Hillshire Brands 運用智慧製造

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挑戰

  • 一磅重香腸捲的重量變異增加產品溢重並減少收益

解決方案

  • Integrated Architecture – 全公司實施 Logix 控制平台標準化,實現可擴充的控制。EtherNet/IP 網路提供緊密的即時通訊結構及單一設計環境,以及一致的工具。
  • 智慧製造 – FactoryTalk VantagePoint 軟體可彙整、連結並呈現生產資訊,供營運使用,輕鬆找出變異並即時修正。FactoryTalk Historian 軟體可自動識別、蒐集並儲存生產資料
  • 系統設計與交付 – Grantek Systems Integration 是 Rockwell Automation PartnerNetwork™ 計畫的控制、製程與資訊解決方案合作夥伴,主導系統設計、組態與實作。

結果

  • 減少浪費、增加產出 – 年產出增加 0.1% (等同 100,000 磅以上的香腸),大幅提升賣出商品的成本報酬率
  • 加速投資回報 – 一年內達成系統投資回報

背景

美國 2012 年消耗了將近 4.5 億磅的早餐香腸和火腿,等於為香腸生產商創造 15 億美元的銷售額。儘管多數人並不想親眼見到這項早餐必備食物的生產流程,但持續增加的消費者群確實想知道工廠內的操作員是否嚴格監控並完整掌握狀況,確保產品的完整性與品質。

Jimmy Dean 品牌為 Hillshire Brands 旗下系列產品,賣出的冷藏早餐香腸數量比其他前四大生產商總數更多。為了維持領先地位,公司除了保持相同高品質和一致的產品,還必須盡可能壓低成本、提高產量,保持產品的價格優勢,以超越其他有意打入市場的競爭對手。

挑戰

Hillshire Brands 設備位在美國田納西州紐伯恩 (Newbern),每年生產超過 1.5 億磅的香腸。Jimmy Dean 的一磅重新鮮香腸捲外號「胖胖腸」,佔該廠生產總數的三分之二。該廠有十一台專用機器,用於磨碎、調味、裝填和包裝 300 種以上不同 SKU 的胖胖腸。塑膠膜包裝的胖胖腸按磅數秤重出售,因此確定每一捲重量均正確是很重要的。每條生產線末端都有一台重量檢查機,負責評估並取出超出可接受重量變異的胖胖腸。超重胖胖腸將由人工手動切開,檢查是否有任何污染物。檢查過的香腸不是回收至系統,就是丟棄,但無論何種作法均會耗費成本。

由於產品依包裝訂價,因此任何超出規定重量的額外肉量都會使公司虧損。但要是胖胖腸重量不足,客戶沒拿到等值的重量,則會損及客戶滿意度。此外,「聯邦肉類製品檢驗法案」要求肉類製品的包裝上必須準確說明內容物數量的重量、單位或數據,美國各州均有類似或額外的規定。假如重量測量檢查發現包裝標示有誤,該食品將不得販售且可能遭到罰款,如此一來公司聲譽和利潤都會雙雙受損。

紐伯恩廠的操作員發現,胖胖腸重量變異超乎預期,造成溢重或丟棄的產品過多。可惜當時的操作員沒辦法取得足夠的控制系統資料,以了解實際的數量或溢重的原因。

解決方案

紐伯恩廠的工程師發現要是他們能深入了解問題的原因,應該有機會可減少重量變異,因此他們向公司工程部尋求協助。Hillshire Brands 公司層級的資深專案工程師 Jon Riechert 先前曾在阿拉巴馬州弗洛倫斯 (Florence) 及堪薩斯州堪薩斯城主導製造智能策略及資訊系統的實作。在聽過田納西州工程師提出的問題後,Riechert 帶了一個來自 Grantek Systems Integration 的團隊,前往紐伯恩實作製造智能策略。

Grantek 與 Hillshire Brands 的控制、品質及維護工程師合作,了解該團隊想要透過製造智能策略採取的行動。對廠房的團隊來說,更深入了解成品重量是第一要務。但是,還有更多關於整個生產線的資料點需要取得,才能了解為何會有重量的波動。

Grantek 與 Riechert 和其團隊合作,實作了以 FactoryTalk® 軟體套件為基礎的製造智能解決方案。此軟體直接整合於 Rockwell Automation 的 Logix 控制平台,可存取即時的生產資料。Hillshire Brands 先前曾將所有設備針對 Logix 控制平台標準化,因此將資訊軟體整合至工廠控制系統時更為輕鬆。

此外,紐伯恩廠早已採用單一工業網路 EtherNet/IP 運作,因此大幅簡化了資料蒐集的作業。團隊將 11 台胖胖腸生產機器連接到兩部透過 EtherNet/IP 執行 FactoryTalk Historian 軟體的全新現場伺服器,讓團隊能蒐集更長期的資料,以檢視趨勢並比較機器間的效能。每次換班時,假如某一機器的胖胖腸產量變異較大,操作員便能查看先前的資料,了解何時開始出現問題。假如所有其他機器都正常運作但低於產量,也許將繼續生產,直到問題解決為止。

Grantek 接著安裝 FactoryTalk VantagePoint,彙整來自控制器、Historian 和 SQL 伺服器等多個資料來源的資訊,再將蒐集到的資料傳送到單一的中央儀表板,以方便透過任何網際網路瀏覽器輕鬆存取即時資料和關鍵績效指標。FactoryTalk VantagePoint 伺服器就位在紐伯恩廠房內,但其為網頁式的報告平台,公司或紐伯恩的人員皆能存取。

紐伯恩廠每天處理資料的工程師與 Grantek 合作,一同設計出系統儀表板。Riechert 表示:「紐伯恩團隊擁有完整的控制權限,可在 FactoryTalk VantagePoint 儀表板檢視所有想要的資料。這個軟體是我經手的,所以我知道其中在視覺化功能上擁有無窮潛能。這個軟體極具彈性,但當地團隊必須喜歡這個軟體,否則他們不會使用。」

結果

Riechert 表示:「我們實作此系統之前,操作員只能看出有多少瑕疵品,但現在操作員不只能看出生產線的重量波動,還能看到胖胖腸成品的實際溢重、機器停機時間、整體設備效率,甚至也能查看肉品溫度。」

紐伯恩的工程師自實作新系統後的六週內,利用這些資訊提升了將近 0.1% 的產出,等於一年省下 105,000 根胖胖腸,等同省下數十萬美元賣出商品的成本。

Riechert 補充表示:「控制工程團隊當然高興,現在他們能在每一根胖胖腸經過生產線時查看其重量,而以前他們只能追蹤特定裝填機的變異,並立即作出修正減少溢重。此外,品質保證人員可能更開心,畢竟他們以前要負責所有重量檢查工作。他們以前一天會手動取樣幾次來推算溢重,但現在馬上就能深入且一致地檢視每根胖胖腸、每一批次和每次出貨量的重量。」

雖然產出提升 0.1% 已足夠讓公司取回本計畫的投資回報,但 Hillshire Brands 預估,這個新的資訊解決方案還能繼續減少好幾 10% 的溢重,提升多達 0.5% 的產出,或省下 50 萬磅以上的香腸。

Riechert 表示:「除了達成甚至超越我們對計畫的目標,對公司來說更重要的是,這個解決方案具有彈性,除了能隨生產變動擴展,更能隨工程師的變動需求調整。FactoryTalk 系統為操作員提供所需資料,讓他們了解需要注意的地方,還有發生問題的來源。等操作員能開始看出先前不可能蒐集或人工查看的高階模式後,他們便能判斷確切的因果關係,還有我們可從何處去改善系統。過幾個月後,他們開始要求更多的標記、儀表板和報告,我們目前正考慮在多個廠房的系統中加入能源使用指標。這些資訊賦予他們能力,而他們現在也有能力要求更多資訊。」

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