課題
- CPG企業は、厳しい納期で新しい生産施設を建設し、消費者の需要に応える必要がありました。また、段階的な導入と将来の拡張を可能にする、拡張性と柔軟性に優れたプロセス制御システムを導入する必要がありました。
ソリューション
- PlantPAx最新のDCS
- ロックウェル･オートメーションのプロセスオブジェクトのライブラリは、PlantPAxプログラマに、デバイス構成を簡素化するための事前設定されたオブジェクトを提供しました。
- PlantPAxアラーム･ビルダー･ツールは、デバイスアラームの作成を自動化しました。
- PlantPAxアーキテクチャは、完全自動化の前に、デバイスの手動制御を可能にしました。
結果
- 簡素化されたデバイス構成により、導入と試運転にかかる時間を1週間以上短縮することができた。
- 目標発売日に間に合わせるため、発売時に限定的な自動化に対応したシステム構成とした。
- 将来の拡張に対応できるよう設計されたアーキテクチャ
地球に優しい洗浄剤メーカは、15年足らずの間に、1店舗から4大陸に数万店舗を展開するまでに成長しました。
同社は急成長する中で、製品の製造、包装、流通をさまざまな企業に委託してきました。しかし、需要に応えるとともに、環境負荷の軽減を図るため、同社は分散していた事業をひとつにまとめ、初の自社工場化を図りました。
近年、米国主要都市に建設された新事業所では、風力発電機の改修、太陽電池の設置、土地の再生など、意欲的な計画を発表しています。風力発電機の設置、太陽電池の設置、土地の再生など、LEEDプラチナ認証取得を目指した意欲的な計画です。
また、同社の生産スケジュールは野心的で、最初の生産開始日は施設の起工式から1年未満に設定されました。このため、同社と産業用オートメーションのパートナは、製造インフラの設計、配備、試運転をできるだけ効率的に行ない、このスケジュールに間に合わせることが大きなプレッシャーとなりました。
当面の必要性と将来の必要性
新事業所の計画では、原料を受け入れて保管するバルクサプライタンクを6基設置する予定でした。この供給タンクから5つの混合タンクに原料を移し、そこで製品を攪拌して最終製品のバッチに調合します。そして、そのバッチは工場の充填･包装ラインに移されます。
ロックウェル･オートメーションのソリューションパートナであるグランテック･システムズ社は、タンク、搬送、混合システムの自動制御システムの導入を主導することになりました。
厳しいスケジュールを考慮し、同社とグランテック社は段階的な導入アプローチをとることで合意しました。つまり、まず自動運転と手動運転の組み合わせを確立し、希望する生産開始日までに限定的に生産を開始できるようにしたのです。
グランテック･システムズ社のシニア･プロセス･エンジニアであるダグ･ヒンクレー氏は次のように述べています。「発売日までに完全自動化できないことは分かっていました。最初の立上げの目標は、オペレータが装置を使い、バッチを作成するのに十分なアクセス権を確保することでした。」
その後、両者は完全自動化生産をサポートするために、システムの残りの部分の実装と試運転を完了させることができました。
段階的な導入に加え、システムは将来の拡張性と柔軟性に対する同社の要求をサポートする必要がありました。これには、最終的にバルクタンク2基とミキシングタンク10基を追加で搭載できること、さらに位相管理など将来のシステム拡張が可能であることが含まれていました。
迅速なスタートアップ
システムのプロセス制御にはロックウェル･オートメーションのPlantPAx®最新の分散制御システム(DCS)が採用されました。同社は今後、生産能力の増強と物理的な設置面積の拡大を計画しており、新システムはその両方を可能にしました。また、ロックウェル･オートメーションのFactoryTalk®ソフトウェアとのシームレスな統合により、将来的な情報ソリューションの追加も可能です。さらに、ライン増設が必要な場合は、システム設計を複製することができます。
システムは、供給タンクからの原料の搬送、混合タンクでの製品バッチの撹拌、仕上げと包装ラインへのバッチの搬入を制御する役割を担っています。
DCSは、オペレータが製造現場のヒューマン･マシン･インターフェイス装置から手動でプロセスを始動および停止できるように、独自のフェイスプレートと制御装置で構成されました。新しいシステムが導入されると、オペレータが手動モードから自動モードに簡単に切換えられるように、将来のFactoryTalk Batchシステム用に事前割当てタグが作成されました。
また、DCSは、発売までの厳しいスケジュールの中で、導入プロセスの簡素化･短縮に貢献しました。最大の時間短縮の1つは、定義済みのコントローラコード、ディスプレイエレメント、フェイスプレートを含むロックウェル･オートメーションのプロセスオブジェクトのライブラリを使用したことです。例えば、ディスプレイを組み込んだオブジェクトでは、エンジニアが制御変数、プロセス変数、セットポイントを指定できるため、チューニングプロセスを容易にすることができました。
ヒンクレー氏は次のように述べています。「PlantPAxシステムには、すでにトレンドが作成されたディスプレイが付属しています。だから、すぐに反応を観察し、ゲインを調整することができるのです。」
また、エンジニアは、供給タンクと混合タンクのそれぞれに使用されているエンドレス･ハウザー社の流量計用にあらかじめ設定されたライブラリオブジェクトを利用することもできました。
ヒンクレー氏は次のように述べています。「ロックウェル･オートメーションのシステム内に設定済みのオブジェクトがなければ、流量計の入力から生データを使用し、それに独自のロジックを組み込む必要があり、それは私の側でより多くの労力を必要としたことでしょう。PlantPAxシステムは、多くの低レベルのコードを使用し、私のためにそれをすべて行なってくれましたので、約2日分のプログラミング時間を節約することができました。」
アラーム設定プロセスを自動化するPlantPAxアラーム･ビルダー･ツールは、システムのデバイスアラームを構築するための、さらなる時間の節約を生み出しました。ヒンクレー氏は、このツールにより、従来なら1週間もかかっていた作業を1日で完了することができたと見積もっています。
ヒンクレー氏は次のように述べています。「試運転が始まると、アラームビルダーはこれらのアラームを時間内に作成するために非常に重要でした。このツールがなければ、システム内のオブジェクトを調べてメッセージを手動で作成しなければならず、それ自体がプロジェクトになっていたことでしょう。」
きれいにクリーンナップ
この設備は、目標期日までに無事稼動しました。ほとんど手作業に頼っていましたが、1シフト、1バッチで生産を開始しました。
このように限定されたレベルの生産が始まったので、プロセスを自動化するための試運転が始まりました。
最初の混合タンクのプログラミングと自動化には、約5週間を要しました。しかし、5基の混合タンクのそれぞれについて、機器のフェーズ、ユーザ定義データ型(UDDT)、デバイスが同じだったため、残りの4基の複製をわずか2週間で完成させることができました。
ヒンクレー氏は次のように述べています。「同じロジック群を使い、そのインスタンスをもう1つ作り、各タンクの別のバルブセットに向けるだけです。複製作業は非常に簡単でした。」
その結果、3月中旬までに5つの混合タンクとすべての配送シーケンスが完全に自動化されました。
今後、スケーラブルでモジュール式のPlantPAxアーキテクチャは、運用の容易な拡張も可能にします。近い将来には、レシピの実行をサポートし、バッチレポートを提供するFactoryTalk Batchソフトウェア、および重要な生産情報を記録し、定置洗浄パラメータを追跡するFactoryTalk Historianソフトウェアを統合することが含まれます。長期的には、需要があれば、追加のバルクと混合の需要に対応できるようにする予定です。
上記の結果は、同社がロックウェル･オートメーションの製品およびサービスを他の製品と組み合わせて使用した場合のものです。他のお客様の場合、具体的な結果は異なる場合があります。
FactoryTalk, PartnerNetwork, およびPlantPAxは、Rockwell Automation Inc.の商標です。
公開 2016年5月3日