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ケーススタディ

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キングス・ハワイアン社が技術要件を標準化

共通のネットワークと統合アーキテクチャにより、すべての機械間における統合とデータ共有を簡易化

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課題

  • 機械メーカ各社に共通のインフラ基盤を構築し、初の一元的なデータ収集システムを新施設で実現すること

ソリューション

結果

  • 実装時間の目標を達成 - 厳しいスケジュールに対し1週間早く統合型プラントを設計・実現
  • 生産量が倍増し、生産能力が向上 - 1日に生産可能なパンの量が8万キロ以上増え、生産量が倍増

背景

キングス・ハワイアン社のパンは独特な甘みで米国民の人気を集め、同社の発展を後押ししています。ロバート・タイラー氏は、同社の象徴とも言える丸いパンのレシピを50年前にハワイで生み出しました。タイラー氏がホノルルで営んでいたキングス・ベーカリーには多くの観光客がやってくるようになり、友人や家族へのお土産として本土にパンを送る人も後を絶ちませんでした。

キングスブランドの人気の高まりを見るや、タイラー氏は家族とともにカリフォルニア州南部に移り、約2800平方メートルの施設を建設しました。その後も同社のパンの人気は高まり続け、家族での操業も忙しさを増していきます。キングス・ハワイアン社は、1990年代にカリフォルニア州のベーカリーを3700平方メートルほど拡大し、2004年にはその近辺に約1万4000平方メートルの自動パン工場と本社を建てました。

2010年には再び、需要が生産能力を上回ります。カリフォルニア州の工場とベーカリーは24時間年中無休で営業し、消費者のニーズは全米へと広がりつつありました。また、その頃には製品ラインも拡大され、お馴染みの丸いパンに、ディナーロールや細長いサブロール、バーガーバンズなどが加わりました。

その後、ガソリン代の上昇とその他輸送費の値上がりが予算を圧迫し、キングス・ハワイアン社はついに米国東海岸にも新たに施設を設けることにしました。これによって、ますます拡大する製品ファミリーを、これまでよりも費用効率のよい形で素早く店頭に届けられるようになりました。

課題

キングス・ハワイアン社は、高度に自動化された約1万1600平方メートルの施設をジョージア州オークウッドに建設することを決め、10か月以内に稼働を開始するという目標を立てました。複雑なプロジェクトであるだけに、これは困難なスケジュールです。パン作りの全工程には各段階に特化した11台の機械が必要ですが、これらはそれぞれ異なる機械装置メーカ(OEM)によって製造されるものであり、その制御・情報プラットフォームには固有の設計環境とユーザインターフェイス、ベンダー・サポート・モデルが必要でした。

当初のプロジェクトには厳しい期限がありましたが、キングス・ハワイアン社はそれと同時に、プラントの情報インフラ基盤の確立という長期的なニーズの充足を目指していました。

「家族経営の小さな会社ですから、5600km以上も離れたジョージア州に新しいプラントを建設することは一大事業です」と、キングス・ハワイアン社のエンジニアリング部門部長であるマイク・ウィリアムズ氏は言います。「お客様の期待に適う生産を徹底するためにも、プロセスをカリフォルニア州から確実にリモート監視できる手段が必要でした。」

また、キングス・ハワイアン社は、一貫して最高品質のパンを焼き、全社的に稼働効率を向上させるための高度なデータ収集機能も求めていました。

ウィリアムズ氏は次のように述べています。「当時は企業としての正式なレポート作成や評価をあまり行なっておらず、取得できていたわずかなデータはといえば、ほとんどが手書きによるものでした。ですから新施設の建設にあたっては、あらゆる場面で情報を取得するためのインフラ基盤を手に入れたかったのです。」

同社の全業務の中心に位置するのがベーキング工程です。ハワイアンブレッドの製造の第一段階は、材料となる粉類の正確な計量と混合です。混ぜ合わされた粉類は連続混合機に移され、ここで液体材料が追加されます。でき上がった生地は別室の機械へと移動し、ボール型に成形され、アルミ製のトレイに載せられて各種製品用に配分されます。生地はプルーファと呼ばれる機械に移され、発酵を待ちます。その後がオーブンです。焼き上がったパンは、長いコンベアの上で冷却されてから包装機械に送られ、検査を経て出荷されます。

ウィリアムズ氏は言います。「この生産工程には少なくとも11台の機械が必要ですから、機械装置メーカ各社に各々好きにさせるのではなく、明確な仕様を定め、統合された設計アーキテクチャで全体を統制する必要がありました。それを怠れば、当社は何種類ものプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)やヒューマン・マシン・インターフェイス(HMI)について学ぶことを強いられ、修理用に同じ用途の部品を何種類も用意しなければならなくなります。」

また、キングス・ハワイアン社は仕様の標準化に加え、保守やトラブルシューティングをスタッフが自ら簡単に実施できるプラントを必要としていました。「プラントが可能な限り自力で稼働していけるようにしたいというのが私の考えです」と、ウィリアムズ氏は明言しています。

ソリューション

同社は1年足らずの間に、仕様を指定したうえで7社を超えるサプライヤから機器を調達し、これを統合して、1時間当たり3600kgというパンの生産量を維持するための信頼性をテストする必要がありました。

そこでウィリアムズ氏のチームは、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バチェラー・コントロールズ(BCI)社との協力の下、新たなアーキテクチャの構築に取り組みました。そのアーキテクチャとは、機器を立上げて稼働させ、プラントを予定通りに開設するというキングス・ハワイアン社の短期的な目標を達成すると同時に、全社規模での情報収集・共有に向けた基礎固めを行なうためのものです。

ウィリアムズ氏は次のように述べています。「BCI社はフロントエンドの設計に強くこだわったため、私も顧客として努力せざるを得ませんでした。同社は前もっていくつかの重要な問いを投げかけ、我々も真摯にそれに答えていきました。すべては当時の状況を大きく改変し、我々の本当の理想像に近い結果を得るためだったのです。」

このプロジェクトのインテグレータであるBCI社は、機械装置メーカ各社からコントローラとヒューマン・マシン・インターフェイス(HMI)に関する要件を聞き出し、ロックウェル・オートメーションのIntegrated Architecture™ (統合アーキテクチャ)システムを基礎として標準化した包括的な仕様を作成しました。その後BCI社はロックウェル・オートメーションと協力し、システムの設計を検証しました。

「すべてを簡単に接続でき、通信を円滑に行なえるよう、機械装置メーカ各社に共通する構成を確立することが課題でした」と説明するのは、BCI社のメンフィス支社長であるラスティ・ベイリー氏です。「また、より大局的なキングス・ハワイアン社の計画、すなわち全社の業務プロセスをモニタし、インテリジェントな意思決定を下して生産効率を高めるというニーズも念頭に置きました。」

BCI社はすべての機械装置メーカ(OEM)に対し、Allen-Bradley®のControlLogix®プログラマブル・オートメーション・コントローラ(PAC)の使用を指示しました。これは、統合された1つのプラットフォームを活用し、拡張性に優れたモーション・機械制御を単一のプログラミング環境で実現するものです。この統合型ソリューションにより、キングス・ハワイアン社は保管するスペアパーツの数を減らせるだけでなく、制御プラットフォームの開放性をいかしてサードパーティのコンポーネントとの統合も簡単に行なうことができます。

また、この仕様においては、個々の機械が使用する視覚化および情報ソフトウェアに関するアプローチも標準化する必要がありました。そこで、アプリケーション開発やトレーニングを簡略化するため、各機械にはFactoryTalk® View Site Editionソフトウェアを使用することになりました。所要時間の短縮に役立つこのソフトウェアは、今回のような期限の厳しいプロジェクトには不可欠な要素です。BCI社が同ソフトウェアのSite Editionバージョンを指定したのは、キングス・ハワイアン社のチームが自ら長期にわたって簡単にアップグレードを管理できる環境を整えるためです。そして視覚化ソフトウェアの各バージョンは、Allen-Bradleyの産業環境用コンピュータで実行されます。このコンピュータにはタッチスクリーンとソリッド・ステート・ハード・ドライブが追加され、これらがシステムを保護し、将来的な障害件数を低減するのに役立ちます。

包装機械については、BCI社がAllen-BradleyのCompactLogix™ PACAllen-BradleyのPanelView™ Plus HMIを指定しました。Integrated Architecture (統合アーキテクチャ)システムの優れた拡張性のおかげで、BCI社は、より小型のフォームファクタでLogix制御プラットフォームのメリットをすべて提供する小型コントローラを使用することができました。

また、通信はプラント全体を通じ、EtherNet/IP™を介して行なわれます。この単一ネットワークアーキテクチャのおかげで、同社はプラントを短期間で稼働させ、各種機械のTotal Cost to Design, Development and DeliverSM (設計、開発、および配備にかかる総費用)も削減することができました。さらにキングス・ハワイアン社のエンジニアは、EtherNet/IPを活用して、中央制御室にあるVMware社製の2台の冗長サーバから機械にリモートアクセスし、診断やサービスを行なうことができます。

Integrated Architecture (統合アーキテクチャ)システムを活用して標準化を行なったことにより、当社スタッフがプラント内の各プロセスを把握でき、また問題がいくつ発生しようと同じソフトウェアとノウハウを使って対処できる用になりました」と、ウィリアムズ氏は述べています。「このアーキテクチャのおかげで、オーブンの温度からベーキング時間、重量計の測定値、保守作業など、手作業では管理できなかった膨大な量のデータを収集できます。」

生産情報は、FactoryTalk Historianソフトウェアを使って保存・管理されます。このソフトウェアはプラント内のすべての機器とデータソースから時系列データを収集し、アーカイブを作成します。FactoryTalk VantagePointソフトウェアは、情報の関連付けや集計を行ない、各ユーザに固有の状況や履歴を踏まえてリアルタイムのダッシュボードやWebベースのレポートを提供します。また、FactoryTalk ViewPointソフトウェアを活用することにより、インターネットアクセスさえあればどこからでもプラント業務をリモートモニタできるため、ウィリアムズ氏や社内各所のスタッフによるデータへのアクセスも確保されます。

結果

この新しい施設は、2011年10月、予定よりも1週間早く開設され、同社のパンの生産量は即座に倍増しました。

この施設で生産されているのは、売れ筋の最上位を占める2つの製品、すなわち同社の象徴とも言える丸いパンと、12個入りのディナーロールです。なお、このプラントは将来のさらなる事業拡大を想定して建設されたため、新しいラインを追加する余地も残されています。同社には、いずれは全種類の製品をこのジョージア州の施設で生産するという長期計画があります。

ウィリアムズ氏は次のように語ります。「共通のネットワークアーキテクチャにより、このプラントは本来数か月かかってもおかしくない立上げを数週間のうちに終え、速やかに稼働にいたりました。また、材料の一貫性が確保されたおかげで、在庫として用意しているスペアパーツはいずれも馴染み深いものばかりとなり、障害発生時の生産中断時間の短縮につながっています。このプラントは当社が近い将来必ず必要とする生産能力を提供してくれます。」

プラントの稼働開始から数か月後には、プロジェクトの第2段階である一元的なデータ収集および制御システムの開発が完了しました。ウィリアムズ氏のチームはまず、その新たな情報を活用して製品品質に関する明確な基準とパラメータを確立することに重点を置きました。そして次に目を向けようとしているのが稼働効率です。

「すべての機械からデータを収集して全社的に視覚化できるようになったのはこれが初めてなので、まだ手探り状態です」と、ウィリアムズ氏は言います。「これから生産指標について詳しく掘り下げ、キングス・ハワイアン社にとって有効な主要業績評価指標(KPI)や本当の成功要因を見極めるつもりです。」

ウィリアムズ氏いわく、そのためにプラントの各部門にとってどのデータが最も有用かを専門チームが確認するとのことです。「保守や会計、衛生など各事業部門の責任者にはそれぞれ特有の関心事がありますから、彼らがどのようなデータを必要としているかを見極めるにはある程度時間がかかります。そのプロセスを経たうえで、その情報の実際の有用性を判断することになります。その過程は試行錯誤の繰返しになりますが、情報の価値を最大限に引き出してフル活用するという最終目標だけは全員で共有しています。」

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