施耐德电气位于肯塔基州列克星敦的工厂已经有 60 多年的大规模生产电气设备的历史。但是，低混合、高产量的装配厂并没有坐视过去。相反，它已成为数字制造未来的最先进展示中国机械网okmao.com。
棕地设施最近经历了其历史上最引人注目的转变之一。今天，这家占地 500,000 平方英尺的工厂有着光明的未来，因为它是应用工业 4.0 工具的领导者，这些工具赋予操作员权力，降低成本并提高生产力。
自 Dwight D. Eisenhower 担任总裁以来，Schneider Electric Lexington 一直在制造负载中心和安全开关。它于 1957 年开业，一年前 ASSEMBLY 杂志的第一期就从印刷机上推出。
当时，喷气式飞机时代刚刚开始，蒸汽动力机车仍在美国铁路上使用。聚乙烯是一种新型材料，一场庆祝原子能的世界博览会即将举行。然而，手机、协作机器人、无绳螺丝刀、笔记本电脑、无纸化工作指令、RFID 标签、扭矩传感器和其他工程师今天认为理所当然的东西是闻所未闻的。
在施耐德电气列克星敦庆祝成立 50 周年之际，它获得了 ASSEMBLY 的2007 年度装配厂奖。垂直整合的工厂因其削减成本的持续改进和精益制造举措而获奖。
通过在 1990 年代后期实施施耐德生产系统，该工厂在 2002 年至 2006 年间实现了 20% 的产量增长。该工厂还花了十年时间精简制造和组装的所有领域，以减少 113 分钟的流程交付时间。
优质产品
如今，拥有 64 年历史的施耐德电气列克星敦工厂依然强劲，每天生产超过 10,000 台。每年，运营商组装 280 万个负载中心和 800,000 个安全开关。
金属箱内装有各种汇流条和其他铝、铜和塑料部件，用于分配和控制低压电力。承包商和建筑商购买盒子，电工用不同类型的断路器填充它们，以保护房屋免受电力过载和短路的影响。
这是解决潜在致命问题的简单方法。尽管大多数负载中心看起来都一样，但它们并非如此。有多种选择可供选择。事实上，列克星敦工厂的装配工建造了 200 多种不同配置的负载中心。而且，安全开关的大小从 30 到 200 安培不等。
为了保持高水平的质量和生产力，同时保持较低的交货时间和成本，施耐德电气列克星敦是一个垂直整合的工厂。除包装外，所有注塑、金属冲压、电镀和喷漆均在内部完成。
列克星敦工厂还配备了最先进的生产设备，如智能零件箱、扭矩监控系统、机器人码垛机和无动力输送系统。
然而，列克星敦工厂并没有满足于现状。对尖端技术的持续投资使其成为北美“最聪明”的工厂之一。
事实上，该设施最近被世界经济论坛称为未来的“灯塔”工厂。它与位于印度尼西亚巴淡岛和法国勒沃德勒的另外两家施耐德电气工厂相同。
列克星敦工厂利用施耐德电气基于工业物联网 (IIoT) 的 EcoStruxure 系统，该系统提供增强现实、远程监控和预测性维护等数字工具，以提高能源效率、可持续性和总体成本节约。
施耐德电气北美首席执行官兼总裁安妮特·克莱顿 (Annette Clayton) 表示：“世界各地的制造组织都面临着大流行和随后的经济衰退带来的新挑战，再加上气候变化的威胁日益加剧。”
“施耐德电气证明了 IIoT 有能力对底线和进一步的可持续发展目标产生积极影响，”克莱顿说。“作为全球灯塔网络的一部分，我们可以分享我们的知识并与行业同行合作，为组织带来更大的可持续性和弹性，以便我们能够在逆境中恢复和繁荣。”
据 Clayton 称，施耐德电气在列克星敦的 IIoT 计划的目标是通过引入现代化和改造工厂控制、监控和管理流程的技术来提高效率和整体市场竞争力。
这是施耐德电气对其工厂和配送中心进行数字化改造的全球努力的一部分。这家拥有 183 年历史的公司的供应链涵盖 40 多个国家的近 300 家工厂和物流中心。这些设施中的大多数使用该公司为其客户提供的相同 IIoT 技术。
“这些设施是 [我们] 量身定制的可持续互联供应链 4.0 计划的核心，该计划在计划、采购、制造、客户和维持领域创建了一个定制的、可持续的、端到端的互联供应链，”克莱顿解释说。
“通过 ExoStruxure，我们正在我们的全球供应链中实施 IIoT，”Clayton 说。“在我们的智能工厂和智能配送中心，我们将能源成本降低了 10% 到 30%，维护成本降低了 30% 到 50%。”
连续的提高
施耐德电气是全球最大的住宅、工业和商业建筑配电设备供应商之一。该公司还是工业自动化和控制的领先供应商。1991 年，它收购了 Square D（一家在几十年前发明了安全开关的知名公司），包括其在列克星敦的旗舰工厂。
多年来，该工厂的半自动装配流程已经从手动制造、装配、包装、批处理、质量检查和 MRP 调度发展为由众多精益制造流程支持的设施。
在过去的 30 年中，已投入大量资金来提高劳动生产率、提高质量、增加产能和缩短周期时间。
例如，在 2008 年，施耐德电气列克星敦安装了价值 400 万美元的无动力输送系统，通过将喷漆零件直接运送到装配工作站来提高生产力和人体工程学。一英里长的输送机蜿蜒穿过工厂，消除了手动码垛，大大减少了内部叉车的交通。
“输送机使我们能够简化材料处理，”施耐德电气物联网和 EcoStruxure 主管 Luke Durcan 说。“在制品 (WIP) 的工作量已显着减少，以防止从冲压部门到焊接，然后从涂装车间到最终装配的阻塞。与 Magelis PLC 绑定的 RFID 标签使我们能够跟踪和同步整个设施中的 WIP 移动。”
施耐德电气北美智能工厂创新负责人 Mike Labhart 补充说：“我们的流程很复杂，而且与任何陈旧的设施一样，有多种应用程序是从必要性发展而来的。” “通常，这些遗留应用程序使数据共享和分析变得困难，因为专有系统倾向于孤立有价值的信息。为了提高效率，我们认识到需要解锁这些数据孤岛。”
列克星敦工厂的数字化之旅始于大约 12 年前，当时在工厂车间部署了互联产品以消除材料处理浪费。当时，安装了 RFID 系统并最终带来了超过 100 万美元的生产力收益。
这种互联产品基础使工厂能够采取下一步措施：更精确的边缘控制，以及新一代高级软件应用程序和数据分析。
“通过使我们现有的基础设施更加智能，我们能够提取我们永远无法获得的数据，因为它们被困在孤岛中；我们现在使用这些数据快速做出正确的决策，”施耐德电气列克星敦工厂经理 Steve Lyczkowski 说。“我们现在在互联产品层面已经相当发达。按钮、灯、背光、端子排、限位开关、光电眼、RFID 开关和 HMI 都已连接。
“如果车间的技术人员或操作员遇到问题，我会收到警报，”Lyczkowski 解释说。“这使装配线更加高效，而且我能够远程控制我的核心流程。”
今天，列克星敦工厂继续提高效率并建立新的智能工厂基准。例如，监测和分析能源使用量同比节省了 3.4%，自 2012 年以来为区域节省了 660 万美元。
此外，通过提高对操作的可见性，计划外机器停机时间减少了近 6%。而且，90% 的文书工作已被消除。
其他令人印象深刻的改进包括减少 26% 的能源、减少 78% 的二氧化碳以及可再生能源信用以及减少 20% 的用水量。
施耐德电气列克星敦部署了数字能源管理战略，利用 IIoT 连接、基于边缘的描述性分析和基于云的预测分析来提高整个运营的效率。
EcoStruxure 技术构成了列克星敦工厂的核心和灵魂。施耐德电气的专有系统是一种供应商中立、支持 IIoT 的架构，包括开放但量身定制的连接产品堆栈；边缘控制级软件；以及基于云的应用程序、分析和服务。用于支持应用程序和数据分析的端到端网络安全嵌入在 EcoStruxure 架构中。
这种开放式架构方法适用于信息技术以及施耐德电气和第三方设备和软件。
在互联产品层，EcoStruxure Augmented Operator Advisor (AOA) 增强了运营洞察力，并将设备停机时间减少了 20%。EcoStruxure Power Monitoring Expert 位于边缘，利用连接的仪表和传感器创建机器和流程能耗的强大可视化和描述性分析。
基于云的 EcoStruxure Resource Advisor 提取精细的工厂数据，并在全球范围内提供能源管理平台。它提供对能源趋势和支出模式的预测见解，使制造工程师能够优化他们的能源成本。
“几年前，我们制定了全球智能工厂计划，”Durcan 说。“它为我们的制造足迹中的数字技术提供了标准模板。例如，Le Vaudreuil 工厂组装的产品与我们的列克星敦工厂完全不同。但是，这两个设施共享一些数字基础设施，例如通用建筑管理、能源管理和预测性维护系统。
“他们还共享 AOA，这是一个增强现实系统，”Durcan 解释说。“然而，所有设施在如何适应技术以提供投资回报方面各不相同。
“我们的智能工厂计划的一个关键在于，它不是将相同的技术推广到每个施耐德电气工厂，”Durcan 指出。“每个工厂都作为一个单独的成本中心运营，因此他们有自己的酌情投资决策。我们的大部分设施都是经过多年发展的棕地植物。
“三年前，我们开始将列克星敦工厂视为一种集成数据架构，”Durcan 说。“为了将不同的系统整合在一起，我们推出了一种名为 AVEVA Insight 的解决方案。我们创建了一个混合制造云环境，使我们能够查看来自精益数字化系统的实时信息，该系统将操作员输入数据与生产和 MES 信息相结合。
“Insight 非常灵活，这使得数据集成变得更加容易，”Durcan 说。“它使用带有定制功能的标准化模板，使工厂能够适应。操作员可以根据自己的独特需求管理数据并创建单独的仪表板。它使我们能够将工具交到最需要它们的人手中。”
易于操作员访问
EcoStruxure 架构允许更轻松地管理跨云、边缘和内部部署的关键元素的核心流程。例如，运营商能够随时随地从任何设备查看连接到云的关键数据。通过实时传感器数据、预测分析和智能警报提高弹性和可见性。运营商还可以 24/7 全天候访问监控连接资产的专家。
“EcoStruxure 使关键流程所有者能够更快地响应市场动态，从而提高了制造组织的敏捷性，”Durcan 说。“通过提供将应用程序和分析连接到车间机器的协作工作区，该架构允许团队实时查看组合的智能仪表板，从而实现快速准确的决策。”
最近添加的一项 EcoStruxure AOA 以增强现实格式将机器信息数字化，并且可以从标准便携式平板电脑查看数据。例如，维护技术人员可以走到一台设备前并确定气缸是否已缩回机器内，而无需打开机器。
该工具通过机器的实时视图提供增强的信息，更重要的是，提供与该特定机器有关的最新示意图和文档集。因此，技术人员不再需要花时间在面板上寻找经常过时的印刷手册。
投资智能工厂技术的五个理由
敏捷管理。做出更快更好的决策，以提高客户满意度和服务速度。
资产表现。预测分析可减少停机时间并提高运营效率。
授权运营商。访问实时资产、数据和创新技术，以提高维护过程的安全性和效率，并提高员工参与度。
能源和可靠性。通过实时洞察和连接的仪表减少能源消耗、成本和碳足迹，并改进电力监控。
多层次的网络安全操作。产品和系统安全，在安全设计、培训和托管安全服务方面具有附加值。
资料来源：施耐德电气
“我们通过 AOA 在列克星敦取得了巨大成功，”Durcan 说。“该工具通过增强现实提高了运营效率，使操作员能够通过平板电脑的摄像头将当前数据、文档链接和虚拟对象叠加到机柜或机器上。EcoStruxure AOA 将实时信息置于他们的指尖，无论何时何地需要。
“它提供了资产性能的叠加，从而简化了预测性维护，”Durcan 解释说。“这使我们能够将 Lexington 工厂的平均维修时间减少 18%。
“另一个名为 Asset Advisor 的工具可以监控数据并寻找趋势和异常情况，”Durcan 补充道。“例如，我们寻找不明显的有趣模式，例如可能由于过滤器堵塞或压缩机故障引起的温度波动变量。
“我们在数字化实施方面如此成功的一个原因是，我们从多年来发展起来的成熟精益文化开始，”Durcan 说。“除了专注于管理流程和减少浪费之外，它还使个人能够为改进生产过程做出贡献。
“在我们开始植入工业 4.0 工具之前，我们在列克星敦的员工已经有了持续改进的心态，”Durcan 指出。“这让他们更容易采用新技术并看到影响。
“对于任何新型技术，我们一直在寻求生产力，这意味着提高整体设备效率，”Durcan 解释说。“我们更高级别的数据正在推动更多的洞察力。但是，如果您没有可靠的数据基础设施，就无法做到这一点。”