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富强鑫射出成型工厂生管系统

前言

随着外在经营环境的复杂,企业对外应变能力也要有所提升,才能在快速变动的时代中实时反映市场之需求。对于射出成型业者而言,如何有效的掌握并调度生产资源一直以来都是非常大的问题,其原因乃在于射出成型需结合塑料、模具、射出机与诸多周边系统,生产设备的复杂性造成生产信息的整合不易,且生产线上所需作业员多,容易造成管理上的困难。因此多数的射出成型厂管理者虽极力想追求生产制程的强健性,然事实上却是终日疲于处理生产线相关异常,而相关生产效率却未见显著提升。

以往在生产过程中,发生成型不良时,想寻找问题点却苦无资料可作分析,因此需靠老师傅经验传承解决问题。另一方面,动辄上百台相同规格的射出成型机摆在同一个厂,但个别机台生产效率却有差距,且苦于无法得知真正原因。在管理方面,射出成型机相关信息与生产管理系统之资料整合部份出现断层,须耗费人力做人工资料抄录动作,既无效率又容易出错,这些相关问题到目前为止并无有效的解决方式,对射出成型厂来说,纵使投资购买性能最好的射出机,也不一定能发挥较大的效益。

射出成型工厂生管系统的诞生,改善了许多相关问题。如生产记录的撷取,可以分析成型不良的原因,也可以分析射出机效能差异的真相。

 

射出成型厂现况分析

1.生产层面

目前射出成型厂大都外移大陆,由于人工成本较低,员工人数较多,相对必须面临人员管理问题,且许多工厂都是24小时连续生产,射出机状况往往故障后才能得知,对公司整体营运影响甚大,衍生出的问题大致有下列几点:

 

(1)生产线员工偷懒问题。

(2)成型参数常被作业员任意调整,导致异常发生。

(3)射出成型品质不稳定。

(4)射出机生产状态无法实时得知。

(5)射出机故障原因无法实时判断。

(6)射出机故障维修造成产品无法如期完成与交货。

(7)生产单位管理者须常常待在现场监督,无法执行其它工作。

 

2.管理层面

图一所示为系统作业流程的基本架构,整体架构建置在生产管理系统上,主排程、物料与产能需求规划阶段需与评估与资料回馈阶段作资料联系,以了解实际生产状况,并进行后续相关规划之修正。然而实际状况是许多的资料联系仍须靠人工处理,尤其监督与资料搜集部份更不容易实现,资料不容易达到同步,且容易出错,对管理者来说无疑是一种管理上的阻碍。

大致可归类出以下几点问题:

(1)需用人工记录资料与传达讯息。

(2)资料容易失真。

(3)资料同步不易,无法实时下达正确指示。

(4)资料搜集不易,后续追踪困难。

 

E化管理的趋势

制造业在激烈的全球化竞争环境中,正持续寻求创新技术的应用,使其降低制造成本、提高产品良率与生产效率、提升产品等级;基于这样的需求,制造业纷纷导入信息科技的应用,例如:ERPSCMMES...等系统,高科技制造业也有CIM的应用;这些系统普遍运作于商业层级,企业资源可以有效的管理,但设备的实时信息仍无法快速的整合,这些信息包括有生产的配方管理、品质关联状态的趋势监控、品质异常的讯息、设备操作的纪录、设备运转状态、整厂设备稼动率、产量与生产效率的实时统计;这些信息呈现设备本身的状态以及生产相关的讯息,若能有效的管理并快速的整合到企业层应用系统,那么将更加提升产品制造效率以及整厂设备的控管能力,进而达到制造成本降低与生产效率提升。

 

实例

本文以富强鑫精密工业股份有限公司所开发之射出成型工厂生管系统为例,其功能特性说明如下:

这是一个支持多控制器的设备状态管理系统,透过本系统可实时收集整合设备与生产信息,并可由系统提供参数调整建议,以协助使用者在最短的时间内调整出强健性的参数,有助于减少材料成本的浪费与参数未强健性造成的成品不良,且系统架构支持多种控制器的联机,透过网络的实时远程监控,此外本系统更具有使用弹性,包括有单一IP登入、功能权限控管、设备布置规划、设备群组管理、单机画面版本扩充设定等。

一般工厂接获订单时,系统流程如图一所示。


系统架构 图一:系统作业流程

一、订单:

市场需求接获订单,透过系统产出工单。

 

二、工单

工单可分为三大部份(工单建立、工单状态追踪、工单存盘),从整个工单建立到实际生产状态再到存盘使整个工单作业更一致与方便,让管理更容易。

 

1.工单建立:

建立工单基本资料,方便资料后续追踪,资料内容大致如下。

▓工单编号

▓产品编号、叙述

▓总目标产量

▓总目标天数、交期

▓使用机台信息

▓验收标准设定

 

2.工单状态追踪

与生产信息比对,追踪是否完成工单产量及目前生产数量,资料内容大致如下。

▓目标产量

▓工单/单机目前生产总数

▓工单/单机目前良品数量

▓工单/单机目前不良数量

▓工单/单机目前良率计算

▓工单/单机目前平均生产周期

▓单机目前验收标准差

 

3.工单存盘

所有工单资料作存盘,作为后续查询,资料内容大致如下。

▓目标产量

▓工单生产总数

▓工单良品数量

▓工单不良数量

▓工单良率资料

▓工单平均生产周期

▓各使用机台生产配方

▓各使用机台验收标准差

 

三、生产(专家系统)

一般传统作法必须由较资深有经验的员工进行成型参数调整,调整后参数是否强健性无从得知,且当这资深员工离开会造成其它调整问题,这种作法衍伸问题可归类成以下几点。

1.必须依赖较有经验的员工作参数调整。

2.调整的参数是否最佳无从得知。

3.可能因经验不足造成多余的材料浪费,导致成本增加。

4.参数调整时间长短关系到调整人员的经验。

5.参数调整经验无法文字化,没建立资料传承。

 

为了克服上面的几项缺点开发出专家系统,系统功能如下:

1.参数调整建议值提供

每种塑料特性、模具设计与射出机性能都会影响参数调整,所以参数的调整组合有无限多种,在这些组合中我们透过许多专家的知识与经验,根据一些使用者提供少部分的资料作参数调整建议,即使经验不足的人员也可透过此功能来做到参数调整的动作,调整过程中系统并会显示调整的知识,帮助使用者从中学习以获得专家的知识与经验(图二),目前能处理的不良情形共有13种,分别如下:

(1)短射      (2)喷射现象       (3)溢料毛边       (4)缩水凹陷

(5)溶合线    (6)气泡           (7)焦痕           (8)翘曲变形

(9)流纹      (10)黏膜          (11)银纹          (12)破裂       (13)表面不光泽

 

2.参数强健性搜寻

当一个调整好的参数是可以进行生产的,但是可能会因为其它因素的影响导致不良品数增加,如温度偏差过大、机台磨耗、塑料品质不一等,当参数没做强健性调整时,比较容易受这些影响,以简单的示意图表示,强健性参数调整画面如()所示。


图二:提供参数调整画面 图三:参数强健性画面

3.建立专家知识库:

当使用系统调整参数后会将所有调整过程纪录,可供日后资料的查询与追踪,且专家知识库可进行资料更新,以确保资料的适用性。

 

四、品管(监视功能)

在塑料成型厂一般要取得制造信息是不容易的,但此系统中整合了状态监视功能,了解各射出机运作情形并轻松取得重要的制造信息,在生产过程中可得知实时信息同时做品质管制,有效降低不良品发生率,对于管理者有很大的帮助,操作接口如(图四)所示。

 

五、记录与分析

整个生产过程中,系统自动将所有相关资料做记录以备日后追踪与查询,这有助于异常原因的分析与探讨,记录资料大致如下。

▓设备参数修改记录

▓设备异常状态记录

▓运转参数统计记录

▓制造工单信息记录

▓工单生产状态记录

分析的功能提供了SPC绘图管制(图五),与各射出机的运作状态分析。

经由这系统的流程与功能,更加提升产品制造效率以及整厂设备的控管能力,进而达到制造成本降低与生产效率提升。

 

未来发展趋势

射出成型厂在进行塑料射出成型加工时,为获得所期望的产品品质,往往需先决定适当的加工参数,但因其加工参数众多且复杂,选取时需完全仰赖有经验及技术的操作人员经由数次试误法后才能调整出来,这往往造成许多时间及生产成本上的浪费。此外,在塑料射出成型的每一个阶段都必须考虑到材料性质、模具结构及加工条件,而一个强健性的射出成型加工条件对于射出成型制品是非常重要的,因为它们直接影响成型品的外观与性质,强健性的加工条件设计能减少成型品外观上的缺陷,并且能把产品品质控制在一定的程度,控制产品品质除了可以改善成型品的外观瑕疵,同时也可以改善不均匀收缩、残留应力及翘曲变形等性质上的缺陷。

现有之生管系统已经可以充分扮演监控者的角色,忠实记录生产状况,然而遇到状况时,仍须由人工进行相关调整。未来发展方向是结合专家系统,针对参数强健性、射压讯号、射速讯号特征分析与故障诊断等问题进行自动分析,并由专家系统提出改善建议,这将大大地减低对技术人员操作经验的依赖,操作人员也可透过专家系统获得相关专业知识与经验,达到技术累积与传承之功能。



图四:状态监视画面 图五:SPC管制分析


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