Integrace MES do výrobních linek SMT: Co potřebujete vědět

Zde je krátká verze: Manufacturing Execution System (MES) je softwarová vrstva, která spojuje vaši linku SMT se zbytkem vašeho podnikání. Shromažďuje živá data z každého stroje, ukazuje vám, co se právě děje na podlaze, a uchovává záznamy o každé desce, každém kotouči komponenty a každém nastavení procesu.

Bez něj vaše stroje běží rychle, ale vaše informace běží pomalu. S ním můžete vysledovat jakoukoli desku zpět k cívce, ze které pochází, zachytit chyby dříve, než se promění ve šrot, a přestat hádat o své vlastní výrobě.

Tento článek popisuje, co vlastně znamená integrace MES na lince SMT. Co vaše stroje potřebují, aby to podporovaly. Co projekt skutečně zahrnuje den za dnem. A chyby, které tiše potopí většinu zavádění MES. Žádné buzzwords, žádná prodejní propagace. Prostě věci, které stojí za to vědět, než utratíte peníze.

1. Co je MES v prostém jazyce?

Každá továrna na elektroniku běží na třech vrstvách softwaru, ať už to tak někdo plánoval nebo ne.

Nahoře sedí ERP. Zpracovává nákupní objednávky, objednávky zákazníků, hodnotu zásob a faktury. Ví, co jste slíbili a kdy jste to slíbili.

Ve spodní části jsou stroje. Tiskárna, SPI, vychystávací stroje, přetavovací pec, AOI. Dělají skutečnou práci a produkují data po celý den, ať už je někdo sbírá nebo ne.

MES sedí uprostřed. Přebírá příkazy z ERP a mění je na pokyny, které mohou stroje následovat. Poté shromažďuje vše, co stroje produkují – počty, závady, alarmy, parametry – a přeměňuje to zpět na informace, které mohou lidé skutečně použít.

Jednoduše řečeno: ERP rozhodne, co postavit. Jak rychle rozhodují stroje. MES sleduje vše mezi tím a udržuje obě strany upřímné.

Většina továren již vlastní kusy tohoto. ERP má výrobní modul. Každý stroj má svůj vlastní software, který sleduje jeho vlastní čísla. Kvalitní inženýr někde vede tabulku, která se aktualizuje, když je čas. Nic z toho spolu nemluví. Takže v kterýkoli den ERP říká jednu věc, stroje říkají druhou a tabulka říká třetí.

Ta mezera je přesně tam, kde MES žije. Není to další přístrojová deska, na kterou byste se měli podívat. Je to vrstva, která dělá z plánu a reality stejný příběh.

Pomáhá také vědět, kdo se vlastně systému dotýká. Operátoři skenují materiály a na obrazovce vidí úkoly své stanice. Vedoucí týmů vidí celou řadu: které objednávky jsou pozadu, které stroje jsou mimo provoz a proč. Inženýři kvality vytahují inspekční trendy z aktuálních dat namísto odhadů z minulého týdne. Manažeři získávají čísla OEE a výnosů, aniž by někoho žádali, aby cokoli kompiloval. Jeden systém, čtyři velmi odlišné pohledy, všechny se dívají na stejnou pravdu.

Proč na tom záleží více v SMT než ve většině průmyslových odvětví? Protože linka SMT je datový stroj, který také vyrábí desky plošných spojů. Jedna linka dokáže umístit desítky tisíc součástek za hodinu. Tyto komponenty pocházejí ze stovek válců, načtených do desítek podavačů a běží na nich desítky různých programů. Ke změnám dochází denně, někdy i několikrát denně. Každý válec, každý slot, každý program je novou šancí, že se něco tiše pokazí.

MES existuje, aby se ujistil, že se tiše nic nepokazí.

2. Život bez MES: Problémy, které už znáte

Zeptejte se kohokoli, kdo provozoval SMT linku bez MES, a uslyšíte stejné příběhy. Různé továrny, stejná bolest.

Začněte tím klasickým. Volá zákazník. Desky ze zásilky selhaly v terénu a podezřelou součástí je kondenzátor z konkrétní šarže. Nyní začínají otázky. Které desky to hodně využívaly? Které z těchto desek byly odeslány a komu? Pokud odpověď na to znamená prohrabovat se papírovými cestujícími, požádat tři lidi, aby zkontrolovali své tabulky, a doufat, že protokoly stroje nebyly přepsány, strávíte nad tím dny. A nikdy si nebudete úplně jisti, že odpověď je úplná. Pro zákazníka z automobilového průmyslu nebo zdravotnictví není „myslíme, že je máme všechny“ odpovědí, kterou může podepsat kdokoli.

Pak je tu pájecí pasta. Jsou na něm hodiny. Rozmražená pasta má trvanlivost. Otevřená pasta má životnost, obvykle několik hodin, než by měla být vrácena do chladírny nebo zlikvidována. Na většině řádků někdo napíše čas na sklenici fixem. Když je někdo zaneprázdněn hašením požáru o dva stroje dál, pasta se stále tiskne za okno. Vady se ve směru proudu projevují jako studené spoje a nedostatečná pájka a nikdo je nepřipojí zpět k nádobě.

Změny přinášejí své vlastní potíže. Načte se nový program. Podavače se vymění. Jeden kotouč přistane ve špatném slotu a stroj umístí nesprávnou součást s naprostou jistotou pro dalších několik stovek desek. Proti tomu existovalo pravidlo. Prostě to žilo v něčí hlavě místo v systému.

Alarmy jsou jejich vlastním tichým problémem. Každý stroj zaznamenává své vlastní chyby ve svém vlastním formátu na vlastní obrazovku. Tiskárna, která stále ve 2 hodiny ráno pouští alarmy na čištění šablony, to řekne pouze tiskárně. Než se o tom dozví ranní směna, oprava stojí posun výkonu místo desetiminutového seřizování.

A každé ráno někdo sestaví denní zprávu ručně. Stroj odsud kontruje. Odtud výsledky kontroly. Prostoje od tabule. Dvacet minut kopírování a vkládání, každý den, s čísly, která spolu nikdy zcela nesouhlasí.

Žádný z těchto problémů není strojový. Stroje jsou v pořádku. Lidé se velmi snaží. Co chybí, je jeden důvěryhodný tok informací, který spojuje objednávky, materiály, stroje a výsledky. To je práce MES.

3. Jak se MES skutečně připojuje k vašim strojům

Toto je část, kterou lidé považují za záhadnou, takže si to ujasněme. MES komunikuje se stroji prostřednictvím definovaných komunikačních protokolů. Každý protokol je v podstatě dohodnutý jazyk. Některé jsou staré, některé nové a většina moderních strojů SMT mluví více než jedním.

Ty, o kterých uslyšíte nejvíce:

• SMEMA je nejstarší a nejvíce omezený. Mezi stroji předává jednoduché signály přítomnosti desky a nepřítomnosti desky, takže dopravníky udržují desky v pohybu. Nenese žádná data o desce, programu nebo procesu. Linka propojená pouze se SMEMA může běžet, ale nepamatuje si nic.

• SECS/GEM přišel z polovodičového průmyslu a výrobci zařízení SMT jej široce přijali. Umožňuje hostitelskému systému číst stav stroje, alarmy, čítače a zpracovávat data a odesílat příkazy zpět. Většina strojů střední a vyšší třídy podporuje nějakou jeho verzi.

• OPC UA je moderní průmyslový komunikační standard. Je nezávislý na platformě a bezpečný a stává se výchozím u novějších zařízení v mnoha průmyslových odvětvích, včetně SMT.

• IPC-HERMES-9852 zpracovává dopravníkovou vrstvu. Místo prostého signálu SMEMA nesou desky při pohybu po lince svá vlastní data, takže každý stroj přesně ví, kterou desku právě přijal.

• IPC-CFX je novější datový standard od IPC, nyní Global Electronics Association : plug-and-play model, kde stroje publikují události tak, jak k nim dojde, v běžném formátu. Cílem je, aby linka postavená od smíšených dodavatelů mohla sdílet data bez vlastní integrace pro každý jednotlivý stroj.

Různé stroje přispívají do MES různými daty. Zhruba řečeno:

Dvě praktické poznámky k technické stránce. Za prvé, stroje nekomunikují s MES přes kancelářskou Wi-Fi. Pro příjem dat potřebujete plánovanou počítačovou síť, rozumnou segmentaci z kancelářského prostředí a server nebo cloudové umístění. Nic z toho není exotické. Jen to musí být navrženo místo improvizace.

Za druhé, rozhraní se liší v tom, kolik detailů poskytují. Oba stroje mohou být "propojeny", přičemž jeden posílá plná data na desce a druhý odesílá hodinové počty. Když porovnáváte zařízení, zeptejte se přesně, jaká data každé rozhraní vystavuje – nejen zda rozhraní existuje.

To je také důvod, proč na výběru stroje tolik záleží. Vybavení zakoupené v posledních několika letech téměř vždy nabízí alespoň jedno datové rozhraní. Starší stroje nemusí nabízet nic kromě SMEMA, což omezuje to, co se od nich MES může kdy naučit. Když tedy hodnotíte kompletní výrobní linku SMT , zacházejte s komunikačními rozhraními se stejnou vážností jako s rychlostí umístění.

4. Pět hlavních úloh MES na lince SMT

Prodejci milují seznamy funkcí. Odstraňte brožury a MES na lince SMT provede pět úloh.

Úkol první: práce na dispečinku. ERP říká: 'Postavte tento týden 3 000 desky A.' MES to rozdělí na instrukce, kterým linka rozumí: který program načíst, který vzorník, které podavače, v jakém pořadí. Operátoři přestanou interpretovat pracovní příkazy a linka spustí každou úlohu se správným nastavením, které je již na místě.

Úkol 2: předcházení chybám. To je místo, kde MES vydělává své udržení nejrychleji. Kontroluje, že cívka ve slotu 12 je skutečně tou částí, kterou program očekává ve slotu 12. Sleduje životnost pájecí pasty a varuje před zavřením okna. Před úplným spuštěním výroby může vyžadovat potvrzení prvního článku. Žádná z těchto kontrol není vzrušující. Všechny zastaví drahé chyby.

Úkol třetí: sledovatelnost. Každá deska dostane identitu, obvykle čárový kód nebo laserovou značku, hned na začátku řady. Od tohoto okamžiku MES zaznamenává, co se s ním stalo: které kotouče, která verze programu, jaký profil trouby, jaké výsledky kontroly. Když se zákazník později zeptá na těžkou otázku, odpovíte na ni během několika minut místo dnů. Část 5 jde hlouběji na toto, protože to je obvykle první věc, na kterou se kupující ptají.

Úloha čtvrtá: uzavření smyčky kvality. SPI a AOI netřídí jen dobré desky od špatných. Jejich výsledky proudí zpět do MES, kde se trendy stávají viditelnými. Hlasitost vložení klesá během směny. Konkrétní podavač produkuje více zmetků než jeho sousedé. Bez MES tyto informace existují, ale jsou rozptýleny na pěti obrazovkách. S jedním vám linka řekne, že má problém, než se problém prodraží.

Úkol pět: poctivá čísla. OEE, důvody prostojů, výnos, výkon za směnu. MES je zaznamenává automaticky ze strojních dat místo z paměti. Denní zpráva přestává být dvacet minut kopírování a vkládání a stává se něčím, co je již hotové, když vejdete dovnitř.

Různí prodejci je balí různě a mnozí navíc přidávají moduly plánování, údržby nebo energie. To je v pořádku. Ale pokud systém nedokáže na vaší lince spolehlivě provést těchto pět úloh, doplňky to nezachrání.

5. Sledovatelnost: Výhody, na které se kupující ptají jako první

Zmiňte se o MES v místnosti majitelů továren SMT a většina funkcí dostane zdvořilé přikývnutí. Sledovatelnost vyvolává otázky. To není nehoda. Pro rostoucí podíl zákazníků není sledovatelnost nic příjemného. Je to napsané ve smlouvě.

Zákazníci z automobilového průmyslu, kteří pracují podle systémů jakosti, jako je IATF 16949, očekávají, že jejich dodavatelé vysledují jakoukoli desku zpět k jejím materiálům a procesním podmínkám. Výrobci zdravotnických prostředků čelí podobným očekáváním. Průmysloví a telekomunikační zákazníci stále častěji žádají totéž. Pokud tyto zákazníky chcete, musíte plynule mluvit o sledovatelnosti.

Sledovatelnost má dvě úrovně a rozdíl je důležitý pro váš rozpočet.

Společným výchozím bodem je MES zaznamenává, které šarže komponent byly použity na každé desce, svázané s ID desky. Když se ukáže, že šarže součástek je vadná, můžete uvést všechny desky, které se jí dotkly. Pro většinu zákazníků a většinu auditů tato úroveň odpovídá na otázku. úroveň kódu šarže a data .

Sledovatelnost na úrovni komponent jde ještě dále. Zaznamenává, která jednotlivá součást, z jaké pozice kotouče byla umístěna na které místo na každé konkrétní desce. To vyžaduje, aby osazovací stroje hlásily data o umístění desku po desce, což vytváří mnohem těžší tok dat. Požadují to někteří zákazníci s vysokou spolehlivostí. Většina ne. Vytvářejte pro to, co vaši zákazníci skutečně vyžadují, a upgradujte později, pokud se to změní.

Takto vypadá dobrá sledovatelnost v praxi. Zákazník hlásí poruchu. Sériové číslo desky jde do MES. Během několika minut víte: použitá šarže cívky, stroj, který ji umístil, profil trouby, která ji vařila, a výsledky AOI z toho dne. Než zákazník dokončí své vlastní šetření, můžete uvést další dotčené desky a místo, kam byly odeslány. Udělejte to dvakrát a změníte způsob, jakým zákazník vidí vaši továrnu.

Jedno upřímné varování: sledovatelnost je jen tak dobrá, jak dobrá jsou data vstupující dovnitř. Pokud operátoři vynechají skenování, když spěchají, nebo se kotouče sloučí a přeoznačí bez aktualizace systému, MES věrně zaznamená fikci. Disciplína u skeneru je důležitá stejně jako software. Plánujte to od prvního dne.

6. Co integrace MES skutečně zahrnuje

Zde je část, kterou většina lidí podceňuje. Integrace MES není "nainstalujte software, připojte kabely, hotovo." Skutečný projekt má tři vrstvy práce a stroje jsou obvykle tou nejjednodušší částí.

První vrstva: konektivita stroje. Přiřaďte stroje k síti, povolte jejich rozhraní, nakonfigurujte připojení. Na moderní lince s podporou SECS/GEM nebo OPC UA jde o přímočaré inženýrství. Na smíšené lince se staršími stroji to znamená brány a znamená to akceptovat, že některé stroje budou hlásit méně než jiné.

Druhá vrstva: data a proces. Toto je skutečná práce a není okouzlující. Každý komponent potřebuje konzistentní číslo dílu. Každý kotouč potřebuje skenovatelnou identitu. Každá dávka desek potřebuje pravidlo pojmenování. Knihovna šablon, verze programů, profily pecí – to vše potřebuje jednoho vlastníka a jednu verzi pravdy. Pokud jsou vaše kmenová data dnes chaotická, MES to neopraví. Jednoduše zviditelní nepořádek a bude jej možné vyhledávat. Továrny, které uspějí, vyčistí svá data před nebo během projektu, ne po něm.

Vrstva tři: lidé. Operátoři musí věci skenovat, i když je návštěva zákazníka za deset minut. Vedoucí týmů musí důvěřovat přístrojové desce před bílou tabulí. IT musí udržovat server a zálohy. Pokud každodenní pracovní postup bojuje se softwarem, operátoři najdou náhradní řešení a tato řešení zničí sledovatelnost. Dobré projekty zapojují operátory včas a vytvářejí kroky kolem toho, jak linka skutečně funguje.

Typický projekt při realistické rychlosti vypadá takto: dva až čtyři týdny příprav – inventář rozhraní, datová pravidla, návrh pracovního postupu – pak několik týdnů připojení a konfigurace, pak měsíc nebo více běhu nového systému paralelně se starým způsobem, než mu plně důvěřujete. Uspěchání tohoto paralelního období je způsob, jak továrny nakonec nedůvěřují vlastnímu systému během nejhoršího výrobního týdne v roce.

Ještě jedna věc stojí za zmínku: nové linky a staré linky jsou různé projekty. Když plánujete novou řadu, kompatibilita s MES patří do specifikace vybavení od začátku, hned vedle rychlosti a půdorysu. Nastavení na klíč výroby celé řady SMT s otevřenými rozhraními vám ušetří řadu pozdějších dovybavení. Dovybavení stávající linky je zcela možné – dělá to spousta továren – ale počítejte s nerovnoměrnou hloubkou dat napříč generacemi strojů a realizujte práci.

7. Pět chyb, které potopí projekty MES

Spousta projektů MES se zablokuje a je to zřídka proto, že software byl špatný. Je to kvůli tomu, jak bylo zavedení spuštěno. Těchto pět chyb pokrývá většinu selhání.

Chyba jedna: koupě velké obrazovky místo systému. Některé továrny používají MES jako nástěnnou palubní desku a nic víc. Čísla vypadají pěkně, návštěvníci jsou ohromeni a nic se nemění. Hodnota není ve sledování čáry. Je to v kontrolách, alarmech a záznamech, které systém vynucuje. Použijte vynucení, nebo se neobtěžujte nákupem.

Chyba dvě: velký třesk. Zavedení do každé linky najednou maximalizuje riziko a stres. Lepší vzorec je jedna linka, správně provedená: připojte stroje, vyčistěte data pro tuto linku, vyškolte její lidi, běžte měsíc, opravte, co se porouchalo. Poté šablonu zkopírujte na další řádek. Pomalé je plynulé a plynulé je rychlé.

Chyba třetí: nikdo nevlastní kmenová data. Za tři měsíce existuje komponenta pod dvěma čísly dílů, verze programu je na jednom počítači zastaralá a systém najednou 'lže.' Nelže. Věrně hlásí nekonzistentní vstupy. Přiřaďte vlastnictví pro čísla dílů, programy a receptury před uvedením do provozu, nikoli po prvním sporu.

Chyba čtvrtá: navrhování pracovního postupu podlahy na tabuli. Pokud skenování kotouče vyžaduje čtyři klepnutí a přihlášení, zatímco linka hladoví po materiálu, operátoři to přeskočí. Posaďte se s operátory. Počítejte jejich kroky. Udělejte správnou cestu rychlou cestou, protože na živé lince pokaždé vyhrává rychlý.

Chyba pět: výběr softwaru před kontrolou kompatibility stroje. MES je jen tak dobrý, jak dobrá jsou data, která dokáže získat. Než cokoliv podepíšete, získejte konkrétní odpověď na to, která rozhraní vaše stroje podporují a jaká data každý z nich poskytuje. Levný systém, který hluboce spojuje, překonává drahý systém, který se nepřipojuje k ničemu.

8. Jak si připravit linku: Praktický kontrolní seznam

Pokud uvažujete o integraci MES, zde je přípravný seznam, který můžete začít tento měsíc. Nic z toho nevyžaduje nákup softwaru.

1. Inventujte rozhraní vašeho stroje. Projděte si řadu a zapište si, co každý stroj podporuje: SECS/GEM, OPC UA, HERMES, CFX nebo jen SMEMA. Pokud si nejste jisti, požádejte dodavatele o list specifikace rozhraní. Tento jediný dokument vám řekne, kolik bude váš projekt MES stát a čeho může dosáhnout.

2. Nastavte si cíl sledovatelnosti. Rozhodněte se na základě požadavků vašich zákazníků, zda potřebujete sledovatelnost na úrovni šarže nebo na úrovni komponent. Nekupujte složitost na úrovni komponent pro zákazníky, kteří potřebují pouze zajištění na úrovni šarže.

3. Vyčistěte čísla dílů. Jedna část, jedno číslo, všude — ERP, programy, štítky podavačů. Je to únavná práce a je to příprava s nejvyšším pákovým efektem, která existuje.

4. Standardizujte pravidla pojmenování. Desky, šarže, šablony, programy, profily pecí. Napište pravidla na jednu stránku. Každý, kdo vytváří data, sleduje stejnou stránku.

5. Zkontrolujte síť a základy IT. Stroje potřebují síťovou cestu k serveru MES s rozumným oddělením mezi sítí strojů a kanceláří. Naplánujte nastavení serveru nebo cloudu, zálohování a toho, kdo je spravuje.

6. Pojmenujte své vlastníky. Jeden člověk z výroby, jeden ze strojírenství nebo IT. Projekt MES bez jmenovaných vlastníků se stává prací na částečný úvazek pro každého a nikdo není prioritou.

A pokud ještě neintegrujete, ale plánujete novou řadu nebo rozšíření, zařaďte rozhraní MES do požadavků na vybavení již nyní. Ten jeden odstavec v nákupní specifikaci je mnohem levnější než dodatečná montáž později. Pokud budujete provoz EMS a možnosti vážicí linky, stojí za to si přečíst, jak vybrat linku SMT pro továrnu EMS, než zamknete seznam zařízení. A pokud dimenzujete samotnou linku, průvodce konfigurací výrobní linky SMT pro různé velikosti továrny vám pomůže přizpůsobit seznam strojů vašim skutečným objemům namísto brožury.

9. FAQ: Integrace MES do výrobních linek SMT

Podporují všechny stroje SMT integraci MES?

Ne, ale většina moderních strojů ano. Zařízení vyrobená v posledních letech téměř vždy nabízí alespoň jedno datové rozhraní, jako je SECS/GEM, OPC UA nebo IPC-CFX. Starší stroje, zejména ty postavené v době, kdy byl SMEMA jediným standardem, nemusí nabízet vůbec žádné datové rozhraní. Než si zakoupíte jakýkoli stroj, zeptejte se dodavatele na specifikaci rozhraní a potvrďte, které protokoly jsou podporovány a jaká data poskytují. Je to pětiminutová otázka, která chrání celou hodnotu vašeho projektu MES.

Jak dlouho trvá integrace MES na lince SMT?

U jedné řady s moderními stroji vybavenými rozhraním počítejte s několika týdny až několika měsíci. Samotná připojení ke strojům jsou jen zřídka úzkým hrdlem. Čas jde do přípravy dat, standardizace procesů a školení. Úplné zavedení víceřádkové továrny obvykle trvá déle, často šest měsíců až rok, v závislosti na tom, jak čistá jsou vaše kmenová data na začátku. Každý, kdo slibuje přesnou časovou osu, než se podívá na vaše stroje a vaše data, hádá.

Můžeme přidat MES ke starší lince SMT?

Ano, a mnoho továren to dělá. Praktickým přístupem je brána nebo schránka pro sběr dat, která přečte vše, co může stroj nabídnout, a předá to směrem nahoru. Omezení je hloubka: starší stroj může hlásit počty a alarmy, ale ne údaje pro jednotlivé komponenty desky. Běžným vzorem ve smíšených továrnách je provozovat plnou sledovatelnost na novějších tratích a základní monitorování na starších a poté upgradovat při výměně zařízení. Nastavte podle toho očekávání a projekt vás nezklame.

Zpomalí MES mou výrobní linku?

Ne, ne, když je správně nastaven. Sběr dat probíhá na pozadí, asynchronně s cyklem stroje. Hodinky MES; nestojí v dráze dopravníku. Co zpomaluje výrobu, je neohrabané zavádění: kroky skenování, které trvají příliš dlouho, terminály na nesprávných místech nebo pravidla napsaná lidmi, kteří nikdy nestáli u podavače. Navrhněte pracovní postup kolem operátorů a linka poběží plnou rychlostí s lepšími daty, než kdy měla.

Je MES to samé jako ERP?

Ne a zmatek způsobuje skutečné problémy. ERP řídí podnikání: objednávky, nákup, hodnotu zásob, finance. MES spravuje dílnu v reálném čase: který stroj běží, která zakázka, které kotouče byly použity na kterých deskách, které alarmy jsou právě otevřeny. Mnoho továren začíná s ERP a později si uvědomí, že samotná továrna je slepým místem. Tyto dva systémy jsou partnery. ERP plánuje, MES provádí a podává zprávy a ani jedno nefunguje dobře, když předstírá, že je to druhé.

To je upřímný obrázek integrace MES na lince SMT: skutečná práce, skutečná disciplína a skutečná odměna ve sledovatelnosti, kvalitě a klidných ránech. Pokud plánujete novou linku nebo modernizujete stávající, promluvte si se svým dodavatelem zařízení o datových rozhraních hned, jak budete mluvit o rychlosti. Tým ICT staví a podporuje kompletní linky SMT pro zákazníky ve více než 70 zemích a rádi společně zkontrolujeme nastavení vaší linky a plány MES. Čím dříve jsou stroje a software navrženy tak, aby spolu mluvily, tím snazší bude vše poté.