竞争激烈的家电业
长虹始创于1958年,公司前身国营长虹机器厂是我国“一五”期间的156项重点工程之一,是当时国内唯一的机载火控雷达生产基地。历经多年的发展,长虹完成由单一的军品生产到军民结合的战略转变,成为集电视、空调、冰箱、IT、通讯、网络、数码、芯片、能源、商用电子、电子部品、生活家电等产业研发、生产、销售、服务为一体的多元化、综合型跨国企业集团,逐步成为全球具有竞争力和影响力的3C信息家电综合产品与服务提供商。2005年,长虹跨入世界品牌500强。2010年,长虹品牌价值达到682.58亿元。近年来,长虹以市场为导向,强化技术创新,夯实内部管理,积极培育集成电路设计、软件设计、工业设计、工程技术、变频技术和可靠性技术等核心技术能力,构建消费类电子技术创新平台,并大力实施智能化战略,推进产业结构调整,不断提升企业综合竞争能力。
最近的十几年里,中国家电业的经营和盈利模式发生了重大的变化,从彩电的供不应求带来的 “供应环节”利润空间大,逐步走向供过于求的“惨烈竞争”时代,家电业多次重新洗牌,生存下来的企业的盈利模式转向靠“生态链”上各个环节的利润累加方能形成持久的竞争优势。
特别是PDP(等离子显示板)行业以空间效率及外观上的优点吞噬了以前大部分的CRT市场,并不断有新的概念产品推出,为了在不断变化的市场要求及激烈竞争的环境下发展,实现平板彩电产业向上游的战略性转移,在上游屏领域取得实质性进展,以获得在平板显示时代的竞争能力,并强化整个产业链的竞争优势,2006年末,四川长虹抢先一步,投入6.75亿美元,成立虹欧公司,在国内首家建设最先进的八面取PDP模组项目,并通过资本运作的方式,获取PDP模组产业的核心技术,上线了中国第一条PDP Panel 自主生产及Module组装工厂,全面推进3D大尺寸PDP电视的产销作为战略重点。
PDP制造的高精设备与复杂工艺
长虹PDP生产线从基板投入至模组工序由一千多台设备串联,组成一条完整的自动化生产线,其中主要工艺设备共计三百多台,设备种类达一百多种。PDP生产线的自动化高精制造设备有如下特点:1)设备价值巨大,先进程度、精密程度和自动化程度高;2)设备运行环境(包括温度、湿度和洁净度)要求严格;3)设备专业类别广(包括印刷、喷涂、高温烧结、湿设备、机械手、MGO蒸镀、AOI光学检查、激光设备等等)、数量巨大,紧密分布于三楼和一楼,安全要求高、管理难度大,管理团队专业知识结构和知识面要求广,信息数据量大;4)设备大多为大型甚至超大型的精密设备,单人维保作业困难,需团队协作与信息共享;5)整条生产线由一千多台设备组成,需同时管理一千多个节点才能确保较高的稼动率,对设备动态信息依赖要求高。在制造工艺方面涉及印刷、涂覆、喷涂、干燥、烧结、光致图像转移、显影、刻蚀、剥膜、真空蒸镀、封接排气等制造复杂工艺与配方。
面对PDP制造如此复杂与高精的自动化生产线制造复杂多样的产品,怎样实现工厂布局设计、高密集设计及工序技术的标准化及系统化、实现装置产业自动化?并且进行生产自动化及信息的标准整合,经过整个生产过程所获得的实时信息提供给生产相关人员和最高经营人员,帮助能够做出快速的决策实现量产、快速提升良率与产效。这些都需要通过匹配先进的信息化系统来实现。
PDP制造的信息化需求
长虹非常重视和关注信息化系统的整体规划与建设,在信息化系统规划与建设过程中,遵循信息化建设“统一规划、统一建设、统一运营、统一管理”的原则,充分利用集团公司已建的信息化资源,实现资源共享,降低建设投资。通过信息化集成整个产业群的研发、生产、财务与销售统一管理。目前已经拥有先进的ERP/PDM/SRM等信息系统服务于公司的战略、组织、管理与流程。
高精制造的PDP信息化是长虹信息化面临的新挑战。PDP行业信息化通常有如下管理需求:生产线的自动化;支持为工序及品质管理的数据收集及分析;掌握实时的生产现场现状及设备现状;反映在制品状态及设备状态;从原材料投入到产品出货的整个制程的信息追踪管理;对多品种生产的支持及系统的LOT管理;构建及运营能够与ERP进行有效的作用分担并且与原有系统的有机结合的整合系统。
由此可见,为了构建PDP的量产线及优化生产活动,长虹需要考虑以下四个方面:为了管理及控制制造现场,构建整合的生产管理系统;自动化生产的设备自动化系统;为提高品质及良率、客户满意度的品质管理系统;能够有效控制所有系统的IT Infra。
MES助力长虹PDP制造的快速崛起
最终,长虹决定采用三星SDS旗下Miracom的MES产品群:MESPlus(整合生产管理系统)、FAMate(设备自动化系统)和QMS(品质管理系统),应用范围是中国第一条PDP Panel自主生产及Module组装工厂。
图1 MES系统的应用范围
图2 各系统之间的关系图
长虹十分重视此次项目的实施,整个项目由长虹总经理挂帅,下分IT Infra 构筑组、业务部门 IT 支援组、业务部门支援组组成,其中业务部门支援组是从各部门中选定核心业务人员。
在实施过程中,三星SDS十分重视通过技术转移使长虹的IT部门达到独立运营的能力,其中包括全程参与MES系统运营与二次开发;培养全面负责人员的专门技术;通过供应商及外部培训机关的培训训练进行技术移传;通过适时的培训训练,有效地适用到系统运用。
项目实施过程中,Miracom的MES实施团队面对长虹PDP从零开始的设备技术、工艺技术、物流技术,通过与长虹PDP技术工程师紧密协同,建立长虹PDP自有的制造系统接口标准、设备自动化配置标准,通过MES建设过程规范了产品业务的相关标准,间接带动了PDP整个业务链的快速标准化建立。2008年的512四川特大地震期间,项目组面对灾后的各种困难,通过加大实施人力的投入快速弥补了地震期间的项目进度影响。经过12个月的项目实施周期,按时完成了长虹PDP的MES上线,紧密匹配同步于长虹PDP的工厂建设、设备搬入安装调试、试线生产与快速量产。为长虹PDP的快速试产、量产爬坡发挥了积极的作用。
同时,通过MES项目的实施,在信息化布局方面,建立以MES 为核心构筑,通过接口其它信息应用系统,实现PDP制造的生产计划、需求计划、采购、生产、成本控制到销售和财务业务的一体化透明扁平式信息化管理。为长虹PDP经营管理层的迅速决策提供及时、准确的信息支援。
MES助力长虹PDP的高端精益制造
长虹PDP量产过程中,通过MES采集PDP生产制造过程中数据并通过自定义应用开发,建立面向长虹PDP制造的生产管理实时信息系统应用工具。应用于精细化的制造过程管理、快速响应的高精设备维护、制造过程的品质分析三大业务领域。提供快速反应、有弹性、精细化的PDP制造管理工具,帮助长虹PDP减低成本、快速提升良率和产效。
运行机制:7*24小时不间断运行
数据来源:自动化设备接口上传(接口三百多种自动化设备和物流设备)
系统软件:三星SDS_Miracom
MES Plus(整合生产管理系统)、FAMate(设备自动化系统)、QMS(品质管理系统)
系统硬件:IBM
数据库:Oracle
采集数据量/日:千万级/10G容量
数据采集范围:PDP制造过程数据信息
(以产品制造过程为中心的设备参数、工艺参数、品质参数、时间参数等)
图3 MES应用架构图
1、精细化的制造过程管理
结合制造各业务层面的不同数据统计需求,建立生产线日报、周报、月报及良率自由时间区间的统计报表一百三十多类,面向生产管理人员、班组管理人员、技术工艺师、设备工程师、品质分析工程师等业务人员,应用于生产调度、质量统计、工艺统计、设备稼动率等各制造业务管理与决策支持。
图4 MES-WEB应用例图
相关功能应用案例:
Operation Movement Trend by All Operation:提供满足选定日期范围、产品等条件的各生产工序的产品良率、在工数和生产数量,从而发现生产状况较差或异常的工序,以确定影响产品良率的瓶颈工序。
Defect Trend:提供针对各工序不良原因的具体分布状况,对良率较低或异常的工序,可以进一步了解不良的主要原因,从而制定提升良率的方案。
Process Monitoring:生产状况实时监控报表,提供各工序每个小时的投入和产出数量统计,直观地表现出现场各工序的生产状况,自动刷新该报表数据并通过不同颜色表示计划数量的达成状况。满足于生产调度在排程式生产中的有效生产计划安排与达成率的直观监控。
Lot History:通过产品ID号,对产品的当前状态、生产履历、不良和维修记录、直通率等进行查询,实现对产品追溯和实物状态追踪。
2、快速响应的高精设备维护
通过模拟生产现场平面图及产品生产制造物流路径,建立生产线设备、物流的模拟监控可视化图。通过颜色、闪烁、音控等动态视听监控方式,进行实时生产现场设备物流的直观监控。
图5 MES-FMB应用例图
相关功能应用案例:
设备状态运行监控:通过对车间的Layout模拟,实时显示现场设备的状态。并通过颜色区分显示。主要分为Process、Idle、Down、Maint、OffLine和Off六种状态。设备管理人员可以在办公室第一时间掌控产线设备的运行状态,及时快速响应。
设备Alarm监控查询:对异常的设备进行报警提示,并提示当前设备的异常原因查询。通过该功能可以了解Alarm的发生时间及处理状况。并可以按设备Alarm Code进行统计,掌握设备常见的Alarm状况,并采取应对措施彻底解决,提升设备的稼动率。
设备稼动率实时统计:各工序的稼动率及工厂整体稼动率动态显示。通过该看板可以直观掌握稼动率较低的工序,并采取相应措施加以改善。
设备配方的存储管理:针对不同产品的设备调试配方,以动态实时反映当前设备的设备配方及历史变更履历,供设备工程师及时掌握与修正完善最佳设备配方。
3、制造过程的品质分析
QMS收集并监控在制造过程中发生的各种质量信息(不良、Defect、测定、检查),并通过SPC、Defect Analysis、原因追踪及统计分析等工具,提供统计过程管制与分析、工艺参数监控、过程缺陷管理以查询质量低下产品、原因工序或设备,面向工艺、设备、生产为数据基础的质量分析与品质管控。
图6 MES-QMS应用例图
QMS根据现场数据、系统前期录入的基本资料以及现场采集的生产数据形成相关的趋势图、柱状图、圆饼图等各种直观的图表看板程式,以便快速反应和发现相关异常。QMS主要使用部门为质量技术部门,通过过程质量控制的分析方法,发现生产过程中产品质量的随机波动与异常波动,主要提供的功能如下:
Defect Map Analysis(缺陷点Map分析):用户可按时间段(精确到日期小时分秒)查询相关设备、相关工艺甚至相关缺陷类型的缺陷分布情况,并且直观地按面取模拟分布位置,查看异常图片或形象地查看圆饼图等,同时还可以叠加的方式查看多张玻璃的共同缺陷或平铺对比查缺陷等功能。
图7 Defect Map Analysis应用例图
Defect SPC Chart (缺陷SPC Chart 查询):按照用户所选用查询条件所查询的数据,按日期和实际的控制上下限,以上下波动图的方式显示缺陷的分布。
图8 Defect SPC Chart应用例图
SPC Chart (统计过程控制图形分析): 将用户所选定的工艺参数现场的实际数据结合SPEC所设定的目标性规格值,产生相关的柱状分布的图形,辅助管理者进行过程质管理控制。
图9 SPC Chart应用例图
SPC Monitoring Dash Board(SPC监控看板) :监控FAB/MOD超出规格限的测量数据在当天、近一周、近一个月的分布情况,并配置了曲线波动图;对缺陷点分别按AOI机、Review机、Repair机统计分布情况;对CMS DATA针对每个工序上按CPK值的范围进行个数统计。
图10 SPC Monitoring Dash Board应用例图
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