自動化改造將雀巢公司包裝線產(chǎn)量提高60%，降低過量充填損失達16%
解決方案
- 對帶有集成運動控制器的立式成型-充填-封合(VFFS)包裝機進行改造
- 控制器/伺服驅(qū)動聯(lián)合體執(zhí)行所有順序、驅(qū)動以及運動控制功能
- 消除了應用分離運動控制器的必要
- 集成了工廠級SCADA架構(gòu)
成果
- 降低了薄膜長度變化
- 精度提高2mm
- 提高了劑量精度
- 凈重變化減小20%
- 過度充填損失降低16%
- 增強了機器可靠性
- 平均故障間隔時間(MTBF)提高近20%
- 最大限度地提高了生產(chǎn)能力
- 機器產(chǎn)量提高60%
　　印度原始機械制造商(OEM) Nichrome公司與美國羅克韋爾自動化公司(Rockwell Automation®)合作，利用艾倫-布拉德利(Allen-Bradley®)集成運動方案升級包裝機，從而最大限度地提高了使用15年之久的老設備的效率

背景
　　20世紀中葉，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器——為印度包裝業(yè)的一大轉(zhuǎn)折點。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。這些年來，通過始終如一地注重持續(xù)改進，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)提供各式包裝設備。
　　目前，Nichrome公司的技術(shù)質(zhì)量已得到了全世界的認可。 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包裝解決方案，還將其生產(chǎn)的機器出口到40多個國家。迄今為止，已經(jīng)安裝了3,200多臺Nichrome設備。Nichrome公司年營業(yè)額達500萬美元，占印度固體食品包裝機市場份額的25%、液體食品包裝機市場份額的35%。
挑戰(zhàn)
　　在多年服務于食品業(yè)的過程中，Nichrome公司已經(jīng)將雀巢公司視作自己最長久的客戶之一。總部設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公司幫助其升級雀巢位于印度薩馬卡(Samalkha)的包裝機。
　　盡管Nichrome公司過去為雀巢公司供應過新設備，但是這次雀巢公司要求對現(xiàn)有的螺旋式/杯式充填機進行自動化改造。螺旋式/杯式充填機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)有設備已經(jīng)使用了15年之久，最初購自一家德國OEM。該機器使用機械離合制動系統(tǒng)來控制薄膜填料儀與劑量儀。薄膜填料儀決定包裝袋的大小，劑量儀決定所包裝產(chǎn)品的份量。
　　要想利用機械控制系統(tǒng)實現(xiàn)精確的薄膜長度以及劑量精度，困難很大。現(xiàn)有設備可以達到+/-3mm的長度精度，在這種長度精度下，1千克的包裝袋里一般會多盛2-3克的產(chǎn)品。另外，由于兩個系統(tǒng)的機器速度是固定的，只能手動調(diào)節(jié)，因此，生產(chǎn)線調(diào)整既笨重又耗時。
　　15年的磨損也對機器造成了一定損害。現(xiàn)在，系統(tǒng)極易產(chǎn)生故障，而且雀巢公司發(fā)現(xiàn)越來越難找機械控制部件的更換件。即使對系統(tǒng)進行很好的維修，包裝機的最大速度也只能達到每分鐘35袋。
　　雀巢公司要求進行升級，從而提高包裝線產(chǎn)量，并盡可能減少過量充填浪費。另外，雀巢公司希望能對系統(tǒng)增添一些現(xiàn)有機械控制系統(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，為了盡可能減少對生產(chǎn)進度安排的影響，雀巢公司規(guī)定在生產(chǎn)運作的例行停工期間進行改造。
解決方案
　　由于Nichrome公司無法得到德國OEM最初的產(chǎn)品設計圖，他們首先對現(xiàn)有設備進行了全面檢查。Nichrome公司的研究表明，系統(tǒng)的許多機械部件已經(jīng)磨損到無法再修的程度。為了優(yōu)化系統(tǒng)，Nichrome公司首先確定了要更換的機械部件。接下來，公司聯(lián)絡了雀巢公司首肯的全球工業(yè)自動化供應商羅克韋爾自動化公司(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公司在某些包裝設備上使用羅克韋爾自動化公司的艾倫-布拉德利(Allen-Bradley®) 控制器，因此Nichrome公司對羅克韋爾自動化公司也非常熟悉。
　　Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司的軟件工程師們合作，就雀巢公司業(yè)務所需要的邏輯順序、加工參數(shù)以及聯(lián)鎖設計交換了意見。最終，工作組選擇了羅克韋爾自動化公司的一種運動控制解決方案，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)動器以及艾倫-布拉德利H系列與F系列伺服電機。
　　加固、靈活的MicroLogix 1500型控制器帶有大型板載永久存儲器和實時時鐘(RTC)裝置，以幫助控制進度安排。該控制器執(zhí)行命令的速度很快——執(zhí)行一個普通的1K用戶程序大約僅需1毫秒。Ultra 3000型伺服驅(qū)動器控制H系列和F系列電機，這兩種電機為薄膜儀與劑量儀供電。Ultra 3000伺服驅(qū)動器帶有內(nèi)置索引裝置，從而不必使用運動控制器或PLC®卡控制點對點定位運動。
　　伺服驅(qū)動器被授權(quán)使用艾倫-布拉德利Ultraware軟件，該軟件功能強大，允許離線運行與編程。Ultraware軟件還提供各式現(xiàn)場測試生產(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)可以簡單地設定并監(jiān)測伺服驅(qū)動器電機的速度及其它參數(shù)。該系統(tǒng)在DH-485網(wǎng)絡下運行，并集成到工廠的SCADA系統(tǒng)中。
　　Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司的工作組僅用了10天例行停工時間即完成了對雀巢公司在印度薩馬卡工廠的設備的首次現(xiàn)場改造。
成果
　　目前，雀巢公司正從薩馬卡工廠和摩加工廠業(yè)已升級的系統(tǒng)中受益。新的伺服驅(qū)動系統(tǒng)能夠比機械系統(tǒng)更加精確地控制機器。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，薄膜長度精確度為+/-3mm，而改造之后，目前精確度達到了+/-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)機器參數(shù)，因此減少了包裝線調(diào)整時間與總停工時間。安裝新的控制系統(tǒng)之后，機器也更加可靠。
平均故障間隔時間(MTBF)提高了近20%。
　　Nichrome公司的總經(jīng)理H.P Joshi表示：“總體而言，升級后，雀巢公司包裝機的包裝量提高了60%。我們的確幫助雀巢公司獲得了數(shù)字控制的所有益處，而且對新設備未進行資本支出。當雀巢公司選擇為其SCADA系統(tǒng)添加總體診斷功能時，所升級的機器已經(jīng)準備就緒。”
　　通力合作是羅克韋爾自動化公司與Nichrome公司成功地升級雀巢公司在印度的包裝設備的關(guān)鍵。通過繼續(xù)合作，Nichrome公司與羅克韋爾自動化公司均有信心、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、自動化解決方案以及支持服務。