美國(guó)航空器零組件制造商N(yùn)ordam集團(tuán)運(yùn)用RFID技術(shù)鑄造新模具

　　當(dāng)2007年8月6日美國(guó)奧克拉荷馬州的航空器零組件制造商N(yùn)ordam集團(tuán)正式運(yùn)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(lái)生產(chǎn)飛航器關(guān)鍵組件。 Nordam集團(tuán)的內(nèi)裝及結(jié)構(gòu)部門(mén)生產(chǎn)航空器內(nèi)裝所需的完整組件，供應(yīng)給包括普通航空業(yè)、商業(yè)航空、商業(yè)及軍方市場(chǎng)等不同的客戶(hù)群；其中，部分顧戶(hù)提供自身的設(shè)計(jì)規(guī)范及制圖，大部分的客戶(hù)需仰賴(lài)Nordam集團(tuán)提供設(shè)計(jì)、工程、技術(shù)等專(zhuān)業(yè)技能。 Nordam集團(tuán)同時(shí)提供OEM服務(wù)，包括組裝面版、塑膠制品、機(jī)艙制造及內(nèi)裝整合。 

　　近年來(lái)，RFID已成為最有用的技術(shù)，該公司使用ISO18000-6B被動(dòng)式UHF標(biāo)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(shí)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(tuán)及3M聯(lián)合進(jìn)行的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)畫(huà)；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(mén)經(jīng)理Bill Weber說(shuō)，Nordam集團(tuán)確實(shí)藉由3M公司所提供的技術(shù)，獲得改進(jìn)的方法。 

　　具組織性的追蹤方法 

　　首先，針對(duì)現(xiàn)有最耗時(shí)的系統(tǒng)，檢視為何需耗費(fèi)大量的人力。 6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的研究計(jì)畫(huà)證實(shí)了他們最初的懷疑－每當(dāng)工作交替的時(shí)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(lài)工人的記憶和視覺(jué)來(lái)定位及回復(fù)特定的模具，因而每天耗費(fèi)許多時(shí)間來(lái)啟動(dòng)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(biāo)記的號(hào)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(tuán)同時(shí)希望追蹤及監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中個(gè)別模具，更重要的是，希望確保模具未被過(guò)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(shí)提升效率及品質(zhì)，Nordam及3M工作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)以RFID為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，可以迅速追蹤生產(chǎn)過(guò)程中的模具，然后工作人員也可輕易的存取這些盤(pán)存的項(xiàng)目。 

　　2005年1月開(kāi)始規(guī)劃，Nordam及3M工作團(tuán)隊(duì)首先共同確定系統(tǒng)的范圍及能力，起初只是一個(gè)簡(jiǎn)單的理念，且仍停留在RFID可能在航空器制造過(guò)程中占有一席之地嗎？幾個(gè)月之后，3M工程師發(fā)展出使用客制化標(biāo)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(mén)所修正的防震標(biāo)簽設(shè)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(xún)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(fù)責(zé)，整套設(shè)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(yīng)器的問(wèn)題，因?yàn)檫@些標(biāo)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(dòng)式的設(shè)備－以一種不用電池但卻能承受所有經(jīng)過(guò)烤爐的生產(chǎn)制程中運(yùn)作的系統(tǒng)。而被動(dòng)式設(shè)備有其極限，為了因應(yīng)烤爐內(nèi)的極端環(huán)境，必須在設(shè)施上裝置不銹鋼，標(biāo)簽因而厚達(dá)1吋。如同1990年代的行動(dòng)電話(huà)般，每片的成本大概是美金100元。同時(shí)為確保這些堅(jiān)固標(biāo)簽?zāi)茉趲畹目緺t中運(yùn)作，3M公司在模擬環(huán)境中一再試驗(yàn)。 Nordam共有1200種不同的模具，其尺寸變化很大且全部都設(shè)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(biāo)簽)，該公司最大的模具(32呎長(zhǎng)、6呎寬、5呎高)幾近市公車(chē)大小，愈大的就愈容易被找到。為了達(dá)到無(wú)縫追蹤， Nordam運(yùn)用RFID讀取器安置于重要位置，包括制程中各出入口。每當(dāng)模具經(jīng)過(guò)時(shí)，詢(xún)答器立即讀出標(biāo)簽所載特定的ID號(hào)碼，并即時(shí)傳遞到追蹤軟體，更新工具所在位置。另外一個(gè)RFID讀取器嵌置于收費(fèi)亭(tollbooth)，收費(fèi)亭是裝設(shè)于模具送往工廠4個(gè)烤爐必經(jīng)之途徑，且詢(xún)答器也已安裝于烤爐。實(shí)際作業(yè)時(shí)，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(jìn)行。當(dāng)模具離開(kāi)烤爐到出入口時(shí)，系統(tǒng)在接下來(lái)的24小時(shí)會(huì)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(wú)需被暫時(shí)擱置，工作人員同時(shí)可以從符號(hào)使用手提式詢(xún)答器協(xié)助找尋不在庫(kù)存的組具，作業(yè)時(shí)間因而大幅節(jié)省。 

　　在Nordam公司制程中烤爐的環(huán)境，可說(shuō)是當(dāng)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(biāo)。而最困難的區(qū)域是在烤爐出入口附近。因?yàn)榭緺t材質(zhì)系薄金屬制品，天線就被嵌置在烤爐金屬門(mén)外，另一個(gè)困難是標(biāo)簽本身，當(dāng)他們離開(kāi)烤爐時(shí)，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(kāi)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(gè)問(wèn)題，3M公司想出了后門(mén)的設(shè)計(jì)，在烤爐記錄資料庫(kù)額外多增加一步驟，用以記錄模具進(jìn)出烤爐的時(shí)間，如果模具由烤爐出來(lái)后，相關(guān)資料未被讀取時(shí)，隨著烤爐門(mén)關(guān)閉的時(shí)間資料被判讀時(shí)，模具將自動(dòng)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(shí)協(xié)助減少生產(chǎn)過(guò)程中高價(jià)值產(chǎn)品的損壞。例如預(yù)防性的維修，就在每一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)中，將模具適時(shí)的拉出并檢視，以確保其正常運(yùn)作。系統(tǒng)同時(shí)可以搜集關(guān)鍵資料，以便提供管制單位。例如透過(guò)Highjump軟體，烤爐判讀器可以在模具進(jìn)入烤爐時(shí)，即時(shí)輸入模具時(shí)間資料，此為美國(guó)聯(lián)邦飛航協(xié)會(huì)(FAA)所規(guī)定航空器零組件在生產(chǎn)過(guò)程中必需具備之文書(shū)資料。 

　　Weber對(duì)其所設(shè)置的裝置十分自豪，他開(kāi)創(chuàng)了RFID運(yùn)用的新境界－此為RFID首先運(yùn)用于航太制造業(yè)，且為首次運(yùn)用于高溫UHF資產(chǎn)追蹤。同時(shí)本系統(tǒng)對(duì)效率的提升及成本的降低，因?yàn)槠骄覍つ＞邥r(shí)間較使用本系統(tǒng)前的最佳時(shí)間減少50%，整體生產(chǎn)率增加27％。更傲人的是，72％的增加來(lái)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(dāng)引進(jìn)本系統(tǒng)之后，原本對(duì)模具辨識(shí)及準(zhǔn)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(wú)異。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　　Nordam公司建議任何企業(yè)如果考量運(yùn)用本系統(tǒng)，必須相當(dāng)程度堅(jiān)信“投資報(bào)酬率”的要求，因?yàn)镽FID系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)制程的改變，確可提升財(cái)務(wù)效益。 Weber的成功哲學(xué)在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間對(duì)所有細(xì)節(jié)持續(xù)的關(guān)注，在規(guī)劃階段花費(fèi)了大量的時(shí)間，有些原本沒(méi)有的想法，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也不斷的被提出。更重要的是，過(guò)程中所有可能的細(xì)節(jié)均被檔案化，而完善的規(guī)范設(shè)定終將使其付出實(shí)現(xiàn)。 Nordam公司日以繼夜的花了6周寫(xiě)下了該公司RFID系統(tǒng)的規(guī)格，Weber精心的開(kāi)發(fā)，設(shè)想及投入，創(chuàng)造了一個(gè)利用RFID具潛力的系統(tǒng)，完全符合股東的期待。因?yàn)樗J(rèn)為人們不能期待實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，他們期待真正能創(chuàng)造價(jià)值的東西。