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从芯片制裁,反思电子行业的生产制造
日期:2022-09-09 14:51:19

8月31日,美国政府分别禁止英伟达和AMD两家公司向我国出口A100&H100和MI250芯片。一时间,相关的信息刷屏了,这是美国又一次对我国芯片进行封锁。

本次A100、H100和MI250芯片都是高端GPU(图形处理器),主要用于图显和计算两方面,和大家熟悉的CPU(中央处理器)相比,它更适合于密集型数据处理。这也是为什么之前比特币之类的虚拟货币挖矿用的是显卡和GPU性能。

高端GPU芯片断供之后,我国云计算、AI产业、超算平台、自动驾驶乃至整个互联网行业都会受到一定影响。


芯片,决定了电子产品的性能,就像人的大脑。而电子产品,已经融入到我们生活的方方面面。比如手机、电脑、平板等各种消费性产品;电视、冰箱、空调等各式智慧家电;汽车、电力、轨道交通、互联网等各行业也都离不开电子产品的支持。上到国家、下到民生,每一个领域都和电子行业密切相关。


而我国电子行业的制造水平参差不齐,大部分制造水平都还处在智能制造的起步阶段,很多场景还是较原始状态,下面就来聊聊电子行业的生产制造。


01:电子行业的生产制造

电子行业涉及广泛,简单划分可以分为上游、中游和下游企业。

上游企业:

电子原材料和电子元器件相关制造、销售、服务企业。电子原材料含半导体、磁性材料、玻璃基板、化学化工材料等;电子元器件分主动元件和被动元件。主动元件指二&三级IC芯片、存储器等,被动元件指电阻、电容、电感、耦合器、滤波器、谐振器等。

中游企业:

电子部件与模块、消费性电子产品、家用智能电器、汽车电子产品等相关企业。电子部件与模块主要指板卡、控制器、显示模组等;消费性电子产品大家最熟悉,指摄像机、电子手环、电子手表、手机、电脑、平板等;家用智能电器指电视机、冰箱、空调、洗衣机等;汽车电子产品指导航仪、行车记录仪等。

下游企业:

 电力电气设备相关企业。如电柜、通讯器、轨道交通控制器等。


电子行业涉及原材料较多,交货周期长;生产流程复杂,工序众多,管控节点多;中游企业多品种、少批量,甚至是定制化需求生产,产品生命周期短,迭代快,客户需求紧急,紧急订单频繁等都决定企业需要建立稳生产、好质量、快反应、高价值的交付能力。


目前我国大部分电子行业的生产制造,都只处在智能制造能力成熟度模型的第一级或第二级,部分核心业务有信息化基础,部分核心环节实现了标准化和数字化,比如财务、销售、供应链,但生产、仓储物流等方面还是较原始的管理模式。


以上都要求我国广大电子行业需要提升全业务环节的合理化、精益化、标准化,再逐步实现自动化、信息化、数字化,甚至最后的智能化。对于大部分电子行业企业来说,要实现智能制造,还有很长的一段路要走。


要达到智能制造,需要智能工厂来实现。按最新的《国家智能制造标准体系建设指南(2021版)》指导,智能工厂含智能工厂设计和交付、智能设计、智能生产、智能管理、工厂智能物流和集成优化七个方面,在这七个方面当中,智能生产、智能管理和工厂智能物流主要面向生产制造,其中工厂智能物流包含智能仓储和智能配送,承担着承上启下的作用。


从原材料配送、入库、检验、上架、仓储、调拨、下架、拣选、配送、出库、运输等是后勤流通的重要环节,全方位承担保障原材料配送、产品生产和成品运输的重要角色。


对于电子行业来说,因其多品种、少批量、物料多样、产品生命周期短、定制要求高、需求紧急、洁净度温湿度管控等行业要求,对仓储和物流的管理运行提出了很高要求。传统的人工作业、电话微信沟通、纸质单据流转、简单条码管理等原始管理模式已经无法满足其精准管控、全流程追溯、快速及时配送、账物一致、物料齐套等要求了。所以,从软硬件层面建立一套先进的智能仓储和物流管理系统迫在眉睫。


02:智能仓储和物流   

智能仓储和物流的构建实施,离不开软件和硬件的协同配合。软件上,仓储最主要的是WMS,车间配送主要是WMS和MES配合,厂外物流最主要是TMS。


WMS仓储管理系统是厂内智能仓储和物流的中枢,是企业全供应链管理和智能制造的核心之一,为企业智慧运营提供仓储和物流业务信息。强大的WMS系统应支持多厂区、多仓库、多货主、多业务模式,可配置的灵活策略和流程增值服务。


对于电子行业来说,其智能仓储和物流还需满足其电子物料如湿敏元件所特有的温湿度、全流程时间和质量管控的要求。


WMS上接ERP和SCM等系统,通过ERP和SCM下达业务需求信息,供应商按配送清单进行发货配送,仓库进行点料,IQC进行检验合格后接收,通过WMS下发入库命令,人工或设备按照指令进行入库和上架作业。电子料上架智能料架或智能仓,非电子料通过AGV或智能立库进行入库上架处理。


其次WMS与MES和ERP系统互联配合生产订单或出货清单进行下架、分拣、备料、出库等作业。生产物料通过AGV按生产工单需求配送到车间进行生产制造,并将加工好的成品通过AGV自动配送入库处理。出库物品通过AGV或立库下架、拣选、打包,和TMS对接,实现出库物品配送。各业务流程处理完毕并将库存信息及时更新上传ERP。


上述流程均通过WMS的入库、出库和库内管理、仓储计费、数据运营分析、KPI考核等功能实现。



03:硬件解决方案  

对于电子行业来说,智能仓储和物流除了软件解决业务和流程信息传递和处理之外,还需要硬件来实现实物的入出库、上下架、移库、配送等作业。


对于电子料  

01

第一种常用的仓储硬件是智能料架,各式系统连接,通过巷道灯和储位灯亮不同颜色的灯,让作业员快速找到对应订单物料的位置。不同颜色代表不同的上下架任务,配合移动端信息显示,指引作业员进行条码扫描和上下架作业,实现热点分析、动态储位推荐、先进先出的快速作业。

02

第二种常用硬件是箱式智能存储仓,通过将大小不同的电子料,按播种或专箱或混箱放入不同规格的标准静电箱中,通过扫描工单号,给智能存储仓下发出入库命令,实现物料出入库和存储。拣选通过输送线到拣选工位,货到人拣选后出库。

03

第三种是盘式智能存储仓,整体作业流程和第二种类似,但区别是电子盘状料不需要装箱,直接将电子料装入特定的台车,整台车进行出入库即可。存储仓内部有机械手进行密集型存和取。


对于非电子货架料

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针对大部分中小型料,很多企业进行上货架存放。针对此形态料,通过将电子标签安装在货架上实现快速指引上下架作业。不同储位进行一个或者多个标签安装,对应一对一或一对多作业。类似智能料架通过巷道灯和电子标签亮不同颜色灯对应不同任务,快速指引作业员到对应的储位进行对应任务上架或下架作业。

02

针对箱式料,另外一种方式是导入箱式AGV(CTU),按照系统下发指令,自动识别储位和规划最优行走路线、到对应储位上架或下架物料,AGV搬运物料到拣选工位实现货到人拣选。

03

针对存储规模大、出入库频次高、仓库高度足够的大型仓库,针对箱式存储可以上箱式智能立库,通过构建拣选系统、巷道机和高层货架,配合系统作业指令,实现准确、高速地出入库作业。


对于非电子栈板料

01

对于栈板料,如果仓库空间和高度不是很合适的话,一般应用潜伏式AGV和定制货架(栈板式或层架式),实现单层无人智能存储(对于部分较高的仓库也可以考虑搭建钢平台和提升机,实现立体空间存放)。并通过WMS和WCS、RCS系统相连,指派AGV进行全自动出入库和货到人拣选。

02

针对目前已经使用高位货架的情况,可以导入叉车式AGV,利用现有高位货架,同样可以实现AGV货到人拣选和出货的功能。

03

针对仓库空间和高度足够,且出入库频次高、节拍快的企业,可以考虑导入栈板式智能立库。作业原理和方案6类似,也是通过构建分拣系统和巷道机和高层货架,实现全自动、快速和准确的出入库作业。


不同仓储硬件适用的场景不一,实现模式也各异,这里仅列举了大部分场景的仓储硬件。电子行业除了电子料的硬件和其他行业不太一致之外,其他仓储和物流模式基本相同。具体需要根据客户实际需求和业务情况,同步考虑现场仓库场地环境、高度、承重、出入库频次、作业模式、预计投入资金和未来业务需求等综合考虑,方能规划最合适的硬件解决方案。


电子行业牵涉范围广,工序复杂,流程多样,具有离散型和流程型行业的共同特点。在物料管控、齐套管理、计划生产、供需平衡、及时性生产、仓储物流等方面都存在众多挑战。大部分电子行业企业离实现智能制造,交付满足客户个性化需求,以更短交期、更优成本向客户交付更高品质产品的目标还较远。


作为智能制造行业服务者来说,对于电子行业客户,我们需要基于战略、结合业务、统筹规划、分布实施的思路给广大客户提供基于实际、量身打造适合其业务发展的整体解决方案,逐步实现智能制造。

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