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個案研究

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King's Hawaiian 標準化技術要求

通用網路與 Integrated Architecture 可簡化所有機器之間的整合與資料共享

挑戰

  • 為機器製造商打造共用基礎架構,在綠地據點建立第一個中央資料收集系統

解決方案

結果

  • 達到實作時間表目標 - 依據緊湊的時間表設計及提供整合式廠房,在時程一週前完成
  • 加倍生產力及提升產能 - 提升能力,每日可額外生產 180,000 磅的麵包,加倍生產

背景

King's Hawaiian 麵包的獨特甜味深受美國人喜愛,帶動公司成長。Robert Taira 50 年前在夏威夷創造了這款經典圓形麵包的食譜。在檀香山營運的 King's Bakery,成為觀光客的熱門景點,經常將店內麵包寄送回美國本土,做為招待親友的禮品。

喜愛 King's 麵包的客戶成長,因此 Taira 舉家遷往南加州,打造佔地 30,000 平方英尺的設施。麵包受歡迎的程度有增無減,家族營運也持續擴展。到了 1990 年代,King's Hawaiian 在加州麵包店新增 40,000 平方英尺的空間,並於 2004 年建造 150,000 平方英尺的自動化烘焙設施,以及鄰近的企業總部。

到了 2010 年,King's Hawaiian 再次面臨產能瓶頸,其加州工廠及麵包店 24 小時全年無休,而消費者需求在全美都持續成長。公司除了招牌的圓形麵包,也擴展產品線,其中包括晚餐包、潛艇麵包及三明治圓麵包。

由於天然氣價格攀升,以及其他運輸成本對麵包店預算造成的負擔,King's Hawaiian 決定在美國東部建立新設施。這樣公司就可以更快速讓越來越多的系列產品上架,並且更符合成本效益。

挑戰

King's Hawaiian 選擇在喬治亞州的奧克塢 (Oakwood) 建造 125,000 平方英尺的高度自動化設施,目標是在 10 個月內完工並開始營運。這樣的時間表是一大挑戰,特別是在考量專案複雜度的情況下。整個麵包烘焙程序共需要 11 種專業機器,由不同的原始設備製造商 (OEM) 製造,而控制及資訊平台則需要獨特的設計環境、使用者介面及供應商支援模式。

雖然初始專案期限相當緊迫,King's Hawaiian 希望能夠因應長期的廠房資訊基礎架構需求。

King's Hawaiian 工程主管 Mike Williams 表示:「我們是一家小型的家族企業,所以在 3,500 英里以外的喬治亞州建立新廠房,是公司跨出的一大步。我們希望能夠從加州遠端監控製程,確保生產的產品符合客戶期望。」

King's Hawaiian 也希望擁有先進的資料收集功能,協助一致地烘焙最高品質產品,並在整個企業提升營運效率。

Williams 表示:「就公司而言,我們並沒有做過很多的正式報告或評估,取得的任何資料只是用筆記下來而已。由於公司要建造新設施,我們希望取得所需的基礎架構,由所有前線取得資訊。」

整個營運是以烘焙製程為中心。製作夏威夷麵包的第一步,就是精確量測及混合乾的原料。接下來乾的混合物將送往連續攪拌機,於其中加入液體原料。混合完畢後,麵糰將前往另一個房間的機器,塑形為球狀,然後分離置於鋁製烤盤形成各種產品。之後麵糰將送往另一台機器,也就是發酵箱,讓麵糰在其中發酵。發酵後的麵糰將送入烤箱,麵包出爐後必須在長形輸送帶冷卻,然後再送往包裝機進行檢驗及出貨。

Williams 表示:「公司生產流程需要 11 台以上的機器,我們不可能不提供明確規格及整體整合的設計架構,讓各家 OEM 自由行事。如果我們這樣做,就必須學習多種可程式邏輯控制器及人機介面,並庫存多種相同零件以便維修。」

King's Hawaiian 除了標準化規格以外,也希望可由本身人員輕鬆進行維護及故障檢測。Williams 表示:「我非常支持廠房盡可能自行支援的做法。」

解決方案

公司在不到一年的時間內,必須由七家以上的供應商指定及採購設備,加以整合,然後測試設備的可靠性,是否能夠達到每小時生產 8,000 磅麵包的水準。

Williams 及團隊與 Bachelor Controls Inc. (BCI) 合作;BCI 是 Rockwell Automation 解決方案合作夥伴。他們建立架構協助 King's Hawaiian 達到短期目標,讓設備能夠上線運作準時開廠,同時也奠定基礎在整個企業擷取及分享資訊。

Williams 表示:「BCI 非常重視前端設計,迫使我成為更理想的客戶。BCI 讓我們努力事先回答各項重要問題,這樣他們提供的成果,就能比我們一開始更接近實際需求。」

BCI 身為專案整合商,收集各家 OEM 的控制器及人機介面 (HMI) 需求,於 Rockwell Automation Integrated Architecture™ 系統編寫標準化的整體規格,然後與 Rockwell Automation 合作驗證系統設計。

BCI 曼斐斯分公司經理 Rusty Bailey 表示:「我們希望為 OEM 建立共同組態,讓一切都能輕鬆連結及妥善通訊。我們也了解整體局勢:King's Hawaiian 需要能夠監控整個企業的製程,並制定明智決策提升生產效率。」

BCI 指導所有 OEM 使用 Allen-Bradley® ControlLogix® 控制器 (PAC);其中提供整合式平台,可在單一編程環境中提供可擴充的運動及機器控制。這項整合讓 King's Hawaiian 減少需要維護的備用零件,同時控制平台的開放性,也確保能夠與協力廠商元件輕鬆整合。

規格也需要以標準化方式,制定各台機器使用的視覺化及資訊軟體。FactoryTalk® View Site Edition 軟體用於各台機器,簡化應用程式開發及培訓,在快速周轉的專案之中,成為重要的省時元素。BCI 指定使用 Site Edition 版本軟體,讓 King's Hawaiian 團隊更容易管理本身的長期升級需求。之後每個版本的視覺化軟體,將於 Allen-Bradley 工業環境電腦執行,其中配備獨立的觸控螢幕及固態硬碟機,可保護系統並減少未來的故障次數。

至於在包裝機方面,BCI 指定使用 Allen-Bradley CompactLogix™ PACAllen-Bradley PanelView™ Plus 人機介面。Integrated Architecture 系統的擴充能力,可讓 BCI 使用較小的控制器,以更小的體積提供 Logix 控制平台的所有好處。

整座廠房是透過 EtherNet/IP™ 通訊。單一網路架構可協助公司更快讓廠房上線運作,並降低機器的 Total Cost to Design, Development and DeliverSM。EtherNet/IP 也能讓 King's Hawaiian 工程師在中央控制室的兩台備援 VMware 伺服器,於遠端存取、診斷及維修機器。

Williams 表示:「在 Integrated Architecture 系統進行標準化,現在公司人員就能在廠房內部的各個製程,使用相同的軟體與知識處理任何問題。這項架構也能讓我們收集大量資料,掌握我們過去無法手動管理的一切資訊,從烤箱溫度、烘焙時間、磅秤重量乃至於維護操作等等。」

生產資訊使用 FactoryTalk Historian 軟體進行儲存與管理,可由廠房內部的所有設備及資料來源收集和封存時間系列資料。FactoryTalk VantagePoint 軟體能夠彙集資訊於其中建立關聯,產生即時儀表板及 Web 型報告,針對不同使用者提供獨特的情境及歷史背景。Williams 及公司其他人可使用 FactoryTalk ViewPoint 軟體存取資料,由任何可存取網際網路的地點,於遠端監控營運。

結果

新設施於 2011 年 10 月開幕,比預定時間提前一週,並立即讓公司加倍麵包產量。

這座設施負責生產公司最暢銷的兩項產品 – 招牌的圓形麵包,以及 12 個一袋的晚餐包。由於廠房能夠因應未來成長需求,因此能夠再新增一條生產線。就長期而言,公司計畫在這座位於喬治亞州的設施,生產所有類型產品。

Williams 表示:「共同網路架構協助我們在幾週內讓這座廠房上線營運,不必花上數個月時間。由於材料的連續性,讓我們能夠庫存熟悉的備用零件,減少故障期間損失的生產時間。這座廠房讓 King's Hawaiian 擁有所需產能,因應可見的未來需求。」

專案的第二階段是開發中央資料收集和控制系統,我們在廠房營運後數個月內完成。Williams 及其團隊最優先的重點,是利用此項新資訊建立確切的產品品質標準及參數,然後再將重點放在營運效率。

Williams 表示:「我們仍在探索階段,因為這是我們第一次能夠由所有機器收集資料,並提供給整個企業。我們將深入研究各項生產指標,掌握 King's Hawaiian 實際的 KPI 及業務推動因素。」

特殊團隊將協助判定對廠房各個部門最重要的資料為何。Williams 表示:「每個業務負責人,從維護到會計與衛生,都擁有本身的關鍵利益,所以要花一些時間找出他們需要的資料,然後判定這些資訊的實用性。這是一種學習過程,不過我們都了解最終目標,就是讓資訊發揮最高價值。」

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