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自動化成功幫助客戶實(shí)現(xiàn)自動化改造－自動化改造將公司產(chǎn)量提高60%，降低過量充填損失達(dá)16%

　　印度原始機(jī)械制造商(OEM) Nichrome公司與美國羅克韋爾自動化公司(Rockwell Automation®)合作，利用艾倫-布拉德利(Allen-Bradley®)集成運(yùn)動方案升級包裝機(jī)，從而最大限度地提高了使用15年之久的老設(shè)備的效率

　　背景

　　20世紀(jì)中葉，立式成型-充填-封合(VFFS)包裝技術(shù)的誕生令食品加工業(yè)發(fā)生了革命性變化。VFFS包裝設(shè)備將熱封塑料薄膜制成包裝袋，然后在包裝袋中裝入特定數(shù)量的食品產(chǎn)品，并封口。由于用途廣泛且經(jīng)久耐用，VFFS包裝迅速取代了硬塑料及金屬容器，成為許多食品產(chǎn)品的優(yōu)選包裝方法。

　　1977年，Nichrome印度有限公司成為制造立式成型-充填-封合機(jī)器的首家印度公司。該公司最早的VFFS產(chǎn)品——一種用于將干奶粉密封到包裝袋中的機(jī)器——為印度包裝業(yè)的一大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。曾經(jīng)極易腐壞變質(zhì)的瓶裝奶現(xiàn)在裝入方便、不易變質(zhì)的包裝袋里即可銷往全國。這些年來，通過始終如一地注重持續(xù)改進(jìn)，Nichrome公司已將其產(chǎn)品延伸到食品、奶制品以及藥品行業(yè)，為這些行業(yè)提供各式包裝設(shè)備。

　　目前，Nichrome公司的技術(shù)質(zhì)量已得到了全世界的認(rèn)可。 Nichrome公司在印度浦那市(Pune)擁有40,000平方英尺的制造廠，不但為印度的制造商供應(yīng)包裝解決方案，還將其生產(chǎn)的機(jī)器出口到40多個國家。迄今為止，已經(jīng)安裝了3,200多臺Nichrome設(shè)備。Nichrome公司年營業(yè)額達(dá)500萬美元，占印度固體食品包裝機(jī)市場份額的25%、液體食品包裝機(jī)市場份額的35%。

　　解決方案

　　對帶有集成運(yùn)動控制器的立式成型-充填-封合(VFFS)包裝機(jī)進(jìn)行改造

　　- 控制器/伺服驅(qū)動聯(lián)合體執(zhí)行所有順序、驅(qū)動以及運(yùn)動控制功能

　　- 消除了應(yīng)用分離運(yùn)動控制器的必要

　　- 集成了工廠級SCADA架構(gòu)

　　成果

　　降低了薄膜長度變化

　　- 精度提高2mm

　　提高了劑量精度

　　- 凈重變化減小20%

　　- 過度充填損失降低16%

　　增強(qiáng)了機(jī)器可靠性

　　- 平均故障間隔時間(MTBF)提高近20%

　　最大限度地提高了生產(chǎn)能力

　　- 機(jī)器產(chǎn)量提高60%

　　挑戰(zhàn)

　　在多年服務(wù)于食品業(yè)的過程中，Nichrome公司已經(jīng)將雀巢公司視作自己最長久的客戶之一?？偛吭O(shè)在瑞士的雀巢公司是世界上最大的食品與飲料公司，年銷售額近700億美元。2002年，雀巢公司與Nichrome合作，由Nichrome公司幫助其升級雀巢位于印度薩馬卡(Samalkha)的包裝機(jī)。

　　盡管Nichrome公司過去為雀巢公司供應(yīng)過新設(shè)備，但是這次雀巢公司要求對現(xiàn)有的螺旋式/杯式充填機(jī)進(jìn)行自動化改造。螺旋式/杯式充填機(jī)是其包裝奶粉及嬰兒食品產(chǎn)品之VFFS作業(yè)線的一部分。現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)使用了15年之久，最初購自一家德國OEM。該機(jī)器使用機(jī)械離合制動系統(tǒng)來控制薄膜填料儀與劑量儀。薄膜填料儀決定包裝袋的大小，劑量儀決定所包裝產(chǎn)品的份量。

　　要想利用機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確的薄膜長度以及劑量精度，困難很大?，F(xiàn)有設(shè)備可以達(dá)到+/-3mm的長度精度，在這種長度精度下，1千克的包裝袋里一般會多盛2-3克的產(chǎn)品。另外，由于兩個系統(tǒng)的機(jī)器速度是固定的，只能手動調(diào)節(jié)，因此，生產(chǎn)線調(diào)整既笨重又耗時。

　　15年的磨損也對機(jī)器造成了一定損害?，F(xiàn)在，系統(tǒng)極易產(chǎn)生故障，而且雀巢公司發(fā)現(xiàn)越來越難找機(jī)械控制部件的更換件。即使對系統(tǒng)進(jìn)行很好的維修，包裝機(jī)的最大速度也只能達(dá)到每分鐘35袋。

　　雀巢公司要求進(jìn)行升級，從而提高包裝線產(chǎn)量，并盡可能減少過量充填浪費(fèi)。另外，雀巢公司希望能對系統(tǒng)增添一些現(xiàn)有機(jī)械控制系統(tǒng)所不具有的新功能，如診斷功能與數(shù)據(jù)采集功能。最后，為了盡可能減少對生產(chǎn)進(jìn)度安排的影響，雀巢公司規(guī)定在生產(chǎn)運(yùn)作的例行停工期間進(jìn)行改造。

　　解決方案

　　由于Nichrome公司無法得到德國OEM最初的產(chǎn)品設(shè)計圖，他們首先對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行了全面檢查。Nichrome公司的研究表明，系統(tǒng)的許多機(jī)械部件已經(jīng)磨損到無法再修的程度。為了優(yōu)化系統(tǒng)，Nichrome公司首先確定了要更換的機(jī)械部件。接下來，公司聯(lián)絡(luò)了雀巢公司首肯的全球工業(yè)自動化供應(yīng)商羅克韋爾自動化公司(Rockwell Automation®)。雀巢公司位于印度次大陸（包括斯里蘭卡）的許多工廠都依靠羅克韋爾自動化公司的解決方案與售后支持。而且，由于Nichrome公司在某些包裝設(shè)備上使用羅克韋爾自動化公司的艾倫-布拉德利(Allen-Bradley®) 控制器，因此Nichrome公司對羅克韋爾自動化公司也非常熟悉。

　　Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司的軟件工程師們合作，就雀巢公司業(yè)務(wù)所需要的邏輯順序、加工參數(shù)以及聯(lián)鎖設(shè)計交換了意見。最終，工作組選擇了羅克韋爾自動化公司的一種運(yùn)動控制解決方案，該方案基于艾倫-布拉德利 MicroLogix™ 1500型控制器、帶有DeviceNet™界面的艾倫-布拉德利 Ultra™ 3000型數(shù)字伺服驅(qū)動器以及艾倫-布拉德利H系列與F系列伺服電機(jī)。

　　加固、靈活的MicroLogix 1500型控制器帶有大型板載永久存儲器和實(shí)時時鐘(RTC)裝置，以幫助控制進(jìn)度安排。該控制器執(zhí)行命令的速度很快——執(zhí)行一個普通的1K用戶程序大約僅需1毫秒。Ultra 3000型伺服驅(qū)動器控制H系列和F系列電機(jī)，這兩種電機(jī)為薄膜儀與劑量儀供電。Ultra 3000伺服驅(qū)動器帶有內(nèi)置索引裝置，從而不必使用運(yùn)動控制器或PLC®卡控制點(diǎn)對點(diǎn)定位運(yùn)動。

　　伺服驅(qū)動器被授權(quán)使用艾倫-布拉德利Ultraware軟件，該軟件功能強(qiáng)大，允許離線運(yùn)行與編程。Ultraware軟件還提供各式現(xiàn)場測試生產(chǎn)效率工具，可以幫助快速微調(diào)與跟蹤調(diào)試。

　　利用艾倫-布拉德利PanelViewTM 300HMI系統(tǒng)可以簡單地設(shè)定并監(jiān)測伺服驅(qū)動器電機(jī)的速度及其它參數(shù)。該系統(tǒng)在DH-485網(wǎng)絡(luò)下運(yùn)行，并集成到工廠的SCADA系統(tǒng)中。

　　Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司的工作組僅用了10天例行停工時間即完成了對雀巢公司在印度薩馬卡工廠的設(shè)備的首次現(xiàn)場改造。

　　成果

　　目前，雀巢公司正從薩馬卡工廠和摩加工廠業(yè)已升級的系統(tǒng)中受益。新的伺服驅(qū)動系統(tǒng)能夠比機(jī)械系統(tǒng)更加精確地控制機(jī)器。因此，拉膜系統(tǒng)精確度與劑量系統(tǒng)精確度均得到了極大的提高。改造之前，薄膜長度精確度為+/-3mm，而改造之后，目前精確度達(dá)到了+/-1mm。由于劑量精度更高，雀巢公司產(chǎn)品包裝的凈重變化改善了20%，過量填充損失減少了16%。

　　此外，由于操作員可以快速調(diào)節(jié)機(jī)器參數(shù)，因此減少了包裝線調(diào)整時間與總停工時間。安裝新的控制系統(tǒng)之后，機(jī)器也更加可靠。

　　平均故障間隔時間(MTBF)提高了近20%。

　　Nichrome公司的總經(jīng)理H.P Joshi表示：“總體而言，升級后，雀巢公司包裝機(jī)的包裝量提高了60%。我們的確幫助雀巢公司獲得了數(shù)字控制的所有益處，而且對新設(shè)備未進(jìn)行資本支出。當(dāng)雀巢公司選擇為其SCADA系統(tǒng)添加總體診斷功能時，所升級的機(jī)器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。”

　　通力合作是羅克韋爾自動化公司與Nichrome公司成功地升級雀巢公司在印度的包裝設(shè)備的關(guān)鍵。通過繼續(xù)合作，Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司均有信心、有能力為雀巢公司或全球任何其他包裝客戶提供節(jié)約成本改造、自動化解決方案以及支持服務(wù)。