以下是羅克韋爾自動(dòng)化全球電子裝配業(yè)務(wù)的概覽：

• 每年生產(chǎn) 4000 種獨(dú)特電路板設(shè)計(jì)
• 每日完成 900 萬(wàn)枚元器件貼裝
• 每日形成 2300 萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)
• 每日生產(chǎn) 1.4 萬(wàn)塊面板

我們的特溫斯堡工廠擁有 8 條生產(chǎn)線。特溫斯堡是一家大型生產(chǎn)工廠，與其他工廠一樣，這里存在諸多可能影響生產(chǎn)的關(guān)鍵過(guò)程環(huán)節(jié)。在試點(diǎn)項(xiàng)目中，我們選擇聚焦模版印刷工藝。

了解過(guò)程

模版箔片通過(guò)激光蝕刻形成開(kāi)孔，其下方與電路板精準(zhǔn)對(duì)位。隨后刮刀推動(dòng)焊膏從模版前端移至末端，使焊膏填充開(kāi)孔并沉積附著于電路板。完成印刷后，電路板被傳輸至檢測(cè)工位。下一塊電路板則使用另一把刮刀進(jìn)行反向印刷。該過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)生成性能數(shù)據(jù)。

看似簡(jiǎn)單，實(shí)則復(fù)雜

與其他看似簡(jiǎn)單的制造過(guò)程一樣，模版印刷暗藏復(fù)雜性。首先，模版打印過(guò)程非常復(fù)雜，包含眾多獨(dú)立變量。這使得支持人員難以檢測(cè)模版和刮刀的磨損或性能退化，特別是當(dāng)磨損肉眼難以察覺(jué)時(shí)。其次，過(guò)程起始階段及過(guò)程中的長(zhǎng)時(shí)間暫停會(huì)改變焊膏轉(zhuǎn)移效果，導(dǎo)致難以分析工具的長(zhǎng)期磨損規(guī)律。

此外，較薄或具有特殊涂層的模版壽命各異，進(jìn)一步增加了磨損的不確定性。盡管每個(gè)步驟都生成性能數(shù)據(jù)，但支持人員無(wú)法實(shí)時(shí)采集并分析這些來(lái)自 IT、OT 和工程領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)。

支持人員需要更有效的方法來(lái)收集分析設(shè)備實(shí)時(shí)性能數(shù)據(jù)，并及時(shí)獲知設(shè)備異常或損傷預(yù)警。這正成為我們異常檢測(cè)算法的完美用例，該算法的計(jì)算可在印刷檢測(cè)后數(shù)秒內(nèi)通過(guò) FactoryTalk? DataMosaix? 平臺(tái)完成運(yùn)算與可視化呈現(xiàn)。

我們的項(xiàng)目工程師與軟件團(tuán)隊(duì)采用算法方案應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。他們開(kāi)發(fā)了由羅克韋爾自動(dòng)化擁有的專利異常檢測(cè)算法，該算法可監(jiān)控模版印刷過(guò)程中的工具狀態(tài)，并向支持人員發(fā)送性能數(shù)據(jù)。隨后他們?yōu)樵撍惴ㄌ砑油ㄖδ埽构S人員能實(shí)時(shí)接收異常警報(bào)，無(wú)需進(jìn)行繁瑣的事后分析。

標(biāo)簽與傳感器部署

工程團(tuán)隊(duì)首先為所有模版和刮刀加裝 RFID 標(biāo)簽，并安裝傳感器檢測(cè)臺(tái)架移動(dòng)方向。團(tuán)隊(duì)采集數(shù)據(jù)并將其與通過(guò)現(xiàn)有可編程邏輯控制器 (PLC) 捕獲的印刷電路板序列號(hào)關(guān)聯(lián)。同時(shí)將數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)至具體模版和刮刀，從而獲取關(guān)于異常、缺陷及焊膏檢測(cè)的性能數(shù)據(jù)。

優(yōu)雅的數(shù)據(jù)采集與情境化處理

我們隨后啟用 FactoryTalk? DataMosaix?，這款 SaaS 應(yīng)用程序?qū)Ｓ糜诤Ａ吭紨?shù)據(jù)的多源采集，將其情境化整合至統(tǒng)一平臺(tái)，并為運(yùn)營(yíng)管理團(tuán)隊(duì)提供實(shí)用分析。

為什么選擇 FactoryTalk DataMosaix 進(jìn)行該項(xiàng)目？ 傳統(tǒng) BI 工具無(wú)法提供足夠的數(shù)據(jù)關(guān)系建模能力及實(shí)時(shí)情境化功能。例如，Power BI 需要有人手動(dòng)執(zhí)行分析。

而特溫斯堡工廠此前僅每月執(zhí)行一次分析。借助 FactoryTalk? DataMosaix?，分析可實(shí)時(shí)完成，滿足工廠人員對(duì)即時(shí)性能異常通知的需求。

此外，F(xiàn)actoryTalk? DataMosaix? 能追蹤刮刀與模版在廠區(qū)內(nèi)移動(dòng)的全生命周期。傳統(tǒng)模式下，模版在某條產(chǎn)線使用時(shí)數(shù)據(jù)被記錄，但后期調(diào)至其他產(chǎn)線后，其歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)往往被忽略，增加了人員遺漏潛在性能問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。

使用 FactoryTalk DataMosaix，我們將數(shù)據(jù)繪制成設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)圖表。羅克韋爾自動(dòng)化軟件架構(gòu)師 Kai Lin 表示：“這種分析方法為產(chǎn)線性能評(píng)估提供了真正優(yōu)雅的解決方案。” “能清晰反映產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)的趨勢(shì)變化。”

團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)警報(bào)

團(tuán)隊(duì)最終在 Microsoft Teams 上創(chuàng)建預(yù)警頻道，全廠人員均可訂閱并接收設(shè)備異常實(shí)時(shí)通知。雖然可通過(guò)多種方式生成警報(bào)，但團(tuán)隊(duì)選擇使用 Microsoft Teams，因其已是現(xiàn)有辦公系統(tǒng)。

以下是該過(guò)程的工作方式。當(dāng)焊膏檢測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)電路板問(wèn)題時(shí)，操作員需手動(dòng)檢查或清潔，導(dǎo)致延誤或判斷失誤。如今，通過(guò)監(jiān)控刮刀與模版等工具設(shè)備的性能，算法會(huì)在板件故障率異常升高時(shí)觸發(fā)警報(bào)，提示操作員暫停作業(yè)并立即調(diào)查。

得益于實(shí)施的解決方案，操作員能快速定位故障設(shè)備，而以往的生產(chǎn)環(huán)境特性使根本原因難以追溯。

現(xiàn)在到了驗(yàn)證方案成效的時(shí)刻了。該工廠于 2023 年末正式啟用算法、FactoryTalk? DataMosaix? 及 Microsoft Teams 項(xiàng)目，并進(jìn)行了約 70 天的數(shù)據(jù)采集。