从零开始了解数据采集(二十一)——电子制造行业趋势分析案例
这次分享一个偏行业性的趋势分析案例,在项目中为企业实实在在的提高了良品率。不懂什么是趋势分析的同学,可以翻看前面的文章。
在广东某电子制造厂中,管理层发现最近几个月生产良品率有所波动,但无法明确波动原因,也无法预测未来的趋势。为了优化生产过程并稳定良品率,工厂决定通过工业数据的趋势分析,找出波动的规律,并制定改进措施。
趋势分析步骤:
01 明确背景与目标
背景:该工厂的主要产品是智能手机主板和电脑主板,良品率是评价生产效率的重要指标之一。良品率下降会增加返工率,导致生产成本上升。
目标:分析良品率的变化趋势,确定影响因素,并预测未来的良品率水平。
02 数据采集和梳理
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主要的目标采集设备:
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生产设备:SMT贴片机、回流焊设备、AOI(自动光学检测)等。
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检测设备:SPI(锡膏检测机)、ICT(功能测试机)。
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环境数据:温湿度传感器的数据。
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人员与班次数据:生产班组和操作员的工作记录。
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采集的关键数据点:
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每批次的生产数量、良品数量、不良品数量(来自MES或手工填报)。
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不良品的主要缺陷类型(如焊接不良、元件错位等)及其占比(来自AOI设备)。
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SMT设备的运行参数(如贴片速度、贴片压力、元件信息等)。
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回流焊的温度曲线(如峰值温度、预热温度、链速、上下温区温度等)。
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SPI设备的检测结果(如锡膏厚度的标准偏差)。
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环境参数(如温度、湿度波动情况)。
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班次数据(如白班、夜班的生产情况)。
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采集的时间范围:
过去6个月的数据,每日按批次记录。
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数据清洗:
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去除异常值:如突然出现的极高或极低良品率数据,经核实可能是数据采集故障导致的异常。
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补充缺失值:对于个别缺失的环境数据,使用插值法填充。
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统一时间单位:将所有数据按天汇总,并对每班次的数据进行分组统计。
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03 趋势分析方法
趋势分析
采用折线图和移动平均法,观察良品率的变化趋势:
-
绘制每日良品率的折线图,直观展示良品率的波动情况。
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使用7天移动平均法平滑短期波动,突出长期趋势。
结果:良品率整体呈周期性波动,月初较高,月底较低
关联性分析
通过相关性分析,找出影响良品率的关键因素:
-
使用皮尔逊相关系数(Pearson Correlation)分析良品率与其他变量(如环境温湿度、设备参数)的相关性。
结果:回流焊的峰值温度与良品率的相关系数为0.85(强正相关)
其他参数的相关性分析结果:
- SPI检测结果的锡膏厚度标准偏差与良品率的相关系数为-0.72(强负相关)。
- 夜班生产的良品率比白班低10%。
缺陷类型统计
统计不同缺陷类型的发生频率及趋势:
-
按月分析焊接不良、元件错位等缺陷类型的比例变化,找到占比最高的缺陷类型。
结果:焊接不良占总缺陷的60%,且在湿度>70%的情况下更容易发生
时间序列分析
使用时间序列预测模型(如ARIMA模型)预测未来良品率:
-
数据处理:分解良品率时间序列数据为趋势、季节性和残差三个部分。
-
模型训练:使用ARIMA模型对过去6个月的良品率数据进行建模,并预测未来1个月的良品率变化。
结果:未来1个月良品率有下降趋势,预测值为93.5%,比当前平均水平(95.2%)低1.7%
04 趋势分析结论
-
趋势发现:良品率整体呈现周期性波动,每月初的良品率较高,月底较低。
-
主要影响因素:
-
回流焊温度控制不稳定(峰值温度波动范围过大)。
-
SPI检测的锡膏厚度分布不均,标准偏差较大。
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环境湿度超过70%时,焊接不良率显著上升。
-
夜班操作人员经验不足导致的操作误差较多。
-
05 决策建议
-
优化回流焊参数:制定更严格的温度曲线控制规范,并加强设备定期校准。
-
改进锡膏印刷工艺:减少锡膏厚度分布的波动,提高SPI检测合格率。
-
优化环境管理:在湿度高于70%的情况下,启用除湿设备或延迟生产。
-
夜班培训计划:为夜班操作员提供针对性的技能培训,减少操作失误。
06 计划制定
车间根据数据分析结果,采取了如下一系列措施:
部署数据可视化看板:
在生产线部署质量追踪看板,实时显示以下关键数据:
-
每批次的良品率和不良品率。
-
不良品的主要缺陷类型及趋势。
-
SPI检测的锡膏厚度标准偏差。
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环境湿度的实时监控数据。
周期性改进:
制定周期性改进计划,以数据驱动车间的运作。
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每周召开质量分析会议,基于最新的趋势分析数据,调整生产计划与设备参数。
-
每月对操作员进行生产技能培训,并根据良品率指标评估培训效果。
模型持续优化:
丰富采集的数据,以便作出更多和更准确的预测内容。
-
收集未来的数据,定期更新ARIMA模型,提高良品率预测的准确性。
-
引入更多数据源(如设备维护记录),进一步丰富趋势分析的内容。
07 总结
这次分享了一个详细的趋势分析案例,工厂不仅掌握了良品率的变化规律,还找到了影响良品率的关键因素,并制定了针对性的改进措施。
数据不会说谎,里面满满是金矿。
所以数据采集从来就不应该是一个短期的项目,如果仅仅只是为了辅助做一些信息化系统的数据自动填报,那真的太浪费了。它更应该是制造业数据驱动的第一步,数采项目也可以是企业数字化转型的第一个项目。
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