基于人眼視覺特性的液晶模組生產(chǎn)效率提升的研究

【摘要】液晶顯示器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，液晶模組生產(chǎn)工廠亦愈發(fā)重視提升生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的方法為采用工業(yè)工程的相關(guān)手法，而這已初現(xiàn)瓶頸。為突破瓶頸，本文以模組生產(chǎn)流程中的檢測(cè)站點(diǎn)為例，提出了基于人眼視覺原理和韋伯-費(fèi)赫涅爾定律的生產(chǎn)效率提升方法。

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)效率；ECRS；人眼視覺；韋伯-費(fèi)赫涅爾定律

引言

液晶模組的生產(chǎn)是一種勞力密集型的企業(yè)行為。目前國(guó)內(nèi)的狀況，自動(dòng)化水準(zhǔn)不高，液晶模組廠耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力來(lái)維持生產(chǎn)。在整個(gè)生產(chǎn)成本的構(gòu)成中，人工成本約占到70%，如何提升人的生產(chǎn)效率，提升單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，是擺在各個(gè)液晶模組廠面前的重要任務(wù)。

1.液晶模組生產(chǎn)流程

液晶模組的生產(chǎn)主要分為：實(shí)裝段和組裝段。前者主要將液晶面板與驅(qū)動(dòng)IC、PCB等零部件進(jìn)行壓合。后者將實(shí)裝完成的液晶面板與背光源進(jìn)行組裝，并進(jìn)行一系列測(cè)試以保證生產(chǎn)的產(chǎn)品為良品[1]。整個(gè)液晶模組生產(chǎn)流程的示意圖如下圖1所示。

2.傳統(tǒng)手法的應(yīng)用

為縮短生產(chǎn)中的無(wú)功活動(dòng)，工廠一般采用工業(yè)工程中“ECRS”原則進(jìn)行改善?！癊CRS”，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、重排（Rearrange）、簡(jiǎn)化（Simplify）。在做“取消”工作時(shí)，要確認(rèn)研究對(duì)象的作用、價(jià)值、存在的必要性，若答案為否定，則可以將該工序取消。如不能取消，則考慮“合并”工序。繼而考慮各工序是否可以“重排”。通過調(diào)整各個(gè)工序之間的先后順序重新組合，得到最佳的順序，使工序簡(jiǎn)潔化。經(jīng)過以上三個(gè)步驟，對(duì)該工作進(jìn)行進(jìn)一步地“簡(jiǎn)化”，最大限度地縮短作業(yè)時(shí)間，提升效率。

以模組生產(chǎn)流程中“最終功能測(cè)試”（后簡(jiǎn)稱FD）和“最終外觀測(cè)試”（后簡(jiǎn)稱FV）站點(diǎn)為例來(lái)說明ECRS的應(yīng)用。FD是通過一系列畫面，來(lái)檢查功能性、背光源、點(diǎn)和色差方面的缺陷。FV是出貨前對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行最后一次確認(rèn)。這兩個(gè)站點(diǎn)一般通過人眼對(duì)產(chǎn)品逐片進(jìn)行確認(rèn)，需要耗費(fèi)大量人工，故這兩個(gè)站點(diǎn)一般為提升生產(chǎn)效率重點(diǎn)研究對(duì)象。

E：兩個(gè)站點(diǎn)功能重要，不可以取消。

C：產(chǎn)品經(jīng)過這兩個(gè)站點(diǎn)，均需要被搬運(yùn)4次。如果將兩個(gè)站點(diǎn)合并，則可以省掉搬運(yùn)動(dòng)作2次。

R：合并以后，作業(yè)手法需要重新定義，工位需重新安排。

S：因原功能檢測(cè)站有18個(gè)測(cè)試畫面，可對(duì)各畫面進(jìn)行“ECRS”的分析，來(lái)進(jìn)行畫面精簡(jiǎn)。

經(jīng)過“ECRS”實(shí)施改善，原每條線6個(gè)FD和4個(gè)FV作業(yè)人員，精簡(jiǎn)為4個(gè)FI作業(yè)人員；原18個(gè)畫面縮減為14個(gè)畫面。改善效果如圖2。

最終的效益：生產(chǎn)效率提升50%。

3.人員視覺原理和韋伯-費(fèi)赫涅爾定律

當(dāng)傳統(tǒng)手法遇到瓶頸，嘗試從模組技術(shù)面入手進(jìn)行改進(jìn)。

日常生活中，當(dāng)你從亮處走進(jìn)暗室時(shí)，開始什么也看不清，經(jīng)過一段時(shí)間后才會(huì)恢復(fù)清晰；反之，當(dāng)我們從暗處走向亮處時(shí)，在最初也會(huì)感到耀眼發(fā)眩，在經(jīng)過幾秒后視覺恢復(fù)正常。這就是顏色適應(yīng)，人眼在顏色刺激作用下所造成的視覺變化。

某公司某產(chǎn)品FI有14個(gè)測(cè)試畫面，如表1。各畫面明亮程度不一樣，人員需頻繁對(duì)各畫面的亮度進(jìn)行適應(yīng)，這將導(dǎo)致檢測(cè)效率的降低。部分作業(yè)員為了加快作業(yè)速度，未等眼睛完全適應(yīng)就作業(yè)，加大了缺陷漏檢的風(fēng)險(xiǎn)。

如能對(duì)以上畫面的亮度按照一定的順序排列，減少人員眼睛對(duì)不同亮度畫面的適應(yīng)時(shí)間，從而減少每片產(chǎn)品的檢查時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。

人眼主觀亮度感覺對(duì)客觀亮度呈現(xiàn)何種關(guān)系？在顯示屏上，人眼所感受到的圖形與其背景有緊密的關(guān)系。讓人眼觀察下圖3所示的P1和P2這2個(gè)亮度可調(diào)的畫面，使P2亮度從B緩慢增至B+?B，這時(shí)眼睛剛剛覺察到兩者的亮度有差別。要使人眼感覺到P1和P2有亮度差，必須使兩者亮度差?B是有限小量。對(duì)于刺激強(qiáng)度B，使B有剛剛能識(shí)別的最小變化?B，由實(shí)驗(yàn)可知，在一般情況下近似存在如下關(guān)系：

?B/B=C，C為常數(shù) （1）

因?B的變化產(chǎn)生的感覺上的變化?S是感覺的最小單位，由式（1）得：

?S=K?B/B （2）

對(duì)兩邊同時(shí)積分，得：

S=k0lnB+k1 （3）

式中：k，k0，k1均為常數(shù)。

式（3）表明：主觀亮度感覺與客觀亮度成對(duì)數(shù)線性關(guān)系[3]，此式稱為韋伯-費(fèi)赫涅爾定律（Weber-Fechner Law）。易知，B是S的一元遞增函數(shù)，即客觀亮度較亮，人眼感覺到的亮度也比較亮。

4.新手法實(shí)驗(yàn)及成效

本實(shí)驗(yàn)分兩步進(jìn)行，首先測(cè)定14個(gè)畫面的客觀亮度，排定畫面順序；其次，以原畫面順序和調(diào)整后的新順序分別進(jìn)行檢查速度的測(cè)定，來(lái)確定調(diào)整畫面順序是否對(duì)檢查速度有影響。

實(shí)驗(yàn)第一步：測(cè)定各畫面亮度，使用的工具為照度計(jì)。因照度與亮度成正比[4]，故測(cè)定畫面的照度即可知人眼感覺各畫面的亮度。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2：

說明：因Flicker畫面只是將畫面調(diào)至不閃爍，第14個(gè)畫面是要檢測(cè)關(guān)機(jī)殘影，兩者順序不變。

分析：對(duì)原畫面順序，人眼需進(jìn)行3次從暗到亮、從亮到暗的劇烈變化，需進(jìn)行至少3次適應(yīng)。將對(duì)檢查帶來(lái)舒適度的降低；且涉及到的畫面均為關(guān)鍵畫面，缺陷漏檢的概率增加。

實(shí)驗(yàn)第二步：選取水準(zhǔn)相當(dāng)人員，分兩次進(jìn)行速度測(cè)量；分別依原順序和新順序。

經(jīng)數(shù)據(jù)量測(cè)，相同畫面下的檢查時(shí)間均已經(jīng)測(cè)定如表3。原順序，檢查所有畫面的時(shí)間為84.9s，而新順序下為81.6s，畫面檢查時(shí)間縮短3.9%。

分析：原前后相鄰畫面亮度差異較大的畫面，調(diào)整順序后，檢驗(yàn)時(shí)間有較大幅度的改善。如，原順序?yàn)?的畫面，調(diào)整后人眼適應(yīng)的時(shí)間大大縮短，前后兩次檢查時(shí)間減少0.5s。相同的情況也出現(xiàn)在原畫面5、6上。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不僅可改善作業(yè)效率，還可降低人員的視覺疲勞，防止因人員視覺疲勞導(dǎo)致缺陷漏檢。

5.結(jié)語(yǔ)

在液晶模組廠競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，提升生產(chǎn)效率是每個(gè)企業(yè)面臨的課題。目前應(yīng)用工業(yè)工程方法改善生產(chǎn)效率已達(dá)到瓶頸，需尋找新的方法。

本文從人眼視覺特性出發(fā)，以韋伯-費(fèi)赫涅爾定律為依據(jù)，給出了一種全新的提升生產(chǎn)效率的方法。實(shí)驗(yàn)的效果盡管較傳統(tǒng)的手法要小，但是依然有兩個(gè)好處。其一，從產(chǎn)品的原理面、技術(shù)面改善，是傳統(tǒng)的“ECRS”手法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。其二，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，3.9%的改善率將對(duì)企業(yè)帶來(lái)及其可觀的效益。

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