MES-integration i SMT-produktionslinjer: Hvad du behøver at vide

Her er den korte version: et Manufacturing Execution System (MES) er softwarelaget, der forbinder din SMT-linje med resten af ​​din virksomhed. Den indsamler live data fra hver maskine, viser dig, hvad der sker på gulvet lige nu, og registrerer hvert bræt, hver komponentrulle og hver procesindstilling.

Uden det kører dine maskiner hurtigt, men dine oplysninger kører langsomt. Med den kan du spore ethvert bræt tilbage til det hjul, det kom fra, fange fejl, før de bliver til skrot, og stoppe med at gætte om din egen produktion.

Denne artikel gennemgår, hvad MES-integration faktisk betyder på en SMT-linje. Hvad dine maskiner skal bruge for at understøtte det. Hvad projektet egentlig involverer fra dag til dag. Og de fejl, der stille og roligt sænker de fleste MES-udrulninger. Ingen buzzwords, ingen salgstale. Bare de ting, der er værd at vide, før du bruger penge.

1. Hvad er MES på almindeligt sprog?

Hver elektronikfabrik kører på tre lag software, uanset om nogen har planlagt det på den måde eller ej.

Øverst sidder ERP"en. Det håndterer indkøbsordrer, kundeordrer, lagerværdi og fakturaer. Den ved, hvad du har lovet, og hvornår du har lovet det.

Nederst er maskinerne. Printeren, SPI"en, pick-and-place-maskinerne, reflow-ovnen, AOI"en. De udfører det rigtige arbejde og producerer data hele dagen lang, uanset om nogen indsamler dem eller ej.

MES sidder i midten. Den tager ordrer fra ERP"en og omdanner dem til instruktioner, som maskinerne kan følge. Derefter samler den alt, hvad maskinerne producerer - tællinger, defekter, alarmer, parametre - og forvandler det tilbage til information, som folk rent faktisk kan bruge.

En enkel måde at sige det på: ERP"en bestemmer, hvad der skal bygges. Maskinerne bestemmer hvor hurtigt. MES overvåger alt derimellem og holder begge sider ærlige.

De fleste fabrikker ejer allerede dele af dette. ERP"en har et produktionsmodul. Hver maskine har sin egen software, der sporer sine egne numre. En kvalitetsingeniør holder et eller andet sted et regneark, der bliver opdateret, når der er tid. Intet af det taler med hinanden. Så på en given dag siger ERP en ting, maskinerne siger en anden, og regnearket siger en tredje.

Den kløft er præcis, hvor MES bor. Det er ikke et andet instrumentbræt at kigge på. Det er laget, der gør planen og virkeligheden til den samme historie.

Det hjælper også at vide, hvem der rent faktisk rører ved systemet. Operatører scanner materialer og ser deres stations opgaver på en skærm. Teamledere ser hele linjen: hvilke ordrer er bagved, hvilke maskiner er nede, og hvorfor. Kvalitetsingeniører trækker inspektionstrends fra live-data i stedet for sidste uges gæt. Ledere får OEE og giver tal uden at bede nogen om at kompilere noget. Et system, fire meget forskellige synspunkter, alle ser på den samme sandhed.

Hvorfor betyder dette mere i SMT end i de fleste brancher? Fordi en SMT-linje er en datamaskine, der tilfældigvis også laver printkort. En linje kan placere titusindvis af komponenter i timen. Disse komponenter kommer fra hundredvis af hjul, indlæst i snesevis af feeder slots, der kører snesevis af forskellige programmer. Udskiftninger sker dagligt, nogle gange flere gange om dagen. Hvert hjul, hvert slot, hvert program er en ny chance for, at noget stille og roligt går galt.

MES eksisterer for at sikre, at intet stille og roligt går galt.

2. Livet uden MES: De problemer, du allerede kender

Spørg enhver, der har kørt en SMT-linje uden en MES, og du vil høre de samme historier. Forskellige fabrikker, samme smerte.

Start med den klassiske. En kunde ringer. Boards fra en forsendelse fejlede i marken, og den mistænkte del er en kondensator fra et bestemt parti. Nu starter spørgsmålene. Hvilke brædder brugte det parti? Hvilken af ​​disse boards blev sendt, og til hvem? Hvis svaret betyder at grave gennem papirrejsende, bede tre personer om at tjekke deres regneark og håbe på, at maskinloggene ikke blev overskrevet, vil du bruge dage på det. Og du vil aldrig være helt sikker på, at svaret er fuldstændigt. For en kunde inden for bilindustrien eller medicin er "vi tror, ​​vi fik dem alle" ikke et svar, som nogen kan skrive under på.

Så er der loddepasta. Den har et ur på. Optøet pasta har en holdbarhed. Åbnet pasta har en levetid, normalt et par timer, før den skal returneres til kølerum eller kasseres. På de fleste linjer er der nogen, der skriver tiden på krukken med en tusch. Når nogen har travlt med at bekæmpe en brand to maskiner væk, bliver pastaen ved med at udskrive forbi vinduet. Defekterne viser sig nedstrøms som kolde samlinger og utilstrækkelig lodning, og ingen forbinder dem tilbage til krukken.

Skifter bringer deres egne problemer. Et nyt program indlæses. Feeder bliver byttet. Et hjul lander i det forkerte slot, og maskinen placerer den forkerte komponent med fuld tillid til de næste par hundrede boards. Reglen imod dette eksisterede. Det levede bare i nogens hoved i stedet for i systemet.

Alarmer er deres eget stille problem. Hver maskine logger sine egne fejl, i sit eget format, på sin egen skærm. En printer, der bliver ved med at kaste stencil-rengøringsalarmer kl. 02.00, siger det kun til printeren. På det tidspunkt, hvor morgenvagten hører om det, koster fixet et skift af output i stedet for en ti minutters justering.

Og hver morgen bygger nogen den daglige rapport i hånden. Maskintællere herfra. Inspektionsresultater derfra. Nedetid fra en tavle. Tyve minutters copy and paste, hver eneste dag, med tal, der aldrig helt stemmer overens med hinanden.

Ingen af ​​disse er maskinproblemer. Maskinerne er fine. Folk prøver hårdt. Det, der mangler, er én pålidelig strøm af information, der forbinder ordrer, materialer, maskiner og resultater. Det er en MES" opgave.

3. Hvordan MES faktisk forbinder til dine maskiner

Dette er den del, folk finder mystisk, så lad os gøre det klart. MES taler med maskiner gennem definerede kommunikationsprotokoller. Hver protokol er grundlæggende et aftalt sprog. Nogle er gamle, nogle er nye, og de fleste moderne SMT-maskiner taler mere end én.

Dem du vil høre mest om:

• SMEMA er den ældste og mest begrænsede. Den sender enkle signaler, der er tilstede og mangler bræt mellem maskiner, så transportører holder brædder i bevægelse. Den indeholder ingen data om bestyrelsen, programmet eller processen. En linje, der kun er forbundet med SMEMA, kan køre, men den kan ikke huske noget.

• SECS/GEM kom fra halvlederindustrien, og SMT-udstyrsproducenter brugte det bredt. Det lader et værtssystem læse maskinstatus, alarmer, tællere og behandle data og sende kommandoer tilbage. De fleste mid-range og high-end maskiner understøtter en eller anden version af det.

• OPC UA er en moderne industriel kommunikationsstandard. Det er platformsuafhængigt og sikkert, og det er ved at blive standard på nyere udstyr på tværs af mange brancher, inklusive SMT.

• IPC-HERMES-9852 håndterer transportørlaget. I stedet for et blottet SMEMA-signal bærer tavler deres egne data, når de bevæger sig ned ad linjen, så hver maskine ved nøjagtigt, hvilken tavle den lige har modtaget.

• IPC-CFX er den nyere datastandard fra IPC, nu Global Electronics Association : en plug-and-play-model, hvor maskiner udgiver begivenheder, efterhånden som de sker, i et fælles format. Målet er, at en linje bygget af blandede leverandører kan dele data uden tilpasset integrationsarbejde for hver enkelt maskine.

Forskellige maskiner bidrager med forskellige data til MES. Groft sagt:

To praktiske bemærkninger om den tekniske side. For det første taler maskiner ikke til MES over kontorets Wi-Fi. Du har brug for et planlagt maskinnetværk, fornuftig segmentering fra kontormiljøet og en server eller skylokation for at modtage dataene. Intet af dette er eksotisk. Det skal bare designes i stedet for at improviseres.

For det andet er grænseflader forskellige i, hvor mange detaljer de leverer. To maskiner kan begge være "forbundet", mens den ene sender fuldstændige data pr. bord, og den anden sender timetal. Når du sammenligner udstyr, så spørg præcis, hvilke data hver grænseflade afslører - ikke kun om der findes en grænseflade.

Det er også derfor, at maskinvalg betyder så meget. Udstyr købt i de sidste mange år tilbyder næsten altid mindst én datakompatibel grænseflade. Ældre maskiner tilbyder måske intet ud over SMEMA, hvilket begrænser, hvad MES nogensinde kan lære af dem. Så når du evaluerer en komplet SMT-produktionslinje , skal du behandle kommunikationsgrænsefladerne med samme seriøsitet som placeringshastigheden.

4. De fem kernejob i en MES på en SMT-linje

Leverandører elsker funktionslister. Fjern brochurerne, og en MES på en SMT-linje udfører fem opgaver.

Job 1: Ekspeditionsarbejde. ERP siger 'byg 3.000 af board A i denne uge.' MES deler det op i instruktioner, som linjen forstår: hvilket program der skal indlæses, hvilken stencil, hvilke feeder, i hvilken rækkefølge. Operatører holder op med at tolke arbejdsordrer, og linjen starter hvert job med den rigtige opsætning allerede på plads.

Job to: at forhindre fejl. Det er her, en MES hurtigst tjener sit hold. Den kontrollerer, at rullen i spalte 12 faktisk er den del, programmet forventer i spalte 12. Den sporer loddepastaens levetid og advarer, før vinduet lukkes. Det kan kræve en bekræftelse af første artikel, før fuld produktion kører. Ingen af ​​disse kontroller er spændende. Alle stopper de dyre fejl.

Job tre: sporbarhed. Hvert bord får en identitet, normalt en stregkode eller et lasermærke, tidligt i køen. Fra det tidspunkt registrerer MES, hvad der skete med den: hvilke ruller, hvilken programversion, hvilken ovnprofil, hvilket inspektionsresultat. Når en kunde stiller et vanskeligt spørgsmål senere, svarer du på det på få minutter i stedet for dage. Afsnit 5 går dybere på dette, fordi det normalt er det første, købere spørger om.

Opgave fire: lukning af kvalitetssløjfen. SPI og AOI sorterer ikke bare gode boards fra dårlige. Deres resultater flyder tilbage til MES, hvor trends bliver synlige. Indsætvolumen glider ned over et skift. En bestemt feeder producerer flere afslag end sine naboer. Uden en MES eksisterer den information, men den sidder spredt over fem skærme. Med en fortæller linjen dig, at den har et problem, før problemet bliver dyrt.

Job fem: ærlige tal. OEE, årsager til nedetid, udbytte, output pr. skift. MES registrerer disse automatisk fra maskindata i stedet for fra hukommelsen. Den daglige rapport holder op med at være tyve minutters copy-paste og bliver til noget, der allerede er gjort, når du går ind.

Forskellige leverandører pakker disse forskelligt, og mange tilføjer planlægnings-, vedligeholdelses- eller energimoduler oveni. Det er fint. Men hvis et system ikke kan udføre disse fem opgaver solidt på din linje, vil ekstraudstyret ikke gemme det.

5. Sporbarhed: Fordelene, købere spørger om først

Nævn MES til et værelse af SMT-fabriksejere, og de fleste funktioner får høflige nik. Sporbarhed får spørgsmål. Det er ikke en ulykke. For en voksende andel af kunderne er sporbarhed ikke rart at have. Det er skrevet ind i kontrakten.

Bilkunder, der arbejder under kvalitetssystemer som IATF 16949, forventer, at deres leverandører sporer enhver plade tilbage til dens materialer og procesforhold. Fabrikanter af medicinsk udstyr står over for lignende forventninger. Industri- og telekomkunder efterspørger i stigende grad det samme. Hvis du vil have disse kunder, skal du tale sporbarhed flydende.

Sporbarhed kommer i to niveauer, og forskellen har betydning for dit budget.

Parti- og datokodeniveau er den fælles basislinje. MES registrerer, hvilke komponentpartier der blev brugt på hvert bræt, knyttet til et bræt-id. Når et komponentparti viser sig at være defekt, kan du liste hvert bræt, der rørte ved det. For de fleste kunder og de fleste revisioner svarer dette niveau på spørgsmålet.

Sporbarhed på komponentniveau går længere. Den registrerer, hvilken individuel komponent, fra hvilken hjulposition, der blev placeret på hvilket sted på hvert specifikt bræt. Dette kræver, at placeringsmaskinerne rapporterer placeringsdata tavle for tavle, og det skaber et meget tungere dataflow. Nogle kunder med høj pålidelighed beder om det. De fleste gør ikke. Byg til det, dine kunder rent faktisk har brug for, og opgrader senere, hvis det ændrer sig.

Sådan ser god sporbarhed ud i praksis. En kunde rapporterer en fejl. Kortets serienummer går ind i MES. Inden for få minutter ved du: det anvendte hjulparti, maskinen, der placerede det, ovnprofilen, der tilberedte det, og AOI-resultaterne fra den dag. Du kan liste de andre berørte boards og hvor de er afsendt, før kunden afslutter deres egen undersøgelse. Gør det to gange, og du ændrer, hvordan en kunde ser din fabrik.

Én ærlig advarsel: sporbarhed er kun så god som de data, der kommer ind. Hvis operatører omgår scanninger, når de har travlt, eller hjul bliver slået sammen og ommærket uden at opdatere systemet, vil MES trofast optage fiktion. Disciplinen ved scanneren betyder lige så meget som softwaren. Planlæg det fra dag ét.

6. Hvad MES-integration faktisk involverer

Her er den del, de fleste undervurderer. MES-integration er ikke "installer software, tilslut kabler, færdig." Et rigtigt projekt har tre lag af arbejde, og maskinerne er normalt den nemme del.

Lag et: maskinforbindelse. Tildel maskinerne til netværket, aktiver deres grænseflader, konfigurer forbindelserne. På en moderne linje med SECS/GEM eller OPC UA-understøttelse er dette ligetil konstruktion. På en blandet linje med ældre maskiner betyder det gateways, og det betyder at acceptere, at nogle maskiner vil rapportere mindre end andre.

Lag to: data og proces. Dette er det rigtige værk, og det er ikke glamourøst. Hver komponent har brug for et ensartet varenummer. Hvert hjul har brug for en scanbar identitet. Hvert parti af brædder har brug for en navngivningsregel. Stencilbiblioteket, programversionerne, ovnprofilerne - alt sammen har brug for én ejer og én version af sandheden. Hvis dine stamdata er rodede i dag, vil MES ikke rette det. Det vil simpelthen gøre rodet synligt og søgbart. De fabrikker, der lykkes, rydder op i deres data før eller under projektet, ikke efter.

Lag tre: mennesker. Operatørerne skal scanne tingene, selv når et kundebesøg er om ti minutter. Teamledere skal stole på dashboardet over whiteboardet. IT skal vedligeholde serveren og backups. Hvis den daglige arbejdsgang bekæmper softwaren, vil operatører finde løsninger, og løsninger dræber sporbarhed. Gode ​​projekter involverer operatørerne tidligt og former trinene omkring, hvordan linjen faktisk fungerer.

Et typisk projekt, ved realistisk hastighed, ser sådan ud: to til fire ugers forberedelse - grænsefladeopgørelse, dataregler, workflowdesign - derefter et par ugers forbindelse og konfiguration, derefter en måned eller mere med at køre det nye system parallelt med den gamle måde, før du stoler fuldt ud på det. At skynde sig i den parallelle periode er, hvordan fabrikker ender med at mistro deres eget system i årets værste produktionsuge.

En ting mere, der er værd at sige: nye linjer og gamle linjer er forskellige projekter. Når du planlægger en ny linje, hører MES-kompatibilitet hjemme i udstyrsspecifikationen fra starten, lige ved siden af ​​hastighed og fodaftryk. En nøglefærdig SMT-produktionsopsætning med åbne grænseflader sparer dig for en omgang eftermontering senere. Eftermontering af en eksisterende linje er fuldt ud muligt - mange fabrikker gør det - men forvent ujævn datadybde på tværs af maskingenerationer, og sekvenser arbejdet realistisk.

7. Fem fejl, der synker MES-projekter

Masser af MES-projekter går i stå, og det er sjældent, fordi softwaren var dårlig. Det er på grund af, hvordan udrulningen blev kørt. Disse fem fejl dækker de fleste af fejlene.

Fejl en: at købe en stor skærm i stedet for et system. Nogle fabrikker bruger MES som et instrumentbræt på væggen og intet mere. Tallene ser pæne ud, besøgende bliver imponerede, og intet ændrer sig. Værdien er ikke i at se linjen. Det er i kontrollerne, alarmerne og registreringerne, som systemet håndhæver. Brug håndhævelsen, eller lad være med at købe den.

Fejl to: at slå et stort knald. Udrulning til hver linje på én gang maksimerer risiko og stress. Det bedre mønster er én linje, udført ordentligt: ​​Tilslut maskinerne, rens dataene for den linje, uddan dens folk, løb i en måned, ret det, der går i stykker. Kopier derefter skabelonen til næste linje. Langsomt er glat, og glat er hurtigt.

Fejl tre: ingen ejer stamdataene. Tre måneder efter eksisterer en komponent under to varenumre, en programversion er forældet på én maskine, og pludselig 'lyver' systemet. Det lyver ikke. Det rapporterer trofast inkonsistente input. Tildel ejerskab til varenumre, programmer og opskrifter før start, ikke efter den første tvist.

Fejl fire: design af gulvarbejdsgangen på en tavle. Hvis scanning af en rulle tager fire tryk og et login, mens køen sulter efter materiale, vil operatørerne springe det over. Sid med operatørerne. Tæl deres skridt. Gå den rigtige vej på den hurtige måde, for på en live linje vinder hurtige hver gang.

Fejl fem: Vælg software, før du kontrollerer maskinkompatibilitet. En MES er kun så god som de data, den kan trække. Før du underskriver noget, skal du få et konkret svar på, hvilke grænseflader dine maskiner understøtter, og hvilke data hver enkelt leverer. Et billigt system, der forbinder dybt, slår et dyrt system, der forbinder til ingenting.

8. Sådan forbereder du din linje: En praktisk tjekliste

Hvis du overvejer MES-integration, er her en forberedelsesliste, du kan starte i denne måned. Intet af det kræver køb af software.

1. Inventar dine maskingrænseflader. Gå på køen og skriv ned, hvad hver maskine understøtter: SECS/GEM, OPC UA, HERMES, CFX eller bare SMEMA. Spørg leverandøren om grænsefladespecifikationsarket, hvis du ikke er sikker. Dette enkelt dokument fortæller dig, hvad dit MES-projekt vil koste, og hvad det kan opnå.

2. Indstil dit sporbarhedsmål. Beslut, baseret på dine kunders krav, om du har brug for sporbarhed på partiniveau eller komponentniveau. Køb ikke kompleksitet på komponentniveau til kunder, der kun har brug for forsikring på partiniveau.

3. Ryd op på delnumre. Én del, ét nummer, overalt - ERP, programmer, feeder-etiketter. Dette er kedeligt arbejde, og det er den højeste gearing forberedelse, der findes.

4. Standardiser navnereglerne. Tavler, partier, stencils, programmer, ovnprofiler. Skriv reglerne på én side. Alle, der opretter data, følger samme side.

5. Tjek dit netværk og det grundlæggende. Maskiner har brug for en netværkssti til MES-serveren, med fornuftig adskillelse mellem maskinnetværket og kontoret. Planlæg server- eller skyopsætningen, sikkerhedskopierne og hvem der vedligeholder dem.

6. Navngiv dine ejere. En person fra produktion, en fra ingeniør eller IT. Et MES-projekt uden navngivne ejere bliver alles deltidsjob og ingens prioritet.

Og hvis du ikke integrerer endnu, men planlægger en ny linje eller en udvidelse, så indsæt MES-grænseflader i udstyrskravene nu. Det ene afsnit i købsspecifikationen er meget billigere end en eftermontering senere. Hvis du bygger en EMS-drift og muligheder for vejelinje, er det værd at læse, hvordan du vælger en SMT-linje til en EMS-fabrik, før du låser udstyrslisten. Og hvis du dimensionerer selve linjen, vil guiden til SMT-produktionslinjekonfiguration for forskellige fabriksstørrelser hjælpe dig med at matche maskinlisten til dine faktiske mængder i stedet for til en brochure.

9. FAQ: MES-integration i SMT-produktionslinjer

Understøtter alle SMT-maskiner MES-integration?

Nej, men det gør de fleste moderne maskiner. Udstyr produceret i de seneste år tilbyder næsten altid mindst én datakompatibel grænseflade, såsom SECS/GEM, OPC UA eller IPC-CFX. Ældre maskiner, især dem, der blev bygget, da SMEMA var den eneste standard, tilbyder muligvis ingen datagrænseflade overhovedet. Før du køber en maskine, skal du spørge leverandøren om grænsefladespecifikationen og bekræfte, hvilke protokoller der understøttes, og hvilke data de leverer. Det er et fem-minutters spørgsmål, der beskytter hele værdien af ​​dit MES-projekt.

Hvor lang tid tager MES-integration på en SMT-linje?

For en linje med moderne interface-udstyrede maskiner skal du forvente flere uger til et par måneder. Selve maskinforbindelserne er sjældent flaskehalsen. Tiden går til dataforberedelse, processtandardisering og træning. En fuld multi-line fabriksudrulning tager typisk længere tid, ofte seks måneder til et år, afhængigt af hvor rene dine stamdata er i starten. Enhver, der lover en præcis tidslinje, før de ser på dine maskiner og dine data, gætter.

Kan vi tilføje en MES til en ældre SMT-linje?

Ja, og det gør mange fabrikker. Den praktiske tilgang er en gateway eller dataindsamlingsboks, der læser hvad maskinen kan tilbyde og sender det opad. Begrænsningen er dybden: En ældre maskine kan rapportere tællinger og alarmer, men ikke komponentdata pr. Et almindeligt mønster i blandede fabrikker er at køre fuld sporbarhed på nyere linjer og grundlæggende overvågning på ældre, og derefter opgradere efterhånden som udstyr udskiftes. Sæt forventninger i overensstemmelse hermed, og projektet vil ikke skuffe dig.

Vil en MES bremse min produktionslinje?

Nej, ikke når det er sat ordentligt op. Dataindsamlingen kører i baggrunden, asynkront med maskinens cyklus. MES urene; den står ikke i transportbanen. Det, der bremser produktionen, er en klodset udrulning: scanningstrin, der tager for lang tid, terminaler på de forkerte steder eller regler skrevet af folk, der aldrig har stået ved et feeder-stativ. Design arbejdsgangen omkring operatørerne, og linjen kører med fuld hastighed med bedre data, end den nogensinde har haft.

Er en MES det samme som en ERP?

Nej, og forvirringen giver reelle problemer. ERP"en styrer virksomheden: ordrer, indkøb, lagerværdi, økonomi. MES styrer værkstedet i realtid: hvilken maskine kører hvilket job, hvilke ruller blev brugt på hvilke brædder, hvilke alarmer er åbne lige nu. Mange fabrikker starter med en ERP og indser senere, at selve fabrikken er en blind plet. De to systemer er partnere. ERP"en planlægger, MES"en eksekverer og rapporterer tilbage, og ingen af ​​dem fungerer godt ved at foregive at være den anden.

Det er det ærlige billede af MES-integration på en SMT-linje: rigtig arbejde, ægte disciplin og en reel gevinst i sporbarhed, kvalitet og rolige morgener. Hvis du planlægger en ny linje eller opgraderer en eksisterende, så tal med din udstyrsleverandør om datagrænseflader, så tidligt som du taler om hastighed. IKT-teamet bygger og understøtter komplette SMT-linjer til kunder i mere end 70 lande, og vi gennemgår gerne din linjeopsætning og MES-planer sammen. Jo tidligere maskinerne og softwaren er designet til at tale med hinanden, jo nemmere bliver alt efter det.