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控制系統

Arkansas Steel 借助制造分析技術改進流程

  2019年01月25日  

  看到高鐵,就會想起它那風馳電掣的速度。我們站在外面看高鐵時,高鐵很快,幾分鐘不到,一輛列車就過去了。而待在列車里面的人,就沒有這種快速的感覺。高鐵的高速度,靠的不只是列車,還有軌道。多少年來,坐火車時傾聽車輪和鐵軌之間有節奏的“哐當”聲已經成為出行中的習慣,不過到了高速飛馳的動車、高鐵上,哐當聲再也聽不到了,豎起的硬幣也不會歪倒。網上有人說,這是因為現在的鐵軌之間都是沒有縫隙的,這難道是真的嗎?

  循序漸進、墨守成規

  在美國境內,共有超過 150,000 英里的鐵路縱橫其中,運輸的貨物超過世界上任何其它鐵路系統。該系統的絕大部分由負責維護和改進項目的私人組織進行管理。這些項目主要關注鐵路鋼軌墊板 - 軌道上處于鋼軌及其支撐物之間的厚鋼板。這些鋼軌墊板能夠使鋼軌保持豎直并保持其位置穩定,從而延長軌道的使用壽命。北美所有的主要鐵路都依賴鋼軌墊板,而且大多數產品都來自 Arkansas Steel Associates。

  為生產這些墊板,每天都有廢鋼運抵 Arkansas Steel 收貨站。廢鋼經過熔化后,鑄造成特定的長度和形狀,再根據客戶配方進行處理,之后從貨運場交付給客戶。此流程中的每個階段都需要使用重型工業設備,例如每小時處理 50 噸廢鋼的電弧爐、1 億 BTU 燃氣加熱爐以及 1,000 噸壓力機,這些設備都需要操作員充分關注。

  重整旗鼓,整裝待發

  1994 年, Arkansas Steel 開始全面檢修工廠控制系統。硬接線繼電器控制系統難以維護并且幾乎無法改動 - 單項更改需要耗費數小時才能完成并且容易出現人為錯誤。因此,他們的工廠選擇了 Allen-Bradley? 系列控制器。

  到 2006 年, Arkansas Steel 已采用來自羅克韋爾自動化的高級 Allen-Bradley ControlLogix? 控制器。在更新工廠控制層時,Arkansas Steel 的 IT 團隊開始考慮改善運營的更多機會。他們發現了與人員利用率相關的問題:操作員的注意力被分為了兩部分,在關注墊板生產過程的同時還需要處理數據。

  “員工需要在他們主管召開的早會上提交報告而這類報告需要手動生成,每年都會因此浪費上千小時的時間,”Arkansas Steel 的高級 IT 經理 Chet Pinkerton 表示,“在此過程中,他們的注意力被拆分了,一方面要關注鋼鐵生產過程,另一方面還要收集數據。每個人都需要放下紙筆,這樣才能專注于墊板生產,因此兩方面不能兼顧。”

  Arkansas Steel 從熔化車間開始調查這一問題對整個流程造成的影響。操作員很難一邊監控鋼鐵熔化過程并對相應化學品進行調整,一邊準確追蹤數據。報告的質量因此經常受到影響。

  在將鋼鐵從熔化車間輸送到鋼包冶金控制系統 (LMS) 然后再輸送到鑄造區域的過程中,發現了另一個流程改進機會。即,無法將可靠、實時的流程數據提供給下游操作員。

  對于鋼水所需的時間,聯系前一流程的操作員獲取相關信息所需的時間過長。例如,鑄造區的操作員缺少有關鋼鐵溫度的實時數據。有時,這會使溫度過分降低,導致連鑄機無法使用鋼鐵,需要返回重新加熱。輸送和重新加熱鋼鐵會占用下一批次生產的時間和能源。

  摒除思想,高瞻遠矚

  Arkansas Steel 在工廠的熔化車間、LMS 和鑄造區發現改進機會后,選擇了制造分析平臺來實現數據收集、分析和報告的自動化,以此提高人員利用率。此外,為實現這些耗時的手動流程的自動化,IT 團隊選擇了已幫助他們簡化控制層的公司:羅克韋爾自動化。“我們信任來自 ControlLogix 控制器的數據,因此我們面臨的挑戰是將這些具有指導意義的信息在需要的時候自動提供給操作員、主管和維護人員,”Pinkerton 表示,“羅克韋爾自動化的服務團隊成為了 Arkansas Steel 的補充力量,幫助我們部署解決方案并整合控制和信息層。”

  與每個批次相關的數據都直接從控制器發送到歷史信息系統。然后,羅克韋爾自動化的 FactoryTalk? VantagePoint? EMI 軟件將不同來源的數據轉化成可理解的信息。操作員現在能夠從數據處理中解脫出來,從而專注于生產過程,同時還能實時了解下一批次的相關信息。每天早上,經理們都會自動接收詳細呈現前一工作日工作情況的熔煉報告。

  主管們很快將這份報告用作確認生產質量的可靠工具。通過該報告,即可了解熔化車間、LMS 和連鑄機運行狀況。將多個數據源置于實際環境中后,該報告可提供與生產流程相關的以及與添加特定配方所需化學品和合金相關的全面信息。主管們很快意識到此制造分析平臺具有強大的持續改進能力。軟件中的系統級分析工具有助于用戶深入了解特定趨勢、檢查生產數據以及跟蹤批次進度。可定制儀表板簡化了查看不同來源數據的操作,有助于找出所存在問題的解決方案。

  Pinkerton 明白減少手動報告本身就對整個工廠具有重大意義,但該平臺簡化工廠級數據分析的能力進一步堅定了他擴展平臺的想法。“當我們看到操作員、主管和維護團隊使用 FactoryTalk VantagePoint 軟件獲得成功后,我們從未后悔將我們的經驗推廣至工廠的其余部分,”Pinkerton 繼續道,“自動化報告帶來的生產率增益具有重要意義,但值得信賴、易于訪問的分析技術幫助我們獲得了實實在在的 KPI 收益。”

  與參與流程早期階段的主管非常類似,貨運場主管也需要訪問信息解決方案。過去,他們的操作員確實需要取出一桶墊板,計算墊板重量并記錄相關特征。將信息解決方案延伸到裝運區后,經理們現在可以按照向客戶承諾的比率和質量查看與交付產品相關的每條信息。操作員再也不必手動跟蹤數據。每天早上,主管們都會立即了解在貨運場裝運的墊板的詳細信息。

  如影隨形,舉世矚目

  Arkansas Steel 首次部署制造智能平臺時,年度良品率在 86% 至 87% 之間。減少數據的手動收集和報告工作并能夠快速發現問題后,平均良品率已提高到 89% 至 90%。“得益于 VantagePoint 軟件,現在我們能夠使操作員專注于重要信息并能夠深入了解我們的生產過程,”Pinkerton 總結道,“該軟件最初用作人員利用率平臺,現已變成助力我們持續改進的資源,已幫助我們將良品率提高 3%。羅克韋爾自動化將繼續作為我們的信息解決方案伙伴,在平臺不斷發展的過程中為我們提供服務和支持。”

  早間熔煉報告一直是良品率提高的重要因素。經理們會對前一天的工作情況進行分析,找出存在的問題或存在改進空間的領域。幾乎每周都會發現新的改進機會。其中一次發現某一批次與客戶配方不符,改進后僅這一項最終就為公司節省了數千美元的成本。鑄造主管發現了存在的差異,并與質量團隊合作,準確找出了在哪個環節以及哪個時間點添加化學品會使鋼鐵偏離客戶配方。因此能夠在下一批次修改了生產過程,減少了廢品。

  Arkansas Steel 還發現,增強操作員之間的通信可以縮短停機時間。例如,當連鑄機要求某一批次處于特定溫度時,他們可以輕松地驗證鋼材是否處于所需溫度。通過訪問這些信息,操作員可減少重新加熱的風險,當需要重新加熱時,可在輸送完成前發出此請求。

  小羅有話說

  如今高鐵已經慢慢融入我們的生活,給大家帶來了便捷舒適的旅途體驗。從濃煙滾滾的蒸汽機車到飛快疾馳的高鐵動車,從木質枕木到無縫鋼軌,技術的不斷進步,列車“咣當”聲也漸漸變成記憶中的聲音。

標簽:羅克韋爾自動化 FactoryTalk VantagePoint 軟件我要反饋
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