張繼剛 陸志強
(同濟大學 機械與能源工程學院 上海201804)
近年來提出工業(yè)4.0,智能制造2025規(guī)劃,且隨著人口紅利衰退,自動設備不斷改善以及計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展,制造業(yè)由傳統(tǒng)手工作業(yè)模式向自動化生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化的時機已成熟,但對于制造企業(yè),尤其是勞動力密集型企業(yè),產(chǎn)線設備的特性與產(chǎn)品設計匹配成為企業(yè)轉(zhuǎn)型的一個關鍵問題,且需企業(yè)自行摸索,無前車可鑒[1]。
本文從Q公司自動線實際現(xiàn)狀出發(fā),對自動線光學薄膜組裝過程中出現(xiàn)的靜電吸附問題進行研究,利用工業(yè)工程所學知識進行分析改善,最后將結(jié)果應用于實際產(chǎn)線及產(chǎn)品。
8D方法來源于二戰(zhàn)的“軍事標準1520”用以尋找解決問題,并為美國福特汽車公司所借鑒,應用于汽車制造中,通過此法解決生產(chǎn)制作過程中出現(xiàn)的各種ISSUE[2],實施步驟如圖1所示。
Q公司目前已擁有全自動流水線10條,每條線體月產(chǎn)約100K PCS模組,線體以流水形式呈直線型排列,各站點各自進行本站點裝配工作,可實現(xiàn)從單一原材輸入直至成品模組產(chǎn)出。
各站點均設有報警裝置,一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,即會閃紅燈報警,該站點即會停止運作,需人員排除故障后方可繼續(xù)運行。流水線工位詳見圖2 Q公司自動線工位示意圖。
本文的光學模組組裝主要位于流水背光(BLU)組裝部分,膜片靜電吸附問題主要機種在棱鏡片及反射片,模組常用擴散類薄膜因其本身表面含有粗糙顆粒,膜片不易形成吸附。而其中棱鏡片(LENS)的吸附問題尤為嚴重,因此即以LENS作為主要研究改善對象。
在膜片組裝環(huán)節(jié),自動線使用機械臂結(jié)合真空吸附方式,直接將膜片從料盤吸出后進行組裝。詳見附圖3 自動線FILM吸附方式。
在此工位中,膜片以100PCS為一摞被置于一方形料盤中。機械臂每次吸取一張進行下一階段組裝,但因膜片表面存在靜電,導致同時吸取2張膜片的情況,且隨著靜電量變大,嚴重時可同時吸附3PCS,導致幾臺卡料及拋料,嚴重影響線體TT,造成不必要的物料浪費。機械臂夾取FILM方式和多張吸附問題示意圖,如圖4所示。
針對以上制程中的問題,工廠不斷HL提請相關單位改善。引起上層領導的高度重視,竭力推動此問題的改善。
將2017年5月問題爆發(fā)期膜片拋料數(shù)量及對線體的影響狀況匯成表格,2017年5月上半月拋料數(shù)及線體狀況如表1所示。
目前一條線體一天產(chǎn)能約為3-4K片模塊,其中1片模塊使用2張棱鏡片,拋料率為一日內(nèi)實際拋料數(shù)與投入總棱鏡片數(shù)量比值,并將拋料率制作成折線圖,如圖5所示。
多張表示在同一片模塊中因吸附而多組一張膜片的模塊數(shù)量,宕機數(shù)表示因膜片吸附卡料造成線體膜片組裝單元宕機的次數(shù)。
從圖5可見半月中Q公司膜片拋料率居高不下,最高達4.17%,最低也有2.19%,半月平均不良率3.08%,單張膜片以1.7元計算,多組膜片模塊需要rework取走一張多組裝膜片,加上四周貼附Tape及人工成本按2.5元/張計算。則該條線損失計算公式為:
單線半月:1.7×3084片+87片×2.5=5460.3元
10線一年:5460.3×10×24=1310472元
一年預計損失超131萬,且其中并未計入因宕機造成整條線TT時間拉長,影響線體產(chǎn)出總量,因此此引起公司高度重視,成立改善小組,期望能有效改善吸附拋料問題。
為了避免在分析過程中造成系統(tǒng)性遺漏,無法找到問題的根本原因,此專案采用8D方法,并結(jié)合5M1E分析法,從人、機、料、法、環(huán)、測等方面進行原因排查,對根因采用DOE法進行逐項驗證,找到最佳參數(shù)及方案,最終將改善按統(tǒng)合應用于產(chǎn)線實際生產(chǎn),達到改善的目的。
建立臨時小組:PD、INT、SQE、供應商、ENG
臨時措施:FILM上線前增加臨時消靜電措施。
原因分析:采用魚骨圖(如圖6所示)進行可能原因篩查。
表1所示為問題根因排查項目展開。
表1 問題根因排查項目展開
通過圖6魚骨圖及表1根因展開可以發(fā)現(xiàn),產(chǎn)線存在諸多問題,經(jīng)排查后,將部分低級問題先行改善,余下幾項為造成靜電吸附的主要原因,將逐一對其進行專項改善。
根因1:傳送帶速度,通過DOE實驗結(jié)合靜電棒廠家的產(chǎn)品說明,將膜片清潔傳送帶速度設置成不同檔位(0.2 m/s~1.0 m/s),測試膜片通過靜電棒后殘留靜電值表3,可見隨著速率增加其除電效果將明顯下降,結(jié)合產(chǎn)線TT要求,最終0.4 m/s檔位,同時縮小靜電棒與膜片間距離≤20 mm以內(nèi)。
表2 傳送帶速率靜電值關系
根因2:離子風扇角度及數(shù)量,排查離子風扇角度,使其切實對準膜片入料位置,同時由原1臺離子風扇增加至左右各一臺。
根因3:機械臂行程,因通過實際觀察發(fā)現(xiàn),機械臂下探吸取一張后膜片后會進行上下抖動動作,目的是使第一張已被吸取膜片與料盒中其他膜片分離,但因下抖行程設置過長,使第一張膜片被吸取后又在下探后與料盒中第二章膜片完全貼合,容易將第二張膜片帶起后拋料。因此通過DOE實驗計算,行程/拋料率=最佳參數(shù),將圖7中原1行程縮短至2行程,并由實驗確定2最佳行程,也即最不易帶料的距離,同時將抖動數(shù)由3次變?yōu)?次。
根因4:保護膜材質(zhì),經(jīng)過量測發(fā)現(xiàn)問題保護膜表面粗糙度Ra0.1低于正常品一半,對材質(zhì)進行變更,增加其Ra值至正常水平Ra0.235。
從圖8可以看出變更后因保膜粗糙度增加,膜片間空氣層增加,使機械臂下探導致的真空靜電吸附狀況可有所緩解。
表3 現(xiàn)行保護膜表面粗糙度量測
從圖9可以看出,綜合應用以上各條改善后,實際平均拋料率已從3.08%下降至0.42%,拋料問題已大大改善。
運用工業(yè)工程及QC基本工具解決工廠實際生產(chǎn)問題,便捷有效,能給企業(yè)帶來較好的實際效益。對相關知識也非常值得進一步學習研究。