Hillshire Brands 利用制造智能

背景
2012 年，美国消费了将近 4.5 亿磅的早餐香肠和火腿，为香肠生产商带来了将近 15 亿美元的销售收入。大多数人可能确实不想看到这种美味早餐背后的生产过程，但这一不断增长的消费群体无疑希望工厂基层中有眼光敏锐、博学多识的操作员来确保产品的完整性和质量。

Jimmy Dean 品牌（Hillshire Brands 产品组合的一部分）销售的冷藏早餐香肠比其他四大生产商的总销售量还要多。为了保持这种领先地位，该公司不仅必须提供一贯高质量的一致产品，还必须竭尽所能确保实现“低成本，高产量”，在竞争激烈的市场中维持一个具有竞争力的价格点。

挑战
位于田纳西州纽伯恩的 Hillshire Brands 工厂每年生产超过 1.5 亿磅的香肠，其中超过三分之二是 Jimmy Dean 的一磅装新鲜香肠卷（被消费者亲切地称为“chub”，有肉质紧实之意）。该工厂拥有十一台机器，分别为 300 多种不同 SKU 的香肠卷进行研磨、调味、灌装和包装。塑料包装的香肠卷以磅为单位进行销售，所以每卷中包含恰当含量的香肠非常重要。每条生产线的末尾都有重量检查员评估香肠卷的重量，如果重量差异超出了可接受的范围，则重量检查员会将其取出来。随后，员工会手动将重量不符合规定的香肠卷切开，并检查其是否受到了污染。之后，香肠被放回系统中或被扔掉，这两种方法的代价都很大。

由于该公司的产品是按包装计费的，因此如果包装中的肉品超出规定重量，就会给公司造成收入损失。同样，如果香肠卷的重量未达到规定的重量，则客户满意度就会面临风险，因为客户没有获得与他们支付的价格相当的产品。此外，《联邦肉类检查法》要求，肉类产品包装必须准确说明其中的内容物含量（包括其重量、度量或数量）。美国的每个州都有类似法规或额外的此类法规。如果经过重量和度量检查发现包装的标签有误，则该食品不仅不能销售，而且还可能招致罚款，所有这些都会对公司的声誉和最终收益造成损害。

纽伯恩工厂的操作员遇到了香肠卷重量偏差过大的情况，他们“白送”并扔掉了太多的产品。遗憾的是，当时，操作员不能访问足够的控制系统数据来了解残次品的实际数量或原因。

解决方案
纽伯恩工厂的工程师发现了降低重量差异的机会：如果他们能够更好地了解问题的原因，他们就可以将问题提交给公司工程部门以寻求帮助。Hillshire Brands 公司级别的高级项目工程师 Jon Riechert 已经带领相关团队，在阿拉巴马州佛罗伦萨和堪萨斯州堪萨斯市的工厂中实施了制造智能战略和信息系统。Riechert 在听取了在田纳西州的工程师的担忧后，请来了 Grantek Systems Integration 的一支团队，在纽伯恩实施制造智能战略。

Grantek 与 Hillshire Brands 的控制、质量和维护工程师通力合作，以了解该团队希望通过制造智能战略使哪些方面得到提升。对于工厂团队，更好地了解制成品重量是头等大事。而整个生产线上的其他数据点也很重要，有助于了解重量变化的原因。

Grantek 与 Riechert 及其团队合作实施了基于 FactoryTalk^® 软件套件的制造智能解决方案。该软件可直接与 Rockwell Automation 的 Logix 控制平台集成，以访问实时生产数据。Hillshire Brands 之前在其所有工厂对 Logix 控制平台实施了标准化，这就使得将该信息软件集成到工厂基层控制系统变得更加简单。

此外，纽伯恩工厂已经在单一工业网络 EtherNet/IP^™ 上运行，该网络极大地简化了数据采集。该团队通过 EtherNet/IP 将 11 台香肠卷生产线机器与两台运行 FactoryTalk Historian 软件的新现场服务器连接起来。这使该团队可以长期采集数据并了解变化趋势，并比较各个机器的性能。在一个工作班次期间，如果一台机器生产的香肠卷的重量差异较大，操作员可以查看历史数据来弄清这个问题是什么时候开始的。如果所有其他机器运行正常但仍然存在超重问题，则也许要等到问题得到解决后，才能继续生产。

然后，Grantek 安装了 FactoryTalk VantagePoint 软件，以便从多个数据源（控制器、历史记录库和 SQL 服务器）收集信息。将数据收集到一个集中式的仪表板后，员工可以通过任何 Internet 浏览器轻松访问实时数据和关键绩效指标。FactoryTalk VantagePoint 服务器位于纽伯恩工厂中。但是，这是一个基于网络的报表平台，所以，公司和纽伯恩的员工都可以访问该平台。

纽伯恩工厂工程师每天都与数据打交道，他们与 Grantek 合作设计了系统仪表板。“纽伯恩团队可以完全控制他们希望在 FactoryTalk VantagePoint 仪表板上看到的各种情况。”Riechert 说道，“我对这个软件有丰富的使用经验，我知道这个仪表板几乎可以显示各种内容。它非常灵活，但当地团队必须喜欢它，否则他们是不会使用它的。”

成果
“在我们实施这个系统之前，操作员只能了解生产出了多少残次品。” Riechert 说道，“现在操作员可以查看生产线上的重量变化、香肠卷制品的具体不合格量、机器停机时间、整体设备效率，甚至是肉品温度。”

利用这些信息，纽伯恩工程师在实施新系统后的六个星期内将产量提高了大约 0.10%。这相当于每年挽回 105,000 根香肠卷的损失，将销售商品的成本减少了几十万美元。

“控制工程团队肯定更加高兴。”Riechert 补充说道，“现在他们可以在每根香肠卷经过生产线时查看其重量，还可以跟踪特定灌装机的一定程度的变化，并立即制定解决方案以在一定程度上减少我们的损失。但我们的质量保证员工可能会更高兴。他们负责所有的重量检查工作。他们不需要一天进行多次人工取样来推断重量差异，现在他们可以不间断地实时了解每根香肠卷、每个批次以及每批运送货物的重量。”

虽然公司利用产量提高了 0.10% 这一事实完全可以证明项目的投资回报，但 Hillshire Brands 期望他们的新信息解决方案可以再将残次品量降低几十个百分点，从而将产量提高 0.50%，也就是相当于五十多万磅的香肠。

“该解决方案不仅可以满足我们的项目目标，甚至有可能超过这些目标，除此之外，对于我们公司很重要的一点是，该解决方案足够灵活，不仅能够随着生产变化而调整，还能够随着我们工程师的观点的不断变化而调整。”Riechert 说道，“FactoryTalk 系统为我们的操作员提供数据，这样他们可以了解需要注意什么以及哪里出现了问题。当他们能够看到之前无法手动收集或看到的高级信息后，他们就可以确定具体的因果关系，以及我们可以作出哪些更改来改善系统。几个月后，他们开始要求提供更多的标签、仪表板和报表。我们现在正打算为多家工厂的系统添加能源使用情况指标。信息对他们助益良多，因而他们想要的更多。”

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