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美國航空器零組件制造商Nordam集團運用RFID技術(shù)鑄造新模具

2009-02-04 13:55 RFID公領(lǐng)域應用推動辦公室

導讀:近年來,RFID已成為最有用的技術(shù),Nordam集團使用ISO18000-6B被動式UHF標簽在400種以上的模具,期望借由RFID追蹤每組模具的位置及被使用的次數(shù),以提升制造模具的識別度及能力。

  當2007年8月6日美國奧克拉荷馬州的航空器零組件制造商Nordam集團正式運用RFID于切割技術(shù)后,切割模具就不再困擾該公司,即便是使用線上制造模具來生產(chǎn)飛航器關(guān)鍵組件。 Nordam集團的內(nèi)裝及結(jié)構(gòu)部門生產(chǎn)航空器內(nèi)裝所需的完整組件,供應給包括普通航空業(yè)、商業(yè)航空、商業(yè)及軍方市場等不同的客戶群;其中,部分顧戶提供自身的設計規(guī)范及制圖,大部分的客戶需仰賴Nordam集團提供設計、工程、技術(shù)等專業(yè)技能。 Nordam集團同時提供OEM服務,包括組裝面版、塑膠制品、機艙制造及內(nèi)裝整合。  

    近年來,RFID已成為最有用的技術(shù),該公司使用ISO18000-6B被動式UHF標簽在400種以上的模具,期望借由RFID追蹤每組模具的位置及被使用的次數(shù),以提升制造模具的識別度及能力。利用RFID追蹤及監(jiān)控模組技術(shù)之理念源自于Nordam集團及3M聯(lián)合進行的6個標準差計畫;他們共同分析模組的工作流程,檢視原本屬于高度人力需求的系統(tǒng),以提升效率及生產(chǎn)力。 3M追蹤部門經(jīng)理Bill Weber說,Nordam集團確實藉由3M公司所提供的技術(shù),獲得改進的方法。  

 具組織性的追蹤方法  

 首先,針對現(xiàn)有最耗時的系統(tǒng),檢視為何需耗費大量的人力。 6個標準差的研究計畫證實了他們最初的懷疑-每當工作交替的時候,工作人員需要6-30分鐘找尋其所需的模具。在缺乏具組織性的追蹤方法下,完全仰賴工人的記憶和視覺來定位及回復特定的模具,因而每天耗費許多時間來啟動工作。而工人們必須記住模具的外型,否則就必須在周邊諸多零件中,根據(jù)所標記的號碼,找出正確的零件。此一缺乏效率的作法意謂著成本大量的流失。除了效率提升之外,Nordam集團同時希望追蹤及監(jiān)控生產(chǎn)過程中個別模具,更重要的是,希望確保模具未被過度使用,因而影響所生產(chǎn)出的航空器零組件的精確度。為了同時提升效率及品質(zhì),Nordam及3M工作團隊設計以RFID為基礎(chǔ)的系統(tǒng),可以迅速追蹤生產(chǎn)過程中的模具,然后工作人員也可輕易的存取這些盤存的項目。  

 2005年1月開始規(guī)劃,Nordam及3M工作團隊首先共同確定系統(tǒng)的范圍及能力,起初只是一個簡單的理念,且仍停留在RFID可能在航空器制造過程中占有一席之地嗎?幾個月之后,3M工程師發(fā)展出使用客制化標簽以迎合Nordam的唯一制造需求之系統(tǒng)雛型。將3M航太維修部門所修正的防震標簽設置在Escort Memory System的UFH525HT裝置,3M所屬的HighJump Software公司則提供此套系統(tǒng)所需的模具追蹤軟體,至于詢答器則由SAMSys公司的MP9320 2.0系統(tǒng),并使用CushCraft公司生產(chǎn)的圓型極化天線,周邊系統(tǒng)則由Nordam負責,整套設備在2006年8月完成。

      
 圖1、Escort Memory System的UFH525HT
  

 制造及烘烤階段的克服  

 制造本系統(tǒng)首先面臨整合不同環(huán)境之下電源供應器的問題,因為這些標簽必須能在華式400度的烤爐且承受每平方英吋45磅的壓力。亦即,協(xié)力廠商很快就了解到,必須采用被動式的設備-以一種不用電池但卻能承受所有經(jīng)過烤爐的生產(chǎn)制程中運作的系統(tǒng)。而被動式設備有其極限,為了因應烤爐內(nèi)的極端環(huán)境,必須在設施上裝置不銹鋼,標簽因而厚達1吋。如同1990年代的行動電話般,每片的成本大概是美金100元。同時為確保這些堅固標簽能在帶狀的烤爐中運作,3M公司在模擬環(huán)境中一再試驗。 Nordam共有1200種不同的模具,其尺寸變化很大且全部都設有條碼,基于成本及大小考量,僅有其中的400種是RFID型式(模具最少要卡片的大小,才能附加上標簽),該公司最大的模具(32呎長、6呎寬、5呎高)幾近市公車大小,愈大的就愈容易被找到。為了達到無縫追蹤, Nordam運用RFID讀取器安置于重要位置,包括制程中各出入口。每當模具經(jīng)過時,詢答器立即讀出標簽所載特定的ID號碼,并即時傳遞到追蹤軟體,更新工具所在位置。另外一個RFID讀取器嵌置于收費亭(tollbooth),收費亭是裝設于模具送往工廠4個烤爐必經(jīng)之途徑,且詢答器也已安裝于烤爐。實際作業(yè)時,系統(tǒng)不但能追蹤模具的精確位置,而且決定下一步該如何進行。當模具離開烤爐到出入口時,系統(tǒng)在接下來的24小時會自我檢視配件,并告知操作者把模具上架或繼續(xù)投入生產(chǎn)線,大約56%的模具無需被暫時擱置,工作人員同時可以從符號使用手提式詢答器協(xié)助找尋不在庫存的組具,作業(yè)時間因而大幅節(jié)省。  

 在Nordam公司制程中烤爐的環(huán)境,可說是當前RFID技術(shù)所面臨最極端的環(huán)境之一,以致判讀的成功率仍為持續(xù)挑戰(zhàn)的目標。而最困難的區(qū)域是在烤爐出入口附近。因為烤爐材質(zhì)系薄金屬制品,天線就被嵌置在烤爐金屬門外,另一個困難是標簽本身,當他們離開烤爐時,周遭溫度大約為150度,其所散發(fā)出的大量熱幅射及噪音,使物件在離開烤爐的作業(yè)程序中,大致產(chǎn)生了20%的失敗率。為了處理這個問題,3M公司想出了后門的設計,在烤爐記錄資料庫額外多增加一步驟,用以記錄模具進出烤爐的時間,如果模具由烤爐出來后,相關(guān)資料未被讀取時,隨著烤爐門關(guān)閉的時間資料被判讀時,模具將自動被送到下一步驟。除了協(xié)助定位每一模具的位置之外,RFID系統(tǒng)同時協(xié)助減少生產(chǎn)過程中高價值產(chǎn)品的損壞。例如預防性的維修,就在每一個生產(chǎn)循環(huán)中,將模具適時的拉出并檢視,以確保其正常運作。系統(tǒng)同時可以搜集關(guān)鍵資料,以便提供管制單位。例如透過Highjump軟體,烤爐判讀器可以在模具進入烤爐時,即時輸入模具時間資料,此為美國聯(lián)邦飛航協(xié)會(FAA)所規(guī)定航空器零組件在生產(chǎn)過程中必需具備之文書資料。  

 Weber對其所設置的裝置十分自豪,他開創(chuàng)了RFID運用的新境界-此為RFID首先運用于航太制造業(yè),且為首次運用于高溫UHF資產(chǎn)追蹤。同時本系統(tǒng)對效率的提升及成本的降低,因為平均找尋模具時間較使用本系統(tǒng)前的最佳時間減少50%,整體生產(chǎn)率增加27%。更傲人的是,72%的增加來自周末生產(chǎn),而周末生產(chǎn)的員工多為低階且資淺的員工,當引進本系統(tǒng)之后,原本對模具辨識及準備等困難工作,完全被系統(tǒng)解決,周末員工的生產(chǎn)率因而幾與平日員工無異。  

 結(jié)語  

 Nordam公司建議任何企業(yè)如果考量運用本系統(tǒng),必須相當程度堅信“投資報酬率”的要求,因為RFID系統(tǒng)對生產(chǎn)制程的改變,確可提升財務效益。 Weber的成功哲學在于系統(tǒng)設計期間對所有細節(jié)持續(xù)的關(guān)注,在規(guī)劃階段花費了大量的時間,有些原本沒有的想法,在設計過程中也不斷的被提出。更重要的是,過程中所有可能的細節(jié)均被檔案化,而完善的規(guī)范設定終將使其付出實現(xiàn)。 Nordam公司日以繼夜的花了6周寫下了該公司RFID系統(tǒng)的規(guī)格,Weber精心的開發(fā),設想及投入,創(chuàng)造了一個利用RFID具潛力的系統(tǒng),完全符合股東的期待。因為他認為人們不能期待實驗的結(jié)果,他們期待真正能創(chuàng)造價值的東西。