内部过程燧石墨水步骤其成功之路

戴夫·哈罗德,高级编辑 二零零三年七月九日

内部流程
Flint Ink走向成功之路

通过采用现收现付的自动化理念,Flint Ink的新奥尔巴尼生产中心即将成为一个集成的无纸化操作。

戴夫·哈罗德,控制工程

Flint Ink致力于提高生产力,降低成本,减少印第安纳州新奥尔巴尼工厂的产品可变性,开始了自动化之旅,就像大多数旅程一样,一路上包括许多意想不到的颠簸,曲折,转折和刺激。

虽然旅程还没有结束,但所有的参与者都积极地认为,最困难的部分已经过去了,回报已经让这次旅行值得付出努力。

墨水不仅仅是墨水
大多数油墨用于报纸和杂志的高速印刷,但仅仅看它,油墨似乎没有那么复杂。
油墨的配方差别很大,以适应各种印刷机、干燥方法、印刷基材的变化和最终用户的考虑。

由于印刷机类型,干燥方法和纸张提供很少的可调参数,弗林特油墨雇用了500多名博士,化学家,物理学家,化学工程师,油墨配方师和技术服务代表与客户合作,为应用程序创建合适的油墨配方。

从控制的角度来看,油墨制造并不像生物技术等其他批量生产过程那样复杂。是的,有许多分立阀和质量流量计;一些温度、液位和速度控制;并明确需要协调单位转移,但基本过程相对简单。混合原料组合,磨成均匀的粒度,加入溶剂调整最终配方,并运输。

使油墨生产困难的是客户应用程序要求的似乎无穷无尽的配方,以及为满足最后一刻的客户订单而安排油墨生产。

未来的打样
当Flint Ink开始探索仪器仪表和自动化控制在其新奥尔巴尼生产中心的应用时,显而易见的选择是扩展现有的原材料和卡车装载PLC(可编程逻辑控制器)和HMI(人机界面)系统。然而,过去的PLC/HMI系统问题已经足够严重和频繁,生产和维护人员还没有准备好“橡皮图章”PLC/HMI系统的扩展。
在几个月的时间里,工作人员将目标和期望的“愿望清单”演变成一个功能规范,旨在创建一个完全自动化和集成的无纸化油墨生产中心。

“我们知道Flint Ink的执行管理层会坚持两件事,”前流程经理、现任Flint Ink新技术工程总监格雷格·吉尔里(Greg Geary)解释说。“任何重新配置和控制系统的添加都需要在不影响生产的情况下实施;我们只会在第一个项目阶段获得资金,在那之后,项目融资将需要来自于生产力的提高和第一次通过产品一致性收益的改善。”

弗林特油墨的功能规范分为项目阶段,第一阶段是对主要油墨生产设施进行重新配置和自动化。随后的项目阶段计划为:

  • 优化轧机控制;

  • 提高物料测量和转移的准确性;

  • 使剩余的油墨生产设施自动化;

  • 优化原料配方添加量;

  • 消除人工调度活动;

  • 关闭订单输入和成品率报告之间的循环;和

  • 应用批量活动管理优化整个订单出货周期。

在对功能规范进行微调并获得站点范围内的一致意见之后,规范定义了公司想要实现的目标。然后是时候确定最适合的控制系统平台- plc /HMI或分布式控制系统。

最终,Flint Ink选择了艾默生过程管理的DeltaV数字自动化系统作为首选平台,并选择了艾默生的代表Cornerstone Controls提供系统集成服务。

项目恢复
项目实施在DeltaV的早期就开始了,因此Flint Ink和Cornerstone Controls发现了以前未被发现的系统异常,这引起了一些激烈的对话,并引起了艾默生和Cornerstone高级管理层的计划外访问。

Flint Ink的流程经理J.B. Burdette笑着说:“我记得有一次Cornerstone的总裁凯西·库尔曼(Kasey Kuhlman)打来电话,我对他说,‘你身上沾满了汽油,正走进火里,希望我能把你扑灭。’”

另一个干扰发生在项目经理和首席架构师意外辞职的时候。

Cornerstone的高级应用工程师Mike Andress说:“我当时只负责项目的一小部分,并没有真正意识到项目遇到的所有问题。”“一夜之间,我从一个小球员变成了对整个事情负责的人。”

“值得赞扬的是,迈克介入并掌控了这个项目,这表明,尽管这个项目存在许多问题,但事情最终会好转,”伯戴特说。“艾默生和Cornerstone的员工总是愿意付出额外的努力来解决问题,并确保我们的期望得到满足或超越,这充分说明了我们建立并享受的关系。”

改变思想
弗林特在原材料处理和卡车装载区域安装了PLC/HMI系统,但生产的核心一直是手动的。有一些“自动”阀门,但“自动”这个词实际上意味着阀门的手动杠杆已经被执行器所取代,并且可以由操作员从位于中央的面板上激活。

在早期关于工厂自动化的讨论中,一些操作员认为墨水生产是一门艺术,而不是一门科学。一些人甚至预测,如果实现自动化,这家工厂将再也生产不出一磅墨水。

当然,现在很明显,油墨生产是一门科学,可以自动化,但这并不意味着没有解决文化问题就能实现。

例如,每艘船的顶部都有一个检查门。在早期,作业者并不相信操作屏幕能够准确地显示添加作业,而是会打开检查门来验证添加作业是否真的在进行。

过去的另一种做法是将混合罐尽可能装满。由于材料添加是手动的,有人可能会忘记关闭阀门,墨水可能会溅到生产地板上。任何此类泄漏都可能导致浪费和生产力损失。

混合罐现在配备水平探头,联锁,和两个声音通知。一种声音是像号筒一样的喇叭声,另一种声音是录制的声音“唠叨”,认为音量太高,需要降低。可以通过确认按钮使claxon静音。只有当音量降低时,唠叨的声音才会停止。
“自自动化以来,我们没有出现过溢出,”伯戴特解释说。

迈向成功的小步
Flint Ink要求在仪表和控制系统的实施过程中不影响生产,这需要特别注意项目调度,项目团队和Flint Ink的生产调度组之间几乎每天都进行沟通,以及高度模块化,经过良好测试的应用程序设计。

使用早期版本的Mynah模拟仿真软件,在部署到Flint Ink DeltaV系统之前,对特定应用的控制、设备和单元操作模块进行了测试。

根据Burdette的说法,操作员在使用之前对安装的每一层自动化都很担心,然后他们会接受它,并对安装下一层的需求感到担忧。

Burdette说:“我相信我们可以更快地安装层,但我们需要循序渐进,让操作人员在引入新技术之前熟悉一层。”“我们还没有完全做到这一点,但我们正在朝着一个系统的方向发展,这个系统可以像我们最好的运营商一样,在他们最好的一天,每天都表现得最好。”

Flint Ink的生产力数据验证了新奥尔巴尼生产中心由于工作流程的变化和新仪器和控制系统的增加而取得的进展。生产力亮点包括:

  • 效率提高50%;

  • 废物减少了90%;

  • 批后调整减少了75%;和

  • 日程安排危机减少了40%。

做越过
大多数项目都包括举行“总结”会议(或聚会)的任务,以审查项目期间哪些是正确的,哪些是错误的。

如果Flint Ink重新做这个项目,他们说他们会做的事情包括:

  • 询问更多关于所选系统功能的问题;

  • 加强功能规范中的要求;

  • 不再坚持将现有的基于Microsoft excel的配方工作簿集成为配方接口(这一要求最终被取消);

  • 指定最大、最快、功能最强的服务器和操作界面硬件平台;和

  • 对功能规格需求进行优先级排序,以帮助在任何项目描述过程中做出决策。

接下来是什么
Flint Ink新奥尔巴尼生产中心的员工对他们所取得的成就感到兴奋,但他们并不满足。已经很好地定义了后续的项目阶段,新的生产力机会正在被讨论,优先排序,并添加到中心的持续改进项目列表中。

例如,一个消除手工生产调度活动的XML(可扩展标记语言)项目即将启动——这是电子关闭订单到批量生产循环的先驱,离实现无纸化、优化的油墨生产中心的愿景又近了一步。

Flint Ink在一个竞争激烈的市场空间中运作。使用先进且更昂贵的控制系统解决方案很容易被忽视。然而,Flint Ink相信,DeltaV系统的能力已经并将继续挑战他们的思维方式,并不断提高生产灵活性、质量和盈利能力。

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