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无极3主管换线之战:从分钟级到秒级

点击: 次  来源:未知 时间:2020-01-11

很多人喜欢看F1方程式赛车,喜欢赛场上风驰电掣、分秒必争的快,而无极3主管的目光总是被另一种“快”所吸引——换得快。赛车从进维修站起,到完成四个轮胎更换、加油等动作,再到飞驰而出,整个过程只需几秒!

                 

最近这一年,萦绕在我们脑海中的也是“快”:怎么“快速换线”,能达到F1维修进站一样快速、准确、高效?“快速换线”对大多数人来讲很陌生,但在制造领域是一件很关键的事。

同一条生产线上,从生产A产品切换到生产B产品,有些东西要换掉才能满足生产,比如原材料、工装夹具、设备程序等等。几年前,生产的换线时间常常以小时计,经过多年的持续改进,许多环节换线时间已经降到原来的三分之一。但随着公司生产的产品品种越来越多,部分生产线每天换线高达十余次,光换线时间就得三四个小时,这是极大的成本浪费,也满足不了新需求下的生产要求。

在这样的背景下,2019年年初制造工程部成立了TPM(Total Productive Maintenance)快速换线能力研究项目,在精益生产推进的辅导下,设备、车间、工艺、质量等部门都参与其中,向一个节拍时间内完成换线发起挑战。

 

20°C温差的困境

我们第一波攻关的改进课题是N产品的波峰焊快速换线,由汪工组织项目运作。波峰焊是一种将插件物料进行上锡焊接的设备,类似于一个烤箱。焊接过程中,不同产品对炉温的要求不一样,有的要求炉温高,有的要求低。波峰焊升温时间长,降温耗时更长,导致换线时间需要十几分钟。

6月初,我们启动了讨论会议。因为针对的产品是同一个系列,单板和元器件相似度达到90%,所以我们认为统一炉温温度这事儿很容易搞定。

然而,当大家把相关信息调查清楚后,我们迎来了第一次当头棒喝!在需要分析的数十个产品中,预热温度分为两种:X°C和Y°C。Y比X高20°C。其中,X°C这一类有温敏器件,工艺规程要求温敏器件过波峰炉的温度不能超过X°C,不然会被“烤焦”;Y°C的没有温敏器件,但若低于这个温度,又“烤不熟”。这时所有人都沉默了。在传统观念里,温敏器件工艺参数是产品性能和可靠性的保障,是一个红线,容不得半点失误。

可是,若绕不过这个坎,波峰焊实现快速换线无疑是空谈。幸而,在我们迷茫的时候,精益专家阿斋在一次改进会议上指出研究方向:“这个参数的设定是哪里来的?什么时候制定的标准?事实上是否是这个温度?器件表面与预热温度是一回事吗?”带着这些疑问,大家的心逐渐稳定下来,重新回归到生产现场分析数据。

经过大量的数据筛选后,我们发现限制炉温不能超过X°C的温敏器件只有一个——LED。不对劲啊,LED的温度限制怎么会那么低呢?沿着这个方向,一方面我们请MQE(物料质量工程师)提供了相应的技术规格书,进一步确认事实情况。另一方面,我们把实际的测温板找出来,进行实际验证。在现有工艺条件下,温度数据是怎么样的?涂工在这方面很有权威,当天就带领着小组的人进行了炉温验证,分析在两种工艺条件下,相应的温敏器件参数、焊接效果等。

      第二天的项目组会议上明确了两个结论,一是LED器件规格书上确实写了器件的表面温度不能超过X℃;二是昨天验证结果出来了,预热温度即使升到Y℃,器件表面温度也没有超过X°C。

当这个结论整理出来后,大家并没有想象中的欢快与喜悦,都皱着眉头陷入沉思。按照以往的做法,每一个产品编码在制定加工工艺条件时,常常优先考虑本编码的条件,如果有不同的条件则不能使用相同参数。所以,之前的设定非要分成两个不同的工艺条件,没有用Y℃进行X°C的单板加工的验证。另外,温敏器件的温度设定在制程中是重点参数,我们调查发现已经优先满足加工要求了,因此,所谓温敏器件的参数限制就固化了大家的思维!研讨会上,一直处于压力状态下的珂民发言道“我们之前陷入惯性思维的怪圈,钻进温敏器件参数研究的死胡同走不出来,现在回过头来看,合着那是白忙乎了一场啊?”这句话彻底把大家逗乐了,大家在笑颜中诉说着这几天因为温敏器件带来的困扰。

虽然初步验证结果良好,但是制程条件的要求必须严谨执行。为此,改善小组再次进行了工艺试验,经过5天×10小时的现场蹲点,跟踪新方案对产品的影响,最终验证的数据表明,的确可以用Y°C的条件进行生产,产品加工也未发生缺陷。至此,项目组将此数据进行整理并申报行管部门进行长期的验证,以保证推广落地。就这样,当炉温统一的主要矛盾解决后,其它问题也按计划完成,换线时间从上千秒降至几十秒,实现波峰焊快速换线能力研究的挑战目标。

改进如果只停留在担心、想象、浮于表面,就会自己把自己吓倒。很多事情不能想当然,要了解现状,探讨事物机理,边想、边调查、边动手尝试才是我们的改进守则。

 
 

从6分钟到60秒

“过程分析出来了,ICT(内电路测试,in-circuit testing)换线需要369秒,共计25项作业内容,包括步行时间、手动作业时间、自动运行时间。”大千向项目组汇报着近期ICT换线时间现状的调查结果,这与我们的改进目标存在很大差距。

ICT设备就像一位严苛的“老师”,检查PCB(电路板)在前端生产过程中,是否把器件正确、有效地连接好了,保障产品加工质量。369秒的换线时间,严重影响了测试效率。我们通过换线动作线内外剥离、取消ICT挡板等措施,将换线时间缩短至108秒;另外,通过ICT程序加载项目优化,缩短到了82秒……但到82秒时我们陷入了困境,传统思维已经难以进一步改善了。

唯有跳出思维限制,打破现有设备结构设计,从另一个角度突破性思考,重新构建设备形态。

两天后,为了深度研究ICT设备机理,我们协调到一台实验设备并放到改善道场,由项目负责人胡工带领项目组成员对设备物理结构进行拆解,分析ICT设备的每个构件。在拆解后,我们发现硬件由两大部分组成:设备本体和测试夹具。单纯从换线角度观察,需要更换的就是测试夹具。

不同的电路板布局不一样,需要用到不同的夹具,原有夹具的针板、载板、固定框等都是绑定在一起的。


ICT
夹具

 

测试夹具最小的重量约30KG,最大的达到50KG,一个人已经无法进行搬运操作,需要多人紧密配合方可。这就很费人,也很耗时。如果还是整个夹具做切换,再怎么改进都达不到预期目标,所以我们想到了“化整为零”的方法。

我们把夹具的部件逐一拆开,分析哪些地方是一样的,哪些是不一样的。相同的地方固定下来,仅对不相同的地方进行切换。尤其是夹具每次都需要两人共同操作,能否考虑换成轨道式的,让产品在上面跑?

为此,我们进行了一个下午的头脑风暴,大家除了兴奋,看不出丝毫的疲惫,最终几个“拦路虎”的问题也有了明确的方案。其中,重点聚焦在夹具形态重组,改善方向是实现夹具由真空开合式变成上下气压式,那么换线时只需考虑更换压棒板和针板即可,而不需要整个夹具进行更换。同时,将接口板与针板合一,减去大量的人工绕线作业内容。

就这样,我们花费了接近一周的时间进行方案模拟,验证期间实现ICT换线时间缩短至60秒以内。我们实现了新设备轨道自动传送、上下模独立分开、针板绕线没有了……最重要的是设备尺寸居然比预期缩小20%,这样成本更便宜,有利于发外到EMS生产。看到大家动手做出来的杰作,阿辉一脸激动地说道“大千,设备方案已经健全,就等着落地啦”。

“肯定没问题!”,大千洋溢着自信的微笑。

快速换线能力研究项目经过近半年的持续钻研,在生产现场建设了3个样板点,换线时间每条线可节省5800分钟/月,有效地为业务连续性保驾护航。

然而,改进没有终点。无极3主管将坚定不移地走在持续改进的道路上,继续追求全流程“无感知换线”的梦想!