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AHTE 2019

上海国际工业装配与传输技术展览会

2019年07月03-06日 上海新国际博览中心 E1, E2, E3馆

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AHTE 2019全新起航 2019.7.3-6 上海新国际博览中心E1-E3馆,敬请期待!

实现全面“可视化” ,打造新一代智能工厂!

2019年06月22日

三菱电机创建于1921年,是引领全球市场的FA(工业自动化)产品供应商。目前拥有10万多名雇员,是世界著名的500强企业。

 

2019年6月6日,e-works第五届日本智能工厂考察团走进三菱电机名古屋制作所和下属分工厂的可儿工厂,了解工厂概况、现有的生产方式以及e-F@ctory解决方案在两家工厂中的应用实践。
 


 

考察团成员在三菱电机名古屋制作所合影

 

考察团一行受到三菱电机公司领导热情接待,在我们达到前就已经准备好欢迎横幅和椅凳,安排工作人员为我们拍合影照,当考察结束时,工作人员就将合影照配上文字和日期处理好发送给我们,非常细心周到。 

 

考察团分为AB两队,在两位三菱工作人员带领下开始今天上午的活动,首先我们参观的是大名鼎鼎的伺服马达车间和FA生产大楼。

 


 

名古屋制作所成立于1924年,作为三菱的通用马达大规模生产工厂被誉为“母亲工厂”。名古屋制作所作为生产FA产品的综合性工厂,为整个三菱电机的发展做出巨大贡献,是FA产品的顶级工厂。

 

01

 

精益产品是如何“炼”成的?

 

考察团首先来到伺服马达生产车间(简称:马达车间),这里主要生产精密伺服马达,马达品种包括旋转型、直线型和直驱三类。该车间导入了e-F@ctory理念,其自动化生产及管理水平很高。

 

在马达车间里,各个产线都有先进的生产管理系统协调,实现整体控制。工厂安装了80多台MES Interface,可收集生产设备的信息再传输到信息系统中;仅在其伺服电机组装工序,每台电机既有超过180个历史数据通过该系统予以存储和分析。定子线圈进行自动化生产,实现了各工序的生产的可视化、并收集历史数据、管理及产品追溯、能源管理,达到应对需求变化,多品种变量生产,提高设备生产效率和质量的目的。

 

马达车间导入e-F@ctory后,产品交付周期降低50%,加工时间降低40%,质量损失损失降低50%,系统创建降低65%,创建工期降低50%。

 

车间负责人以三菱MR-J4伺服马达为例,为我们展示马达产品的内部结构,马达主要由转子、定子和编码器三部分组成,转子主要是磁石组成,作用是产生旋转磁场;定子是由铁芯上缠绕电线,作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生(输出)电流;编码器则可测量磁极位置和伺服电机转角及转速。负责人特别说明,这个车间生产的定子是三菱独创的专利,可以360度自由开合,主要特点是精度高、速度快。

 

接下来,在马达车间中我们看到了整条定子生产过程,大部分工序都是由机器人完成,我们看到多台机器手臂在狭小的空间里,频繁的交叉作业,协作运行,动作灵敏准确。此时,讲解员还特别向我们介绍了零部件上的条形码,条形码绑定QR码,当定子出现质量问题时可以进行追溯。在车间里,每一道工序都设置自动检测功能,通过监视液晶屏可以看到检测的过程,确保每道工序是完全合格的。

 

在能源“可视化”方面,马达车间采用自动监视技术进行自动管理,将在各个设备上安装的能源测量数据导入到系统计算机,进一步分析、判断、处理这些数据,在液晶屏画面可以看到生产数量及相应的耗电量实时的使用情况。 

 

车间里还安装了Andon系统,能够收集生产线上有关设备、生产以及管理的多方面信息。每个工位都有控制开关,当出现问题时,可及时反映到主机,通知其它部门或人员解决。我们发现在这里使用的信号灯是考察团昨天已经参观过的日本派特莱公司的产品。 

 

当产品被检测确认无误后,就被运送到专门的包装区。当参观到这里,考察团成员提出了两个问题: 

 

1、为什么不把打包区和生产线集成在一起?这样既可以节省场地还可以节约打包运送时间。 

 

2、为什么要为每一个产品单独打印标签?这样做效率不高,成本也很高。 

 

车间负责人认真地回答:

 

第一、由于马达属于精密设备,车间专门设立了独立打包区域,就是为了防止包装纸箱的粉屑进入产品而影响质量;

 

其次,为了避免出现包装和产品不一致的情况,车间为每一个产品单独打印标签。虽然这样做会降低效率、增加成本,但如果一旦出问题,将会付出更大的代价。

 

可见,三菱电机为了保证产品质量,在工厂生产细节方面都管理的非常严格细致。

 

02

 

新一代智能制造实践的

样板工厂

 

FA产品生产大楼(又称:E4楼)建成与2013年12月,正式投产与2014年5月,占地26000平方,共六层楼,属于无尘级别工厂。主要用于生产可编程控制器和显示器的零部件,完成电子元器件的表面贴装工序,还有模块的组装。




FA产品生产大楼 

 

为了减少部件安装错误,稳定了设备的运转率,缩短故障因素的分析时间,减轻了熟练工的指导负担,确保装卸工人的安全,该大楼引入e-F@ctory中的表面贴装运行管理系统、人员作业支援系统、空调及照明管理系统和垂直搬运系统,是e-F@ctory应用实践的样板工厂。各系统成功应用后,该工厂的能源成本降低30%,质量损失降低50%,生产效率提高30%,新员工培训的时间降低65%。 

 

在E4楼中,通过中央监控系统,可以把加工生产线、设备运转情况、质量情况、报错情况产品生产进度的信息从现场收集起来集中分析处理并可视化。我们在一楼现场看到中央监控系统的监控台,上面有六个屏幕,分别用于显示六层表面贴装生产车间的设备运转情况、和设备产品报错情况、生产进度情况等。 

 

实际数据可以实时收集,并在一个画面中掌握多条生产线的状况,对比生产计划和实际的同时,集中管理运转状况。在图中红色表示计划生产量,蓝色表示实际生产量。
 


 

数据实时收集画面

 

在空调及照明管理方面的应用,中央监控系统还可以对整栋大楼的空调、照明进行统一集中远程管理,在一楼的中央监视中心将所需监控的能源可视化。E4楼利用传感器监视室内的温度和湿度,然后将信息汇集到可编程控制器中,可编程控制器会控制室外机,调整进气风量,使室内的进气温度和湿度保持适当的状态;同时,讲解员还在监视台触摸屏上为我们演示如何操作房间照明灯的开启和关闭。
 


 

① 全自动化生产的表面贴装车间 

接下来,我们来到了E4楼的6层的表面贴装生产车间,在这里实施电子零部件的表面封装作业,几乎所有零部件的搭载作业都实现了自动化,机械自动化程度高达95%。基板的焊糊印刷、搭载零部件的取出和基板的封装、电炉加热等一系列封装工序组成了一条生产线。
 


 

E4楼6层的表面封装生产线

 

大楼6层内共有17条表面贴装生产线,通过C语言可编程控制将生产中的数据收集起来传输上表面贴装运行管理系统中。工作人员为了我们介绍贴片自动加工流程。 

 

● 首先在电路板上印刷用于追溯的QR码,然后在其表面刷锡膏,机器可以自动检测锡膏薄厚是否均匀,每一道工序都设置了检测设备,虽然投入较大,但可以保证产品合格率。 

 

● 第二步是将电子元件贴到电路板锡膏的位置,这条生产线的贴片机上使用的是三菱的线型伺服马达,每小时可贴装72000个电子元件。 

 

● 下一步使用回流焊固定元件,在回流炉中逐步加温使元件固定在锡膏上再冷却。 

 

● 最后对电路板进行机器和人工双重检测。
 


 

封装了电子零部件的电路板

 

由于可编程控制器生产特点是批量小、品种多,每天需要换产,最多时达10次,为了缩短换产时间,专门设立了中央筹备区,换产最快可以在10分钟内完成,减小停工造成的影响,提高了生产效率。 

 

在大楼两边有无人垂直搬运机用于运送组装的零部件和测试完成的产品,6楼贴装完毕后再运送到5楼进行组装到显示器或可编程控制器中。

 

② 采用单元生产方式的插件加工车间 

由于可编程控制器和显示器的品种众多,组装步骤和使用的零部件也各不相同,因此在插件加工车间里采用的是人机协作的单元化生产方式。因为插件体积较大,所以需要手工插入、考虑到设备投资和回收的效果,这里的工序使用手工进行。
 


 

5层单元化生产线

 

制造可编程控制器和GOT的单元化生产现场

 

在车间生产线上,每个操作员接收各种工序指令,因机型不同,组装1台可编程控制器需要使用多种螺丝,而这些螺丝必须用不同的螺丝刀进行紧固。由于程序复杂,所以会发生新手误用螺丝刀造成的情况,而新人培养也需要一定时间。为了提高组装过程中质量,减少人为操作失误、缩短新员工培训时间和保证产品质量,车间引入了作业支援系统,它有两个关键点:“使用正确的零部件”和“用正确的方法安装零部件”。 

 

以拧螺丝为例,利用由生产指示书、显示器和开关螺丝存放箱盖的防错终端等构成的系统,帮助正确取出零部件。操作员只需读取由生产管理系统提供的作业指示书条形码,就会在其前方的显示器画面上显示出要锁定的位置。之后会从多个螺丝箱中打开需要使用的螺丝的箱盖,让作业员从中取出指定颗数的螺丝。这样一来,不熟练的作业员也能够正确地取出螺丝。

 


需要取出的零部件箱前面的指示灯点亮

 

操作员取出正确颗数的正确螺丝后,在前方的显示器上显示步骤,同时点亮内置在需要使用的螺丝刀中的指示灯。操作员使用该螺丝刀完成安装作业后,下一个要使用的螺丝刀的指示灯就会点亮,这样一来作业员就能够正确掌握每个零部件的安装顺序并区分使用螺丝刀。

 


根据步骤点亮需要使用的螺丝刀上方的指示灯
 


显示器上会显示螺丝固定部位、顺序的指示

 

在FA大楼的一楼是产品展厅,是名古屋制作所可以生产的所有产品,不仅仅有众多的FA、机器人和机电一体化产品、还介绍了不少行业解决方案。

 


 

FCC展厅 

 

参观完工厂后,考察团来到会议接待室进行交流学习。首先由三菱电机代表致欢迎致辞,接下来三菱电机市川次郎课长和e-works黄培博士互赠礼物,象征双方友谊长存。

 


三菱电机市川次郎课长(右)

和e-works黄培博士(左)互赠礼物

 

通过观看名古屋制作所的宣传视频,了解这座“母亲工厂”的历史,接下来三菱专门负责销售的工作人员为我们详细讲解了e-F@ctory智能制造整体解决方案,在整个交流学习的过程中,大家受益匪浅。

 


e-F@ctory智能制造整体解决方案

 


考察团交流和学习

 

03
 

单元生产方式的“智造”秘诀

 

当天下午,考察团一行来到了位于歧阜县可儿市的可儿工厂。工厂成立于1979年,占地65000平方米,主要生产的产品是电磁开关,定位是名古屋制作所的分工厂。

 


可儿工厂 

 

首先,由可儿工厂工场长金谷隆史为我们介绍可儿工厂的基本情况。可儿工厂分为第一工厂和第二工厂,第一工厂成立于1979年4月,主要生产电磁开关,第二工厂成立于2007年5月,主要生产盘柜、热继电器等。到2004年,可儿工厂已经累计生产1亿台电磁开关。
 


可儿工厂工场长金谷隆史

 

从PPT中可以了解,第一工厂的一楼是零部件区,主要有接触片加工区、线圈自动卷线生产线和铁心生产线;工厂的二楼是组装区,包含全自动生产线、机器人单元生产线、LCA生产线和,手工组装生产线。
 


组装生产线的构成

 

接下来,由可儿工厂生产系统推进部的工作人员为大家介绍了机器人组装单元的开发。单元生产方式与全自动生产线相比较,有高效运转、省空间和确保高质量等优点,适用多品种的产品的加工,其设备成本低,占地面积小,换产能力高。
 


工作人员介绍机器人组装单元的开发


两种生产方式相比较

 

接下来我们来到工厂车间参观,工作人员为我们介绍机器人生产单元。为了快速应对多元需求,实现多品种生产,车间采用机器人组装单元化生产方式,人与机器人充分结合,通过让操作员与机器人合理分工、各展所长,实现了高速自动作业,显著提高作业精度和生产效率。 

 

在现场我们看到,在工序2中的固定接触头插入机中,利用机器人和视觉传感器实现直接供给零部件,通过视觉传感器获取工件的位置信息,校正偏差,降低抽取失误,废除了直进送料器和挤出开关,缩短运送时间,减少骤停发生。 

 

为了提高产品质量,在工序3后盖组装机中,使用机器人+力学传感器组装的方式来进行后盖加工,上下树脂零部件扣合的方式由以前的螺丝固定改为现在的抓钩嵌合方式,机器人根据力觉传感器来进行嵌合动作,可以高精度地检测到组装是否有异常。

 

讲解员特别向我们介绍了在工序4拧端子螺丝机中,以前全自动生产线使用通用电动螺丝刀,现在利用三菱伺服马达和运动控制器,开发了专用伺服螺丝刀,可自由旋转、控制方向速度、扭矩值,当扭曲发生异常时,可以重新进行拧紧操作;同时设置专用的扭距传感器实现高精度扭矩控制。螺丝刀中的电磁线圈可以磁化螺丝刀钻头,确保螺丝位置安定,减少抽取失误。
 


机器人生产单元

 

与全自动化的生产线相比,该产线的装备配置比较灵活,单元化生产中现场操作员可以根据生产指示灵活改变生产的产品,因此更适用于制造品种较多的产品。可儿工厂导入该生产方式后,很好地满足了多批次小批量的生产需求,工序数减少55%,设备稼动率提高60%,生产效率提升30%。

 

04
 

后记

 

如今,中国制造业迎来智能制造热潮,很多企业都在积极规划建设智能工厂,然而热潮之下还需冷思考。通过在三菱电机名古屋制作所以及下属的可儿工厂的参观学习,笔者有以下几点感受: 

 

① 在建设智能工厂前,企业首先需要明确目的,究竟是要提高生产效率,还是要提高生产品质,或是要降低生产成本,只有了解生产中存在的关键痛点,才能因地制宜,对症下药,选择合适自己的工厂解决方案。 

 

② 自动化工厂应用的目的不是简单地为了节省成本、提高生产效率,只有通过对工厂中的每一道生产工序进行全面“可视化”管理才能实现精益化生产,同时还要在保证产品质量的前提下再进行进一步改善和提高,这样的自动化应用才有意义。 

 

③ 推进智能制造应本着务实的态度,不能盲目地使用机器人,追求全自动化生产,在合适的情况下,采用人机协作的单元生产方式的方式会将会更灵活,更经济。 

 

④ 令人佩服的是,为打造新一代的智能工厂,三菱电机的e-F@ctory智能制造解决方案不仅仅是纸上谈兵,而是真正地实施、落地的方案,在自己的产品生产工厂中长期实践,并且不断的改善和提高,积累了大量现场生产、设备监测、质量管理以及节能管理等方面的实战经验,非常值得借鉴和学习。
 

文字、图片来自数字化企业
 



作为自动化生产装配行业盛会,AHTE 上海国际工业装配与传输技术展览会一直致力于推动多行业的自动化升级改造。通过展示全面的自动化系统集成解决方案,呈现智能制造未来,引领行业发展。促进新产品、新技术、新理念在多行业装配领域的应用,使企业的生产过程更系统、更高效、更智能、成本更低。

AHTE 2019第十三届上海国际工业装配及传输技术展览会将于7月3-6日于上海新国际博览中心E1, E2, E3馆举办,预计展示面积将达40,000平米,汇聚来自世界各地的500家展商,吸引80,000名专业观众到场参观。


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