问题,在实际保养过程中很难发现,只能定点去添加润滑油等操作,而磨损积累到一定程度机器就会突然坏掉,这大大地影响产能。
另外,产品适配性,使用不同模式去制造过程中,会有一些公差存在,但是通过设备去设计的时候,仅仅按照一种规格去设计,会造成模具生产没问题,但是生产密封件的时候会出现偏差,这时候故障就会显现出来。
如今,通过设备联网和生产管理数字化升级改造,可以通过数据采集方式有效地识别出来,这样再去修正就可以提前预防处理。
对于电子行业来说,提出互联概念的时间并不长,对于许多企业来说,如今没有一个明确的路径,各个企业需要自己去探索。
例如TCL电子,在惠州的三家工厂的生产模式就不同,不同产业不同的生产类型会有很多差异化的需求,工作模式将有一些区分,对于劳动密集型企业,就要加强远程监控,也会更侧重于人员对生产运维的改善,而这也是未来的数字工厂发展的趋势之一。
李业生表示,“对于传统电子企业来说,通过制造技术的智能化升级,借助物联网进行工厂自动化改造,智能化精工制造和信息化品质管理,才能为消费者带来更高品质的产品。”
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