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    自動(dòng)化改造將雀巢公司包裝線產(chǎn)量提高60%，降低過(guò)量充填損失達(dá)16% 

    解決方案

    對(duì)帶有集成運(yùn)動(dòng)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(dòng)聯(lián)合體執(zhí)行所有順序、驅(qū)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)控制功能

    消除了應(yīng)用分離運(yùn)動(dòng)控制器的必要

    集成了工廠級(jí)SCADA架構(gòu)

    成果

    降低了薄膜長(zhǎng)度變化

    精度提高2mm

    提高了劑量精度

    凈重變化減小20%

    過(guò)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(shí)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%

    印度原始機(jī)械制造商(OEM) Nichrome公司與美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司(Rockwell Automation?)合作，利用艾倫-布拉德利(Allen-Bradley?)集成運(yùn)動(dòng)方案升級(jí)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(guó)。這些年來(lái)，通過(guò)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(gè)國(guó)家。迄今為止，已經(jīng)安裝了3,200多臺(tái)Nichrome設(shè)備。Nichrome公司年?duì)I業(yè)額達(dá)500萬(wàn)美元，占印度固體食品包裝機(jī)市場(chǎng)份額的25%、液體食品包裝機(jī)市場(chǎng)份額的35%。

    挑戰(zhàn)

    在多年服務(wù)于食品業(yè)的過(guò)程中，Nichrome公司已經(jīng)將雀巢公司視作自己最長(zhǎng)久的客戶之一。總部設(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(jí)雀巢位于印度薩馬卡(Samalkha)的包裝機(jī)。

    盡管Nichrome公司過(guò)去為雀巢公司供應(yīng)過(guò)新設(shè)備，但是這次雀巢公司要求對(duì)現(xiàn)有的螺旋式/杯式充填機(jī)進(jìn)行自動(dòng)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(gòu)自一家德國(guó)OEM。該機(jī)器使用機(jī)械離合制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)控制薄膜填料儀與劑量?jī)x。薄膜填料儀決定包裝袋的大小，劑量?jī)x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(zhǎng)度以及劑量精度，困難很大。現(xiàn)有設(shè)備可以達(dá)到+/-3mm的長(zhǎng)度精度，在這種長(zhǎng)度精度下，1千克的包裝袋里一般會(huì)多盛2-3克的產(chǎn)品。另外，由于兩個(gè)系統(tǒng)的機(jī)器速度是固定的，只能手動(dòng)調(diào)節(jié)，因此，生產(chǎn)線調(diào)整既笨重又耗時(shí)。

    15年的磨損也對(duì)機(jī)器造成了一定損害。現(xiàn)在，系統(tǒng)極易產(chǎn)生故障，而且雀巢公司發(fā)現(xiàn)越來(lái)越難找機(jī)械控制部件的更換件。即使對(duì)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(jí)，從而提高包裝線產(chǎn)量，并盡可能減少過(guò)量充填浪費(fèi)。另外，雀巢公司希望能對(duì)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(duì)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(wú)法得到德國(guó)OEM最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，他們首先對(duì)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(wú)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(lái)，公司聯(lián)絡(luò)了雀巢公司首肯的全球工業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商羅克韋爾自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化公司的艾倫-布拉德利(Allen-Bradley?) 控制器，因此Nichrome公司對(duì)羅克韋爾自動(dòng)化公司也非常熟悉。

    Nichrome公司與羅克韋爾自動(dòng)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(jì)交換了意見(jiàn)。最終，工作組選擇了羅克韋爾自動(dòng)化公司的一種運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)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(gè)普通的1K用戶程序大約僅需1毫秒。Ultra 3000型伺服驅(qū)動(dòng)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?jī)x供電。Ultra 3000伺服驅(qū)動(dòng)器帶有內(nèi)置索引裝置，從而不必使用運(yùn)動(dòng)控制器或PLC?卡控制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位運(yùn)動(dòng)。

    伺服驅(qū)動(dòng)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(chǎng)測(cè)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(jiǎn)單地設(shè)定并監(jiān)測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)化公司的工作組僅用了10天例行停工時(shí)間即完成了對(duì)雀巢公司在印度薩馬卡工廠的設(shè)備的首次現(xiàn)場(chǎng)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(jí)的系統(tǒng)中受益。新的伺服驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)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(guò)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(shí)間與總停工時(shí)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(shí)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(jí)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(duì)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(shí)，所升級(jí)的機(jī)器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。”

    通力合作是羅克韋爾自動(dòng)化公司與Nichrome公司成功地升級(jí)雀巢公司在印度的包裝設(shè)備的關(guān)鍵。通過(guò)繼續(xù)合作，Nichrome公司與羅克韋爾自動(dòng)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(dòng)化解決方案以及支持服務(wù)。