CN105739462B - 智能即时动态工厂自动化管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能即时动态工厂自动化管理系统，主要由一工单规划单元产生一初始工单，再由一运作信息撷取单元撷取制程中的工作站的运作信息，及由一运作稳定期判断单元记录及计算该连续获得的运作信息后，与一标准差相较并判断该工作站已进入稳定期后，触发该工单规划单元的工单修改模块，该运作状态撷取单元撷取运作信息，并依据该运作信息修改该初始工单的完成时间；如此，本发明可在该工作站执行该初始工单的制程时间内，依照目前操作人员操作该设备的实际运作状况，而更精准预估该工单的完成时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种工厂管理系统，尤指一种即时动态工厂管理系统。
背景技术
为配合生产线的连续性生产，许多工厂设置有MRP系统及/或ERP系统，以提升自动化生产线的生产效率。
如图13所示，生产的工厂组织主要包含有管理阶段、生产阶段及品管阶段，其中在管理阶段视各工厂的需求，通常会编制有研发部、生产管理部、会计部、人资部、信息部及资材部。而生产阶段则通常编制有生技部、生产部、设备部及厂务部，而品管阶段则主要编制品管部。
欲制作一项制品A，会先由MRP系统及ERP系统依据“物料数据”及“生产管制数据”产生第1～N张工单，再分别由第1～N工作站依据对应的工单进行加工制作，并将完成制品A交由品管人员抽样检查后入仓或出货，同时该工作站的操作人员会在完成其负责的工单后，填写纸本的生产日报表，并交回管理阶段的特定部门，以将该操作人员生产该制品A的该工作站工单的生产日报表输入至MRP系统或ERP系统，并予以记录备查。
于上述制作制品A的制程期间，突遇某个工作站于制程中发生异常(如设备故障、操作人员操作错误等)，假设为第k张工单出制程异常而延宕其完成时间，则必须等待该第k张工单完成后，才由负责该工单的操作员缴回纸本的生产日报表，再等待管理阶段的特定部门的人员输回MRP系统或ERP系统，如此该MRP系统或ERP系统才能得知该第k张工单的制程异常；否则MRP系统或 ERP系统无法得知工作站现场的讯息。顶多由生产阶段的各部门人员自行横向联系，令接续的工单尽可能地在可接受的时间内被完成。
再者，虽然MRP系统或ERP系统可依据各制程站的回报的生产日报表，统计各操作人员的学习曲线，并依据该学习曲线作为规划下次该工作站制作相同制品部件时，预估该工单的预定完成工时，但由于仍无法及时且全面掌握生产部于当时制程的状状况，且依赖生产部操作人员临时反应的比重仍高，一旦操作人员发生操作上疏漏或由尚不熟悉操作流程的新进操作人员操作，即直接降低整条生产线的制程效率，而相对垫高生产成本。
此外，在制品的良率提升方面，通常先以实验批次的方式，经过多次工单及多次制程参数调整后，才能获得高良率的最佳制程参数，惟如此作法相当费时且搜集比对过程存在盲点；换言之，目前各工作站于并无法于生产作业同时收集对应制程参数。
除上述人员及工作站设备的问题外，工厂尚有内部与外部工作环境因素影响生产效率，例如若工厂对于生产时所产生的废气、废液排放前的监控松散，一旦造成环安问题则容易于遇安检未通过而遭勒令停产。因此，工厂的生产管理有待进一步改进，以协助该工厂改善其生产管理方式，以及即时监控环保、卫生及劳工安全等设施。
发明内容
有鉴于上述既有工厂管理系统的缺点，本发明主要目的是提供一种即时动态工厂管理系统，减少生产异常导致生产效率降低的状况。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该智能即时动态工厂自动化管理系统包含有：
一工单规划单元，产生一初始工单，并提供一工单修改模块；
至少一运作信息撷取单元，连结至该工单规划单元，且于制作各该初始工单的制程期间内，连续撷取制作各该初始工单的工作站的至少一种运作信息；
一运作稳定期判断单元，连结至该运作信息撷取单元及该工单规划单元，以连续获得该工作站的该至少一种运作信息，并记录及计算该连续获得的运作信息后，与该初始工单的一标准差相较，判断该工作站已进入稳定期后，触发该工单规划单元的工单修改模块；
上述该工单规划单元的该工单修改模块自该运作状态撷取单元撷取运作信息，并依据该运作信息修改该初始工单的完成时间。
上述本发明主要在各初始工单由其负责的工作站开始制作后，撷取产生中的该工作站的运作信息，以及同时获得该工作站制作该工单的运作信息并据以判断该工作站的稳定期，如该稳定期提早出现，则代表目前操作人员效率佳，依据稳定期的运作信息修改缩短该初始工单的完成时间；反之，如该稳定期延迟出现，则代表目前操作人员效率差或为新进操作人员，依据稳定期的运作信息修改增长该初始工单的完成时间；如此，当本系统应用于连续性生产线，接续该工单之后的工单可依序自动调整其预估完成时间，可排除因操作人员的人为因素所造成工单完成延误，提高工厂的生产效率，降低生产成本。
本发明次一目的是提供一种可立即通报制程异常，加速异常排除效率的智能即时动态工厂自动化管理系统。
欲达上述目的所使用主要技术手段是令该智能即时动态工厂自动化管理系统进一步包含有：
一运作状态图形产生单元，连结至该至少一运作状态撷取单元，以连续获得各该至少一工作站的运作信息，该运作信息为各部件的完成时间，并取二相邻部件的完成时间的时间差作为纵轴的数值，时间为横轴的数值，绘制一运作状态图形；及
多个异常警示单元，可设置于工厂各阶段的部门，各异常警示单元于前运作状态图形的纵轴数值超过一预设异常时间，即产生一异常警示。
上述本发明的运作状态图形绘制单元所绘制出的运作状态图形，由于取该工作站前、后完成部件时间的时间差为纵轴数值，一旦前、后完成部件时间的时间间隔太长，则容易由该运作状态图形显现，亦有助于工厂各阶段的部门于获得异常警示时，找到异常发生的时间，快速进行排除。
本发明再一目的是提供一种提供公平考核操作人员绩效的即时动态工厂管理系统。
欲达上述目的所提供的主要技术手段是令该即时动态工厂管理系统进一步包含有一绩效考核数据收集单元，撷取该生产相关人员于一考核期间内，各工单在制程期间的稳定期的平均部件完成时间、各制程的异常频率及制程异常的排除时间，进行考核。
上述本发明借助撷取各工作站的运作信息，可反应操作工作站的操作人员的工作能力，当各工作站的制程异常发生，记录自异常发生至排除的时间，亦可纳入操作人员及/或厂务人员的考核；由于该些数据均由实际工作状况反应而得，避免传统主管凭工作印象打考绩的不公平现象。
上述本发明经由一生产作业人员或生产设备所在位置的与生产相关的作业参数、其他的作业参数(如作业环境数据、作业环境外部环境数据等)的运作信息撷取单元等，经过数据收集、归类、整理、运算最终以图表的方式输出呈现，产生多个以单一生产单元为基础而产生的全厂生产相关即时及长期预估管理图表。
附图说明
图1为本发明即时动态工厂管理系统的第一较佳实施例的方块图。
图2A至图2C为本发明应用于不同设备及手工生产线的示意图。
图3A、3B为本发明单一设备由不同操作人员的学习曲线图。
图4A至图4C为本发明初始工单及修改后工单的完成时间示意图。
图5为本发明即时动态工厂管理系统的第二较佳实施例的方块图。
图6为本发明整合于一MRP系统及/或ERP系统的工单管理流程图。
图7为本发明即时动态工厂管理系统应用于连续性生产线的示意图。
图8为本发明即时动态工厂管理系统的第三较佳实施例的方块图。
图9为本发明即时动态工厂管理系统的第四较佳实施例的方块图。
图10A为本发明撷取设备于制程中的运作信息统计图。
图10B为本发明转换图10A为一运作状态图。
图11为本发明一工作履历表的示意图。
图12为本发明排除制程异常的流程图。
图13为既有工厂工单制程示意图。
其中，附图标记：
10、10a、10b智能即时动态工厂自动化管理系统
11工单规划单元 111工单修改模块
12运作信息撷取单元 13运作稳定期判断单元
14运作状态图形产生单元 15异常警示单元
16绩效考核数据收集单元 20ERP系统
21工单规划模块 22运作稳定期判断模块
30设备 30a设备
30b手工生产线 31动作检知器
40制品 50生产履历表
具体实施方式
本发明提出一种智能即时动态工厂自动化管理系统，可应用于工厂中的单机生产(如射出成型设备)或手动生产的非连续性生产线，亦可应用于连续性生产线(如印刷电路板的印刷、烘烤、蚀刻等连续制程)。
首先请参阅图1所示，为本发明智能即时动态工厂自动化管理系统10应用于一工厂里的单一设备30的实施例，该智能即时动态工厂自动化管理系统10 包含有一工单规划单元11、一运作信息撷取单元12及一运作稳定期判断单元 13。工厂的管理人员依目前欲生产的制品设定好相关生产信息后，由该工单规划单元11依据该相关生产信息产生一初始工单，供设备操作人员依该初始工单内容进行制品40或制品部件的生产。该工单规划单元11另提供有一工单修改模块111，可针对该初始工单进行修改，并重新产生修改后的工单。
请同时参阅图1及图2A，上述运作信息撷取单元12连结至该工单规划单元 11，且连续撷取该设备30于制程过程中的至少一种运作信息。目前以设备30 为例，已具备有至少一动作检知器31，以检知设备30各结构的运作状态(如夹治具)，本发明的运作信息撷取单元12可与该至少一动作检知器31连接后，将该至少一动作检知器31的检知信号转换为运作信息后输出或储存。另外，如图 2B及图2C所示，本发明的运作信息撷取单元12亦可配合连结外装的至少一动作检知器31，该至少一动作检知器31可装设于非自动化传统设备30a或手工生产线30b，以检知传统设备30a的进料口或出口，获得制品40完成时间，或检知该手工生产线30b的置物处，同样获得制品40于操作人员组装完成制品40后的完成时间。该动作检知器31可为红外线遮断器、超音波感应器或其类似可检知物品的感测器等。进一步而言，该运作信息撷取单元可设定有数个不同循环动作的时间差来收集不同的运作信息，例如针对其中一动作检知器31以每5分钟一次的频率收集运作信息，而针对另一动作检知器31以每10分钟一次的频率来收集运作信息，以对不同作业者或不同设备来设定相对应的信息收集频率。
再请参阅图1及图3A至图3B所示，上述运作稳定期判断单元13连结至该运作信息撷取单元12及该工单规划单元11，以连续获得该设备30的该至少一种运作信息，并记录及计算该连续获得的运作信息后，与该初始工单的一标准差相较。如图 3A及图3B所示，该设备由二位不同操作人员A、B操作后，在不同制程时间分别连续获得运作信息，并将其绘制成二条学习曲线L1、L2及经验曲线L1-1、L2-1。假设各该运作信息是各制品的完成时间，则由此二条学习曲线L1、L2 可知，其中一位操作人员B操作该设备时，该设备较早进入稳定期，而另一位操作人员A操作该设备的稳定期出现较晚。该运作稳定期判断单元13主要判断前后制品的完成时间差相近，代表目前设备30已进入稳定期，此时设备30仍处于执行该初始工单的制程时间内，故该运作稳定期判断单元13触发该工单规划单元11的工单修改模块111。请配合参阅图4A至4C所示，在此同时，该工单修改模块111即自该运作信息撷取单元12撷取目前运作信息，即撷取该设备30于稳定期的各制品完成时间Ts1、Ts2或复数制品完成时间总合再取平均的平均完成时间Ts1、Ts2，并依据该制品完成时间预估剰余制品个数的完成时间，将该初始工单预计完成N个制品的完成时间(Tp＝Td*N)，修改为TP1＝Ts1*(N-k)或 TP2＝Ts2*(N-k)；其中k为稳定期之前完成的制品个数。如此，本发明即可在该设备执行该初始工单的制程时间内，依照目前操作人员操作该设备的实际运作状况，而更精准预估该工单的完成时间。
请参阅图5所示，上述的工单规划单元11及一运作稳定期判断单元13亦可整合于一MRP系统及/或ERP系统20，成为MRP系统及/或ERP系统20的功能模块，即工单规划模块21及一运作稳定期判断模块22。该运作信息撷取单元12 亦可配合设置一数据库DB，将设备30的运作信息储存该数据库DB中，由该 MRP系统及/或ERP系统20周期性读取该设备30的运作信息，并同样在该设备 30执行该初始工单的制程时间内，依照该设备30的运作信息，精准预估该工单的完成时间。请配合参阅图6所示，为该MRP系统及/或ERP系统即时动态管理该初始工单完成时间的流程图，首先由工单规划模块21产生一初始工单S10，再自该数据库中读取或由已完成部件读取该设备的周期性即时运作信息S11，并由该运作稳定期判断模块22比较该运作信息与该标准差的差异，意即，各制品完成时间是否落入该标准差的范围中S12，若是，则代表该设备进入稳定期，并接着自该数据库中或由已完成部件读取该设备于稳定期中一个制品的完成时间，或数个制品的完成时间加总后取平均获得平均完成时间S13，再以完成时间或平均完成时间计算尚未制作的制品个数的完成时间S14。
以下再进一步说明本发明的即时动态工厂管理系统应用于一连续式生产的工厂的实施例，请参阅图7所示，该工厂组织主要包含有管理阶段、生产阶段及品管阶段，其中在管理阶段视各工厂的需求，通常会编制有研发部、生产管理部、会计部、人资部、信息部及资材部。而生产阶段则通常编制有生技部、生产部、设备部及厂务部，而品管阶段则主要编制品管部。
请配合参阅图8所示，本实施例的即时动态工厂管理系统10a包含有一工单规划单元11、多个运作信息撷取单元12及一运作稳定期判断单元13。工厂的管理阶段的其中一部份的管理人员可依目前欲生产的制品设定好相关生产信息后，由该工单规划单元11依据该相关生产信息产生多个初始工单，供连续式生产的多道工作站1～N的设备操作人员依对应的初始工单内容进行制品的生产。该工单规划单元11同样提供有一工单修改模块111，可针对各该初始工单进行修改，并重新产生修改后的工单。
上述多个运作信息撷取单元12连结至该工单规划单元11，以分别连续撷取该对应工作站于制程中的至少一种运作信息，可为设备或手工组装，以下以设备为例说明之。因此，该工单规划单元11即可获得各设备30的即时运作信息。上述运作稳定期判断单元13连结至该多个运作信息撷取单元12及该工单规划单元11，以获得各设备30的即时运作信息。以一条连续性生产线的多道工作站 1～N为例，当该运作稳定期判断第一工作站1的设备30已进入稳定期时，即触发该工单规划单元11的工单修改模块111，修改对应该设备30的初始工单的完成时间，并据以同时修改第二道工作站2至最后一道工作站N的对应工单的完成时间；如此，本发明即可在各条连续性生产线的各工作站1～N运作期间，调整正在运作工作站与接续其后的工作站的具体完成时间。当各工作站的设备运作顺利，则本发明可减少各工作站等待时间，进而提高整条生产线的生产效率；如若其中一工作站突遇故障，接续其后的工作站的初始工单会被即时修改，避免待机过久。
诚如上述所述，工厂突遇设备故障或人为操作疏失造成停产，直接冲击对工厂整体生产效率。因此，如图9所示，本发明的即时动态工厂管理系统10b 进一步包含有一运作状态图形产生单元14及多个异常警示单元15。该运作状态图形产生单元14连结至各该运作信息撷取单元12，以连续获得各该工作站的设备30运作信息，由于各设备30的运作信息为各制品或制品部件的完成时间，故可取二相邻制品或制品部件的完成时间(如图10A)的时间差作为纵轴的数值，时间为横轴的数值，绘制一运作状态图形，如图10B所示，显示此一运作状态图形，一旦前、后完成部件时间的时间间隔太长，则容易由该运作状态图形显现，亦有助于工厂各阶段的部门于获得异常警示时，找到异常发生的时间，快速进行排除。
上述多个异常警示单元15则可设置于工厂各阶段的部门，如图7所示，各异常警示单元15于前运作状态图形的纵轴数值超过一预设异常时间，即产生一异常警示，例如以一显示器显示红色标记(斜线所示)。举例来说，该设备出现制程异常的原因不外乎有属生技部负责的前端加工异常或生产模治具异常、品管部负责的前端加工异常或原料异常/错料或连续产出整批异常、设备部负责的设备设备异常或制损率异常、厂务部负责的水或气或化或电供应异常或环境其他影响品质异常、资材部负责的供料异常或原料异常/错料等。故当某一设备的该运作状态图形上出现突出点，代表该设备于稳定期后送出已烘烤的前、后基板时间差距太远，为制程异常。此时，该管理阶段的研发部、品管阶段的品管部、生产阶段的生技术、生产部、设备部或厂务部的异常警示单元会发出警示，而及时进行横向联系制程异常的了解。
欲加速各工作站的制程异常排除，可进一步将设备的环境参数予以检知后输出至数据库DB，与同制程的制品或制品部件的完成时间一并储存。意即，各设备30进一步设置有不同环境检知器，包含有温度检知器、压力检知器、浓度检知器等，于该运作信息撷取单元撷取各机的运作信息时，一并撷取该设备制程中的环境参数，并可进一步与操作人员、设备型号归纳为该初始工单的一生产履历表50，如图11所示，以供备查。因此，当各相关部份人员于检视该运作状态图形上出现突出点，或收到异常警示，可自该数据库中撷取该制程异常的设备的生产履历，并由该突出点的时间读取该时间点的制程参数，快速判断是否因制程参数的异常而造成该制程异常。
此外，除各部门藉由异常警示单元发出异常警示而主动检视责属工作范围是否异常外，如图12所示，亦可汇整一异常排除流程，即当出现制程异常S20 时，由生产部的操作人员进行异常原因确认及初步制程异常排除S21，再由品管部依据排除后生产的制品S22或制品部份，依据品管检验标准判断是否需停机S23，若需停机S24，则由品管单位协调各部门协商对策，再次进行制程异常排除S25，待确定排除后再上线生产，并记录制程异常原因及排除对策，通常将制程异常原因、排除对策及排除人员储存于该设备的数据库DB，或输入MRP 系统及/或ERP系统(若有)，以利后续查询用。
再者，藉由该运作信息撷取单元12所获得的信息，可产生日报表、月报表、人机负荷表、产品人机负荷表、产品在线状况图等。日报表中可包含各作业员的生产日报表及各机台稼动日报表，而依据该等日报表可判断各作业员有效作业率、作业稳定率、及比较各作业员对各产品的平均工时。月报表中可包含各作业员的生产月报表及各机台稼动月报表、各机台利用率月报表、及各作业员每月实际生产工时月报表。进一步而言，可据此预估各机台、各模夹具、设备零件、设备损耗品的损耗率。
由于工厂主管于考核其所属部门员工的绩效仍有主观的工作印象分数，难谓公平；因此，如图9所示，本发明即时动态工厂管理系统10b可进一步将上述与生产作业直接相关的人员，于生产当时或制程异常排除后记录的各种数据予以储存，并提供一绩效考核数据收集单元16，以撷取该生产相关人员于一考核期间内，各工单在制程期间的稳定期的平均部件完成时间、各制程的异常频率及制程异常的排除时间，进行考核。具体而言，该绩效考核数据收集单元16 于一考核期间内，至各该数据库撷取各操作人员于稳定期的平均部件完成时间、各制程的异常频率及制程异常的排除时间，进行考核。绩效考核中可针对作业员、各设备维护状况、设备点检准时、厂务换线准时误差时间、技术人员、 IPQC点检准时月绩效等进行绩效考核。
进一步而言，可再针对生产相同产品时，不同作业员的绩效分析、或不同机台的绩效分析，并对各产品生命周期进行分析，针对各种异常情况、设备停机进行分析，模夹治具架设时间及生命周期进行分析。
综上所述，本发明工厂自动化管理系统具有以下数项优点：
1.提高工厂的生产效率，降低生产成本：判断各该工作站的稳定期后，于制程期间内依照实际制品或制品部件完成时间，准确预估该工作站完成该工单的时间，排除因操作人员的人为因素所造成工单完成延误。
2.立即通报制程异常，提高制程异常排除效率：当前、后完成部件时间的时间间隔太长，该工作站的设备的运作状态图形会出现明显的突出点，亦有助于工厂各阶段的部门快速注意该设备的制程异常。
3.快速排除制程异常：同时检知各工作站设备的环境参数，当制程异常警示发生后，可以当制程异常间点撷取当时的环境参数，由环境参数排除是否为设备异常引发的制程异常。
4.提供数据化的公平考核制度：于一考核期间内，各工单在制程期间的稳定期的平均部件完成时间、各制程的异常频率及制程异常的排除时间，进行考核。
Claims (10)
1.一种智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，包括：
一工单规划单元，产生至少一初始工单，并提供一工单修改模块；
至少一运作信息撷取单元，连结至该工单规划单元，且于制作各该初始工单的制程期间内，连续撷取制作各该初始工单的工作站的至少一种运作信息；
一运作稳定期判断单元，连结至该运作信息撷取单元及该工单规划单元，以连续获得各该工作站的该至少一种运作信息，并记录及计算该连续获得的运作信息后，与该初始工单的一标准差相较，判断该工作站已进入稳定期后，触发该工单规划单元的工单修改模块；
上述该工单规划单元的该工单修改模块自该运作状态撷取单元撷取运作信息，并依据该运作信息修改该初始工单的完成时间。
2.如权利要求1所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，该工单规划单元对应一连续式生产线产生多个接续式初始工单，且当该工单修改模块修改其中之一的初始工单的完成时间，该工单修改模块一并修改接续于该修改初始工单之后的初始工单完成时间。
3.如权利要求1或2所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，进一步包含有：
一运作状态图形产生单元，连结至该至少一运作状态撷取单元，以连续获得各该至少一工作站的运作信息，该运作信息为各部件的完成时间，并取二相邻部件的完成时间的时间差作为纵轴的数值，时间为横轴的数值，绘制一运作状态图形；及
多个异常警示单元，供设置于一工厂各阶段的部门，各异常警示单元于前运作状态图形的纵轴数值超过一预设异常时间，即产生一异常警示。
4.如权利要求3所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，各该至少一运作信息撷取单元设置一数据库，以储存所撷取对应工作站的运作信息。
5.如权利要求4所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，各该至少一运作信息撷取单元的数据库进一步储存所撷取对应工作站的环境参数。
6.如权利要求5所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，各该至少一运作信息撷取单元的数据库进一步储存所撷取对应工作站的设备型号及操作人员。
7.如权利要求6所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，将该运作信息、环境参数、设备型号及操作人员制成一生产履历。
8.如权利要求7所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，各该至少一运作信息撷取单元的数据库储存制程异常原因、排除对策及排除人员。
9.如权利要求8所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，进一步包含有一绩效考核数据收集单元，该绩效考核数据收集单元于一考核期间内，至各该数据库撷取各操作人员于稳定期的平均部件完成时间、各制程的异常频率及制程异常的排除时间，进行考核。
10.如权利要求1或2所述的智能即时动态工厂自动化管理系统，其特征在于，该工单规划单元及该运作稳定期判断单元整合于一MRP系统及/或ERP系统，该MRP系统及/或ERP系统包含有一工单规划模块及一运作稳定期判断模块。
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