從VIVO到華為 讓人目瞪口呆的“未來SMT智慧工廠”亮相!

語言: CN / TW / HK

vivo 目前在國內和印度分別有 35 條和 8 條自動化 SMT 產線,用來生產手機核心的主機板,由於高度的自動化,M8 車間的員工很少,每條複雜的 SMT 產線只有大概 3 名工人,在遇到少數異常情況時進行人工處理。華為很少公佈其工廠的生產影片,但是其自動化產線,其效率和智慧化程度還是相當高的。在華為雲 IoT 平臺快速構建裝置資產模型和模型的屬性、分析任務的基礎上,藉由圖撲視覺化實現介面化動態配置產線模型。 SMT 數字化工廠平臺已實現智慧化、無程式碼、可配置的工廠數字化管理。不僅能引數化建模和執行分析任務,並且極大降低了開發門檻,縮短開發週期。

畫面的初始化場景,設定了以科幻風格的晶片形式載入,點選晶片可切換至主場景。展示了從微觀到巨集觀世界 HT 的應用呈現。

基於自主研發的 HT 圖形引擎,可快速構建實時資料驅動的工廠裝置和產線模型,為數字孿生提供豐富的視覺化展示形式和效果;而華為雲 IoT 提供了基於物聯網資產模型的資料分析服務,能整合 IoT 資料整合、清洗、儲存、分析,為 IoT 資料開發者提供一站式服務。通過打造 SMT 數字化工廠平臺方案構建手機貼片產線的數字化孿生體,可以提升生產過程、優化製造工程廠商的管理以及質量控制的管理,讓產線的效率得到大大提高。同時,快速實現 IoT 資料價值變現,也幫助企業降低運營成本,讓工廠數字化轉型升級“觸手可及”。

圖撲軟體構建的 3D 視覺化應用層,通過 SMT 虛擬工廠,打通了抽象模型到資料呈現之間的橋樑,賦予以“類/物件“”形式表達的“裝置模型/裝置例項”模擬視覺化的效果。同時,面板資料實時對接華為雲 IoT 基礎平臺,映射了抽象的數字孿生體產線模型,實現了數字模型的資料驅動和互動效果。

裝置建模

對物理世界事物構建數字資產模型時,必須先定義好資產模型,然後再建立資產。一般來說,一個產線有 7 種裝置,我們以其中的印刷機為例,來看一下裝置建模涉及屬性和呈現方式。

左圖:印刷機 OEE 資料

右圖:印刷機業務資料

首先,是屬性的配置。針對於印刷機,定義的三種屬性分別為:

  • 靜態配置屬性:產品理想印刷時長、裝置型號
  • 測量資料屬性:印刷速度、脫模速度、印刷高度
  • 分析任務屬性:時間利用率、效能利用率、合格率、OEE

三種屬性資料通過印刷機“OEE 資料”和“業務資料”的裝置資訊面板實時呈現。

分析任務屬性同時又有以下計算配置:

  • 轉換計算:計算時間利用率、計算效能利用率、計算 OEE 以及判斷溫度狀態
  • 聚合計算:計算實際工作時長、計算實際工作時間、計算合格率
  • 流計算:SMT 場景暫未使用

上圖為所有引數都配備完成之後的完整樣例。在這裡面可以看到大概有 70 個左右的屬性,這些屬性都是模擬了真實產業的一些屬性。

上圖:分析任務的告警邏輯配置

上圖:觸發視覺化告警效果

在互動層面,華為雲 IoT 提供了業務功能的邏輯判斷配置。以印刷機分析任務的“轉換計算”為例,只需要讀取上報的溫度值,並做一個表示式判斷,比如說溫度大於 25,小於 35,那麼就認為是正常溫度,一旦發生告警,華為雲 IoT 平臺就會自動推送告警訊號和對應關鍵資料到圖撲的視覺化應用介面。視覺化介面會通過動態效果實時反饋告警訊號,通過互動點選,使用者可以進一步檢視告警的詳細資訊。

對物理世界事物構建數字資產模型時,必須先定義好資產模型,然後再建立資產。一般來說,一個產線有 7 種裝置,我們以其中的印刷機為例,來看一下裝置建模涉及屬性和呈現方式。例如:印刷機、SPI 檢查機、貼片機、迴流焊、 AOI 檢測裝置等。AGV 小車、攝像頭、消防裝置、空調、電視等所在位置以及對應的裝置實時資料、執行狀態,均可直觀的展示在三維場景之中,通過物聯技術實現場景整體聯動。

數字孿生廠房

產線裝置預覽

作業模擬

產線展示

// 製造資料視覺化

針對行業運營、政企決策需求可通過多維度資料面板展示產線整體的主要資料,基於使用者資料建設執行成果,將枯燥、分散的資料進行圖形化、視覺化化。展示各線體的裝置綜合效率(Overall Equipment Effectiveness,OEE)、時間利用率、效能利用率、產量完成度、直通率、裝置使用率、不良率、物聯連線率等。直觀監測產線裝置狀態、生產質量、庫存資訊等,提高工廠運作決策效率。

一般來說,每一個生產裝置都有自己的理論產能,要實現這一理論產能必須保障沒有任何干擾和質量損耗。OEE 就是用來表現裝置的生產能力相對於理論產能的比率。OEE=[時間利用率]*[效能利用率]*[合格率]*100%,這就是衡量裝置綜合運營效率的一個關鍵指標,也是很多電子製造工廠以及其他類似廠房裡的一個關鍵性指標。一般來說,國內廠家 OEE 的數值都不會太高,一般只有 70%,或者 80%,少的甚至只有 40%左右。

在此基礎上,通過 HT 對圖形化資料面板進行開發,實現資料動態載入效果,更加直觀的將各個圖表資料形成對比,使用者所感受到視覺效果相比較於靜態的圖表資料,可謂是百尺竿頭,更進一步!

// 裝置資訊視覺化

通過對接資料介面實現三維場景裡重點裝置業務資料視覺化,在頁面中展示重點關注裝置狀態,利用不同顏色的裝置數值、圖示代表不同的裝置狀態。並加入智慧預警分析功能,一旦裝置資料超過既定閾值並且歷史資料進行分析研判,將在三維場景內對裝置進行標紅閃爍以呈現告警狀態。由常規的人工巡檢轉換為智慧巡檢,及時瞭解裝置的健康狀態,降低了工廠運作人工成本。

// 室內定位

通過北斗系統和UWB技術定位AGV小車和人員的作業位置,UWB技術具有系統複雜度低,發射訊號功率譜密度低,對通道衰落不敏感,截獲能力低,定位精度高等優點,尤其適用於室內等密集多徑場所的高速無線接入。 HT 還支援對歷史執行軌跡的繪製。通過繪製出歷史軌跡也可幫助管理者具體分析產線佈局的合理性,及時作出相應調整。

// 影片接入

HT 作為基於 HTML5 標準的元件庫,可以無縫結合 HTML5 各項多媒體功能,支援整合各類影片資源形成統一的影片流,可在 2D、3D 態勢地圖上標註攝像頭物件並關聯其影片訊號源,通過場景互動來調取相應監控影片,滿足運維人員對場景進行實時態勢感知、歷史資料回溯比對、應急處理預案等監測需求。

SMT加工工藝在進行貼裝工序的時候,對於貼片機裝置一定要經常進行檢查,如果裝置出現老化,或者一些零器件出現損壞的話,為了保證貼片不會被貼歪,出現高拋料的情況,必須即使對裝置進行修理或者更換新的裝置。進行SMT加工工藝的時候,如果想要保證PCB板焊接的質量,就必須時刻關注迴流焊的工藝引數的設定是否是非常合理的,如果引數設定出現問題,PCB板焊接的質量也就無法得到保證。所以通常情況下,每天必須對爐溫進行兩次測試,最低也要測試一次。只有不斷改進溫度曲線,設定好焊接產品的溫度曲線,才能夠保證加工出來的產品質量。