Vítejte, dnes je
sobota 23.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Chytrá výroba – čtvrtá průmyslová revoluce, označovaná jako Industry 4.0, je vlastně snahou využít pokročilé techniky a technologie k dosažení maximální produktivity a kvality, při minimalizování odpadu a splnění požadavků trhu na rychlé dodání výrobku s možností jeho modifikování podle potřeby. Chytrá infrastruktura s využitím digitální komunikace je schopna vzájemně propojit stroje tak, aby bylo možné splnit tyto požadavky.
Čtvrtá revoluce přichází nejdříve do míst, která závisí na využití pokročilých technologií nutných pro udržení konkurenceschopnosti – typicky tedy tam, kde je pracovní síla drahá a očekávání zákazníků jsou na vysoké úrovni. Investice do výroby musí zohledňovat krátkodobé plány i budoucí nároky na vysokou úroveň automatizace, inteligence a komunikace.
Cílem je vytvořit přidanou hodnotu ve všech fázích výroby. Osazovací linky volají po chytrých zařízeních, která jsou schopna monitorovat a analyzovat sama sebe a také komunikovat v reálném čase s řídicími pracovníky o svém aktuálním stavu. Tato průmyslová revoluce pomůže sjednotit všechny aktivity výrobního podniku do jednoho celku – od vývoje a výroby k marketingu, prodeji, účetnictví a řízení.
Přesun k chytré výrobě je hlavním aspektem při rozhodování dnešních manažerů. Je již zcela běžné, že při jakémkoli rozhodování o investicích, se zohledňuje zejména budoucí schopnost firmy najet na cestu k chytré výrobě.
Povrchová montáž součástek je jedním z příkladů výroby, která je připravena stát se chytrou. Pokročilá technika a automatizace zvyšuje aktivity v tomto směru v oblastech, kde je pracovní síla tradičně nejdražší, to znamená v západní Evropě, Severní Americe a v Japonsku. Tyto aktivity musí nabrat další směr, pokud firmy mají růst, a přitom zůstat ziskové.
Typická linka pro povrchovou montáž kombinuje zařízení, jako jsou tiskárny pájecí pasty, osazovací stroje a zařízení pro optickou kontrolu, od různých výrobců. I když komunikační rozhraní a protokoly, které podporují výměnu dat mezi stroji, mohou využít průmyslových standardů, rozdíly v datových strukturách jednotlivých strojů představují bariéru pro výměnu informací s řadou potřebných detailů, které jsou nutné k podpoře chytré výroby. Ani kompletní linka od jednoho dodavatele nemusí vždy garantovat snadné řešení, protože způsob, jakým jsou data organizována, bývá kritický. Někteří výrobci jsou ale schopni poskytnout datové struktury, které mohou zajistit sdílení potřebných detailních informací pro analytický software.
Společnost Yamaha Motor Intelligent Machines se v průběhu vývoje několika generací svých strojů snažila vytvořit protokol pro výměnu dat mezi zařízeními pro povrchovou montáž v reálném čase a také software pro analyzování získaných dat, což je pro podporu chytré výroby velmi důležité.
Dříve nebyly linky pro povrchovou montáž schopné zachytit potřebné informace o průběhu jednotlivých procesů, jako je tisk pasty nebo osazování součástek, protože nebyl k dispozici komunikační standard, který by podporoval detaily potřebné pro sdílení kvalitních dat.
Ve snaze překonat zmíněná omezení linky povrchové montáže a mít k dispozici velké možnosti dat, které by usnadnily kontinuální zlepšování výroby, vyvinula firma Yamaha vlastní rozhraní pro komunikaci se stroji. To umožňuje sbírat potřebná data z jednotlivých strojů v lince, zaslat je na analýzu, prezentovat výsledky, případně upozornit na kritickou situaci, a to vše v reálném čase. Identifikování defektů, jako jsou chybějící součástky nebo nesprávná registrace a následné vyslání požadavku na okamžitý zásah, pomáhá zlepšit kontrolu kvality a zvýšit produktivitu. Je také možné shromažďovat informace pro určení předpokládaného termínu potřebné údržby, což je stále více vnímáno jako důležitá součást procesu chytré výroby.
Obr. 1 ukazuje, jak zpětná vazba dat od optické inspekce (AOI) umožňuje diagnostikovat jakoukoliv chybu v osazení součástky nebo defektu pájecí pasty, až do detailů, jako jsou jednotlivé části osazovacího zařízení nebo apertury šablony, které problém způsobují. Použitý software je schopen diagnostikovat přesnou příčinu chyby a poslat upozornění do mobilního terminálu, jakým je např. chytrý telefon operátora, tak, aby rychlý zásah umožnil odstranění závady co nejdříve. Toto mobilní rozhodování je součástí komplexního softwaru Y.Fact pro optimalizaci nastavení a výkonu na úrovni stroje, linky i celého výrobního podniku. V kombinaci s možnostmi každého stroje zajišťuje tento program platformu, ze které může být chytrá výrobní strategie spuštěna a následně rozšiřována a vylepšována.
Čtyři moduly, které tvoří software Y.Fact, jsou P-Tool, M-Tool, S-Tool a T-Tool, zajišťují programování dat, monitorování linky, navigaci nastavení a dohledatelnost.
P-Tool pro programování dat má na starosti takové úlohy, jako je např. konverze CAD/CAM dat nebo Reverse Engineering z Gerber dat. Minimalizování počtu zkušebních procesů je jedním z cílů chytré výroby, protože šetří materiál i čas operátora.
Monitorování linky pomocí modulu M-Tool představuje zřejmě největší oblast, kde může software chytrou výrobu podpořit. Díky zobrazení aktuálního stavu linky i celého podniku pomocí webového připojení mají operátoři detailní informace o stavu výroby v reálném čase. Obr. 2 ukazuje, jak barevné značení výsledků umožňuje získat rychlý přehled o situaci ve výrobě. V dalším kroku je možné automaticky zpracovat všechna data do hlášení a analyzovat je v aplikacích běžících na cloudu.
Modul S-Tool pomáhá spravovat materiál, který by se po určité době mohl stát nepoužitelným. Automaticky sleduje stáří materiálu na skladě a podmínky jeho skladování (např. materiál citlivý na vlhko), kontroluje použití skladovaných položek podle data (např. součástky nebo pájecí pasta), čímž zabraňuje použití nevhodného materiálu ve výrobě. Napojení na libovolný lokální sklad u stroje (Component Tower Storage system) ve spolupráci s počítadlem zbývajících součástek každého stroje pomáhá minimalizovat přerušení výroby kvůli výměně zásobníků a umožňuje kontinuální operace bez přerušení (za použití napojování pásků cívek se součástkami). Tento modul zaznamenává data, jako jsou kódy osazované desky, typ pájecí pasty a identifikační údaje o cívkách zásobníků součástek, které mohou být získávány pomocí ruční čtečky čárového kódu. Typickým příkladem je zaznamenávání čárového kódu s informacemi, jako jsou svítivost (BIN), barevná teplota a další údaje o LED součástkách s odlišnými charakteristikami, které byly při osazování použity.
Modul T-Tool podporuje dohledávání (traceabilitu) potřebných informací tak, že zaznamenává detailní informace o každé osazované desce, včetně jejího identifikátoru a dat o součástkách. Toto je jedna z oblastí, kde je datová struktura zařízení pro povrchovou montáž velmi důležitá pro práci s detailními informacemi o použitých součástkách. Datová struktura vyvinutá společností Yamaha je schopná zachytit sériová čísla součástek, stejně jako data o její poloze spolu s identifikátorem a přenést tyto informace dále do databáze pro možnost pozdějšího dohledání (obr. 3). Tato databáze může být prohledávána z různých důvodů, např. pro sledování zásob na skladě a stavu materiálu u strojů ve výrobě, což potom slouží jako podklad pro objednávání dalších zásob nebo pro ověření původu součástek či shody s požadavky zákazníka.
Porovnávání dat uložených pro event. pozdější dohledávání s daty výrobního testu pomáhá identifikovat problémy se součástkami nebo stroji. Navíc – pokud dodané osazené desky později selžou v provozu, je díky dohledání sériových čísel vadných součástek možné nalézt závadu a provést opravu.
Tím, že se získaná data sdílí a navazují na softwarové nástroje pro jejich analýzu přes celý proces výroby, podporuje inteligentní linka povrchové montáže od Yamahy principy chytré výroby, o kterou se snaží všechna odvětví průmyslu s cílem:
Chytrá výroba je výrobou budoucnosti. Je považována za nejefektivnější způsob výroby, který umožní dodávat konkurenceschopné výrobky v globálním prostředí. Základy chytré výroby, které zahrnují komunikační protokoly mezi jednotlivými stroji, monitorování v reálném čase a analytické nástroje, jsou v některých odvětvích průmyslu již částečně zavedené (např. v povrchové montáži součástek). Další možnosti, jako např. využití cloudu, pak přinesou výrobním firmám další výhody.
