挑战
- 定制软件应用程序供货周期长，标准化程度低，导致运营任务增加，高价值产品减少
解决方案
- 制造智能——EtherNet/IP™ 网络的高级控制系统连接、制造执行系统事务管理以及集成安全和运动功能
- FactoryTalk View SE 软件——提供基于角色的可视化，允许操作员与运行时数据互动
- FactoryTalk Analytics 软件——实时聚合数据并纠正差异
- FactoryTalk Historian 软件——收集和储存生产数据
成果
- 产量增加了 230%
- 降低了手动控制过程所花费的时间，提高了操作员生产率
- 循环周期缩短了 40%，废品减少了 20%，提高了工厂空间利用率
助力心跳
人类的心脏拥有自己的电气系统，可控制将血液泵送至全身各处的方方面面。像任何系统一样，当心脏的内部结构损坏时，它就不能正常工作。除颤器使用电子脉冲来治疗不规则的心跳。每次电击所带来的救命能量就储存在它的电池中。
一家全球医疗设备制造商在其位于美国的其中一家工厂制造这些电池和其他组件，例如高压电容器、引线和电极。最近，该公司预期产品需求的增加将导致工厂目前的产量加倍。然而，该公司的手工组装过程正遭遇延误和挑战，迫使该公司考虑走一条新的精益道路。
揭露效率低下
在将组件组装到医疗器械中之前，制造商必须先验证它的产品设计和制造工艺是否符合联邦法规。此外，由于电池的反动电势，公司的生产设施必须始终保持低于 2% 的湿度。在这种环境下，做出任何变化都将是一项代价高昂的投入。为了验证人员如何处理周期延迟的根本原因，公司对运行中的生产过程录像，找出的结果令人惊讶。
制造商的工艺开发工程师说：“我们发现，在简单的称重过程中，需要长达 25 秒的时间才能得出质量。操作员盯着自己的屏幕，等待制造执行系统事务进行。我们所使用的自动化系统明显是在浪费时间。”
在等待每一个制造执行系统事务完成与组装设备之间，操作员查看屏幕的频率太高，以致于他们在下班后脖子酸痛、肌肉僵硬。这位工程师补充道：“我们注意到操作员反复抬头和低头以查看屏幕。在观察他们时，你自己的脖子都会变得酸痛。”
一旦公司认识到挑战，团队得出结论，目前 40% 的运营职责没有为产品增值。
“无故障前进”生产
在寻求工厂的解决方案时，制造商的工程师参加了 Rockwell Automation TechED™ 用户培训活动。其中一位工程师参加了 Cybertrol Engineering，即 Rockwell Automation PartnerNetwork™ 计划中的控制、过程和信息解决方案合作伙伴举办的会议。Cybertrol 案例研究中提到的应用程序讨论了“无故障前进”生产的概念，这给了工程师希望，相信 Cybertrol 可以提供对公司挑战的全新观点。
在 Cybertrol 的帮助下，医疗器械制造商在 Allen-Bradley® CompactLogix™ 可编程自动化控制器 (PAC) 上，甚至在纯手工组装的领域，实施了制造解决方案标准化。现在，操作员不是操作 12 个工作站和七个不同的数据采集应用程序，而是使用七个相同工作站中的一个。控制器管理与公司构建的现有制造执行系统之间的交互，这样操作员便不需要直接参与或等待。
工艺开发工程师说：“每一个工艺的顺序都是相同的。不论工艺是自动组装还是手工组装，都会发生最基本的六件事。可编程逻辑控制器可以增强事件的标准顺序，每一次都能够知道所有事项都按正确的顺序发生。如果跳过了某个步骤或者没有记录任何一个事件，就不允许操作员向前移动产品，直到解决问题为止——无故障前进。”
The Rockwell Automation products installed cleanly. You get it, install it and it runs. We did it all in one afternoon. It was a big, added benefit that the servers are the corporate standard and can be supported by IT when it comes to security updates and more.
因为控制器直接管理与制造执行系统的交互，所以不会强制让操作员按照它的计划进行工作。控制器通过专用于制造执行系统通信的服务器来管理交互，让操作员的交互无缝连接。
在这个改良的控制基础结构上，公司部署了 Rockwell Automation 的 FactoryTalk® 软件套件以用于可视化和制造智能，其中包括 Rockwell Automation 的 FactoryTalk View Site Edition、FactoryTalk Historian 和 FactoryTalk Analytics™ 软件。操作员通过 FactoryTalk View 软件与运行时数据进行交互。FactoryTalk Historian 软件会自动识别、收集和储存来自控制系统的生产数据。FactoryTalk VantagePoint 软件可以聚合此数据，通过易读的仪表板来关联生产信息并将这些信息提交给运营部门，这样便可以轻松发现差异并实时纠正。
FactoryTalk 套件还首次添加了对医疗设备制造商机器的远程访问功能。通过基于浏览器的界面选项，工程师现在可以从办公室或在家里通过 VPN 连接进行编程，而不是去到工厂车间通过直接连接编程。
工程师说：“Rockwell Automation 产品安装过程干净利索。拿到产品后便能立刻安装、运行。只需一下午的时间即可完成全部工作。这是一个巨大的附加优势，在安全更新或其他方面，服务器就成为公司标准并且可以得到 IT 支持。”
根据该工程师所述，IT 支持已经成为整个生产过程中的一项附加优势。工厂中以太网连接设备的激增加强了工厂运营部门与公司 IT 部门之间的稳定合作。对于制造商来说，这种合作关系带来了长期的可支持性、利用了现有基础结构，并让工厂内的 PC 数量不再激增。
提升产量，减少废品
在不到一年内，升级就可以收回成本。通过缩短循环周期，制造商能够在不增加劳动力的情况下，让产量提高 230%。通过无故障前进系统加强工艺实施，减少的废品达 20%。在手工生产过程中使用控制器和人机界面，可以让公司摆脱键盘并通过全员培训方法和人机工程学改良来增强操作员体验。
FactoryTalk 应用程序所提供的制造智能为工厂车间问题提供了诊断。在改进之前，公司在每次轮班期间都会经历较慢的处理时间，但却难以找到原因。在实施之后，它确定了下午 5 点必然会发生的问题，也就是在计划服务器备份期间暂停了系统。
工程师说：“一旦我们意识到问题，我们就开展工作以重新计划备份。它为我们提供了一种方式，开始按小时测量并细化问题。我们开始询问正确的问题来提高生产率。”
在没有制造执行系统事务拖累他们的情况下，操作员现在能够每周运行全部七个模块，大约 7 到 12 次转换，从而将转换时间缩短约五分钟。
尽管有人质疑在手工组装生产过程中集成 PAC 系统，但制造商仍然承诺只执行增值方法。
工程师说：“冒险是有回报的。把简单的方法变成正确的方法。如果您规定了一种基础结构，其中最简单的方法就是正确方法，那么人们都将照做。人们可能会偏好即插即用的解决方案，而不是复杂的多 PC 系统，这就是正在开始出现的状况。”
上述结果是该公司将 Rockwell Automation 产品和服务与其他产品配合使用实现的。具体结果可能因客户而异。
Allen-Bradley、CompactLogix、FactoryTalk、PartnerNetwork、TechED 和 VantagePoint 是 Rockwell Automation 公司的商标。
EtherNet/IP 是 ODVA 公司的商标。
发布时间 2019年2月24日
