施耐德电气美国智能工厂背后的故事

智能工厂究竟是什么？基本定义倾向于强调智能工厂对数字技术和连接的使用。更复杂的描述描绘了更清晰的画面，例如德勤将智能工厂描述为“一个灵活的系统”，可以“自我优化”、“自适应”和“实时或近实时地从新条件中学习，并自主运行整个生产过程。”也就是说，智能工厂利用反馈回路在大范围内自我优化其运营。

施耐德电气最近宣布，该公司推出了“美国第一家智能工厂”。这导致 90% 的文书工作被消除，平均修复时间减少了 20%。

该设施位于肯塔基州列克星敦，自 1958 年 Square D 公司开业以来一直在运营。施耐德电气于1991年收购了Square D。此后，施耐德稳步升级了设施，为今年的智能工厂品牌奠定了基础。该工厂生产负载中心和安全开关。制造过程包括压制、铆接、焊接、喷漆、组装和质量检测。

施耐德电气的 EcoStruxure 主管 Luke Durcan 很快指出了指出列克星敦工厂获得智能状态的任何特定时间的挑战。他说，建造智能工厂的前景“总是随着时间的推移而进步”。 “这不是一次性完成的交易。”

事实上，智能工厂的根源可以追溯到几十年前，早于该术语的广泛使用。集成各种技术并将它们置于单一保护伞下的过程最近已成为优先事项。 “你把它放在 [智能工厂] 的旗帜下，突然之间，人们变得更感兴趣了，”杜肯说。 “而且如果它看起来很性感，那么获得内部投资使其发挥作用就更容易了。”

列克星敦智能工厂故事中的相关举措包括在施耐德于 1991 年收购 Square D 设施后进行的材料需求规划 (MRP) 投资软件投资。 这后来导致了企业资源规划 (ERP) 的推出。

早期将自动化扩展到整个工厂的努力提高了车床、压力机和加工中心的生产力。普华永道将这种对孤立机器自动化的投资称为“工业 3.0”计划，可以为工业 4.0 计划提供跳板，该计划通常侧重于基于数字化和数据集成的全厂生产力提升。

在 1990 年代，列克星敦工厂的经理们“发现了精益‘错误’”，就像他们为世界各地公司工作的同行所做的那样。

强调减少浪费和优化员工工作流程和流程的精益理念仍然是优先事项。 “这不是技术片。这是关于人和过程。这是关于通过设施投资于能力和精益流程以及看板管理，”Durcan 说。

就其精益重点而言，列克星敦工厂是施耐德电气全面拥抱精益制造理念的缩影。

以精益为灵感的减少浪费的一个例子是施耐德的 EcoStruxure Resource Advisor 和 Power Monitoring Expert 工具的部署，自 2012 年以来，每年的能源使用量减少了 3.5%，并在区域内节省了 660 万美元。

大约十年前，列克星敦工厂的管理人员在工厂内投资了一个无动力和免费的输送系统。免电系统具有顶部和底部轨道。高架轨道被称为“动力”轨道，而较低的轨道被称为“自由”轨道。整个赛道的长度超过一英里。

这项在设施中实现物料搬运自动化的投资早于工业 4.0 或物联网等流行语的流行。同样适用于 2000 年代的制造执行系统 ​​(MES) 投资，这有助于推动基于物料流的数据集成方面的进展。

“当我们快进到今天时，我们已经采取了几项重大举措来将所有不同的数据整合在一起，”Durcan 说。这意味着从工厂的 MES、ERP 和位于设施周围的其他离散系统中合成数据。例如，该设施使用 IBM 的 Maximo 软件进行维护管理和流程相关事务。 “Maximo 拥有我们的许多维护维修文档流程。 SAP 拥有我们在整个设施中拥有的资产模型，”Durcan 说。该工厂使用 Wonderware 数据集成平台来帮助可视化各种与设施相关的数据。 “随着时间的推移，我们进行了大量投资和决策，”杜肯说。 “但我们正在使用集中式 OT、运营技术数据集成层将它们整合在一起。”

当被问及 Wondware 与施耐德的 Ecostruxure 平台有何关联时，Durcan 解释说，管理该软件的英国公司 Aveva 是施耐德的控股子公司。 “当我谈到 EcoStruxure 时，我谈到 Wonderware 是 EcoStruxure 解决方案的一部分，”Durcan 说。 “它是施耐德的独立法人实体，但就我们的客户而言，它是 Ecosruxure 的一部分。”

根据一份新闻声明，Aveva Insight Data 软件的部署及其数据集成使关键流程的停机时间减少了 5%。

列克星敦设施使用具有各种对象的层次关系的资产模型来提供整个设施的整体设备效率的度量。 “当您在 SAP 内实施分层解决方案时，您可以将其用作资产模型框架，然后您可以将其提取或投影到其他系统中，”Durcan 说。 “SAP 是基石资产模型。如果我想知道 Maximo 中的模型是什么，我可以从 SAP 中提取它。如果我想知道 Wonderware 中的内容，我会从 SAP 中提取它。因此，在整个企业中创建一致的资产模型是单一事实来源的概念。”

列克星敦的设施还帮助 Durcan 成为增强现实技术的粉丝，他承认几年前他对此持怀疑态度。 “四五年前，当我第一次接触 AR 时，我想：‘是的，它有点花哨，很吸引眼球。但它真的不会做任何事情。'”

列克星敦工厂使用的一种名为 Augmented Operator Advisor 的 Schneider 产品帮助他赢得了胜利。 “我们两年前在列克星敦实施了它，它真的很酷，”他说。 “我是皈依者。”

使用该系统的工人可以走到设施中目前具有增强现实功能的 16 台机器中的一台，并查看实时操作数据。工人所要做的就是先用智能手机或平板电脑扫描二维码。 “您可以获得从 PLC 到智能手机或平板电脑的实时信息，”Durcan 说。 “您知道状态是什么，是否正在运行，是否有任何故障、警报或安全问题。从电气角度来看，您可以查看那里是否存在任何电气问题。您可以查看面板内部。”总的来说，AR 技术将修复损坏机器的时间减少了大约 20%。

AR 技术不仅可以提高单台机器的生产力，还可以提高整个设施的生产力。 “增强现实环境中的这些工作流工具使我们能够从维护人员那里积累有关机器性能的信息，然后说：‘好吧，我们看到了这段数据。我们认为这就是发生的事情。’”也就是说，当轴承出现故障、润滑或密封问题或电机烧毁时，工人可以从下拉框中进行选择并报告。与要求工人回顾性报告机器问题形成对比。 “而如果你使用一个很酷的工具实时进行 [这个报道]，这种工具会推动这些男孩和女孩，它会让它变得更加强大，”杜尔坎说。 AR 驱动的过程有助于训练分析模型，最终让机器随着时间的推移运行得更好。

“这是工业规模的上下文摄取，”Durcan 说。当您这样做时，这就是我们真正转向智能工厂的地方。只有这样你才能真正达到我们训练算法变得真正智能的地步。”