施耐德电气在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、高产量的装配厂并不是坐在那里，生活在过去。相反，它已经成为未来数字化制造的最先进的展示窗口。
最近，这个棕地设施经历了其历史上最戏剧性的转变之一。如今，这个占地50万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，可以增强操作员的能力，降低成本，提高生产率。
自德怀特·d·艾森豪威尔(Dwight D. Eisenhower)担任美国总统以来，施耐德电气公司(Schneider Electric Lexington)就一直在生产负荷中心和安全开关。它于1957年开业，比《ASSEMBLY》杂志的第一期印刷早了一年。
当时，喷气机时代刚刚开始和蒸汽动力机车仍然在对美国轨道使用。聚乙烯是一种新发明的材料，和世界博览会即将举行庆祝原子能。然而，手机，协作机器人，无绳螺丝刀，笔记本电脑，无纸化作业指导书，RFID标签，扭矩传感器和其他东西，工程师今天认为理所当然是闻所未闻的。
当施耐德电气列克星敦庆祝其成立50周年之际，这是大会的接收者2007年度最佳装配工厂奖。该垂直整合工厂因其成本削减、持续改进和精益制造计划而获得表彰。
通过在90年代末实施施耐德生产系统，该厂实现音量的20％的增长2002至2006年间的设施也花了十年精简制造的所有领域和装配除去113分钟的过程交货时间。
优质产品
如今，拥有64年历史的施耐德电气莱克星顿工厂仍在强劲发展，日产1万多台。每年，操作员组装280万个负荷中心和80万个安全开关。
金属盒子里装着各种各样的母线和其他铝、铜和塑料部件，用来分配和控制低压电力。承包商和建筑商购买这些盒子，电工在盒子里装上不同类型的断路器，以保护家庭免受电力过载和短路的影响。
这是一个潜在致命问题的简单解决方案。尽管大多数负荷中心看起来是一样的，但它们不是。有各种各样的选择。事实上，列克星敦工厂的装配工建造了超过200种不同配置的负载中心。安全开关的大小从30安培到200安培不等。
为了保持高水平的质量和生产力，同时保持交货时间和低成本，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、五金冲压、电镀和喷漆均由公司内部完成。
莱克星顿工厂还拥有最先进的生产设备，如智能零件箱，扭矩监测系统，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止步于现有的成就。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，该基金最近被世界经济论坛(World Economic Forum)列为“灯塔”工厂的未来。这股在巴淡岛，印尼和勒沃德勒伊，法国其他两个施耐德电气工厂的区别。
莱克星顿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，以推动能源效率、可持续性和总体成本节约。
施耐德电气北美公司首席执行官兼总裁安妮特·克莱顿说:“全球各地的制造企业正面临疫情和随后的经济低迷以及气候变化的日益增长威胁带来的新挑战。”
克莱顿说:“施耐德电气证明了工业物联网对底线和进一步可持续发展目标的积极影响。”“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，这样我们就可以在逆境中恢复和繁荣。”
据Clayton介绍，施耐德电气在列克星敦的工业物联网计划的目标是通过引入现代化和重新改造工厂的控制、监控和管理流程的技术，来提高效率和整体市场竞争力。
这是施耐德电气的全球努力，以数字化改造其工厂和配送中心的一部分。183岁的公司的供应链涵盖近300家工厂和物流中心，在超过40个国家。大多数的这些设施使用相同的IIoT技术，该公司提供给客户。
克莱顿解释说:“这些设施是我们定制可持续互联供应链4.0项目的核心，该项目创建了一个跨计划、采购、制造、客户和维持领域的定制、可持续和端到端互联供应链。”
“随着ExoStruxure，我们在我们的全球供应链执行IIoT，”克莱顿说。“在我们的智能工厂，智能配送中心，我们已经由10％和30％，30％和50％之间的维护费用之间降低能源成本。”
持续改进
施耐德电气是世界上最大的住宅、工业和商业建筑配电设备供应商之一。该公司也是工业自动化和控制的领先供应商。1991年，它收购了Square D(几十年前发明安全开关的知名公司)，包括它在列克星敦的旗舰工厂。
这家工厂的半自动装配工艺经过多年的发展，从手工制造、装配、包装、批量加工、质量检验和MRP调度，到一个由多种精益制造工艺支持的工厂。
在过去的30年中，资本显著量已投资带动劳动生产率，提高产品质量，增加容量和减少周期时间。
例如，在2008年，施耐德电气(Schneider Electric Lexington)安装了一个价值400万美元的无动力输送系统，通过将涂漆部件直接输送到装配工作站，提高了生产率和人体工程学。一英里长的传送带蜿蜒穿过工厂，消除了人工码垛，大大减少了内部叉车的交通。
施耐德电气物联网和EcoStruxure主管Luke Durcan说:“输送机使我们能够简化材料处理。”“在制品(WIP)的工作量已经大大减少，以防止从冲压部门到焊接，然后从油漆车间到最终装配的堵塞。与Magelis PLC绑定的RFID标签使我们能够在整个工厂跟踪和同步在制品的移动。”
施耐德电气(Schneider Electric)北美智能工厂创新主管Mike Labhart补充道:“我们的流程很复杂，就像任何老旧的设施一样，我们有多种应用，都是由需要演变而来的。”通常，这些遗留应用程序使数据共享和分析变得困难，因为专有系统往往将有价值的信息孤立起来。为了提高效率，我们认识到需要打开这些数据仓。”
莱克星顿工厂的数字化之旅始于大约12年前，当时连接产品被部署在工厂地板上，以消除材料处理浪费。当时，RFID系统被安装，并最终带来了超过100万美元的生产率提高。
这种连接产品的基础使工厂能够采取下一步:更精确的边缘控制，加上新一代先进的软件应用程序和数据分析。
“通过我们现有的基础设施更聪明，我们能够提取从来没有提供给我们，因为它是被困在孤岛的数据;我们现在使用的这些数据迅速做出正确的决定，”施耐德电气列克星敦的工厂经理史蒂夫Lyczkowski说。“我们现在挺在连接产品水平发展。推按钮，指示灯，后灯，端子板，限位开关，照片眼，RFID开关和HMI都连接。
Lyczkowski解释说:“如果车间的技术人员或操作员有问题，我就会收到警报。”“这提高了装配线的效率，我有能力远程控制我的核心流程。”
今天，列克星敦工厂继续提高效率，建立新的智能工厂基准。例如，通过监测和分析能源使用情况，自2012年以来，该地区的能源使用量同比减少了3.4%，节约了660万美元。
此外，通过提高操作的可视性，计划外机器停机时间减少了近6%。而且，90%的文书工作已经被取消。
其他令人印象深刻的改进包括减少26%的能源，78%的二氧化碳减少与可再生能源信用和20%的水使用。
施耐德电气莱克星顿已经部署了数字能源管理策略，利用工业物联网连接、基于边缘的描述分析和基于云的预测分析来提高整个运营的效率。
EcoStruxure技术形成了莱克星顿工厂的核心和灵魂。施耐德电气的专有系统是一个独立于供应商的、支持工业物联网的体系结构，包括一个开放但定制的连接产品堆栈;边缘控件级软件;以及基于云的应用、分析和服务。EcoStruxure架构中嵌入了用于支持应用和数据分析的端到端网络安全。
这种开放的架构方法适用于信息技术、施耐德电气和第三方设备和软件。
在所连接的产品层，EcoStruxure扩张算符顾问（AOA）具有增强的操作的洞察力和由20％减少了设备停机时间。在边缘驻留EcoStruxure电源监测专家利用连接计和传感器来创建强大的可视化和由机器和过程的能量消耗的描述性分析。
基于云技术的EcoStruxure Resource Advisor提取颗粒状植物数据，为全球层面的能源管理提供平台。它提供了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，我们制定了一个全球智能工厂计划，”Durcan说。“它为我们整个制造领域的数字技术提供了一个标准模板。例如，Le Vaudreuil工厂组装的产品与我们在列克星敦的工厂完全不同。但是，这两个设施共享一些数字基础设施，如共同的建筑管理、能源管理和预测性维护系统。
Durcan解释道:“他们还共享AOA，这是一个增强现实系统。“然而，所有的设施在如何应用技术以实现投资回报方面各不相同。
德坎指出:“我们的智能工厂计划的关键之一是，它不是要把同样的技术推广到施耐德电气的每一个工厂。”“每个工厂都是一个独立的成本中心，所以他们可以自行决定投资决策。我们的大多数设施都是经过多年发展的棕地工厂。
“三年前，我们开始考虑将列克星敦工厂作为一个集成的数据架构，”Durcan说。“为了将不同的系统整合在一起，我们引入了一个名为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。
Durcan声称:“Insight非常灵活，这使得数据集成变得更加容易。”“它使用标准化的定制模板，使工厂能够适应。操作人员可以根据他们独特的需求管理数据并创建单独的仪表板。它使我们能够将工具送到最需要它们的人手中。”
简单的操作符访问
EcoStruxure架构允许跨云、边缘和内部部署的关键元素更容易地管理核心流程。例如，运营商可以通过任何设备随时随地查看云连接的关键数据。通过实时传感器数据、预测分析和智能报警，提高了弹性和可视性。此外，运营商还可以24/7访问监控连接资产的专家。
“EcoStruxure通过让关键流程负责人更快地对市场变化作出反应，制造业企业的敏捷性，” Durcan为说。“通过提供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结合智能仪表盘，可实现快速和准确的决策。”
最近新增的EcoStruxure AOA以增强现实格式将机器信息数字化，数据可以从标准的便携式平板电脑上查看。例如，一名维修技术人员可以走到一台设备前，无需打开机器就能确定一个气缸是否缩回了机器内部。
该工具提供的信息增强了机器的实时视图，更重要的是，提供了与该特定机器相关的最新的原理图和文档集。因此，技术人员不再需要花时间在面板上寻找过时的印刷手册。
投资智能工厂技术的五个理由
- 敏捷管理。以更快的速度和更好的决策来提高客户满意度和服务速度。
- 资产性能。预测分析为减少停机时间并提高运营效率。
- 授权的运营商。获取实时资产、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。降低能源消耗、成本和碳足迹，并通过实时洞察和连接电表改善电力监测。
- 多层次的网络安全行动。产品和系统安全，在安全设计，培训和管理的安全服务增值。
来源:施耐德电气
“我们已经在列克星敦与AOA巨大的成功，” Durcan为说。“这个工具改善了与增强现实操作效率，使运营商能够叠加当前数据，链接的文件和虚拟对象上通过它们的平板电脑的相机机柜或机器。EcoStruxure AOA把实时信息在他们的指尖，无论何时何地需要它。
Durcan解释说:“它为资产性能提供了覆盖，从而简化了预测性维护。”“这使我们能够将莱克星顿工厂的平均维修时间减少18%。
Durcan补充道:“另一个叫做Asset Advisor的工具可以监控数据，并寻找趋势和异常情况。”“例如，我们寻找不明显的有趣模式，比如可能是由于过滤器堵塞或压缩机故障导致的温度波动变量。
“其中一个原因，我们已经与我们的数字实现成功的原因是，我们开始发展了很多年了成熟的精益文化的事实，” Durcan为说。“除了专注于管理流程，减少浪费，它使个人有助于改进生产工艺。
“以前我们就开始植入工业4.0工具，我们在列克星敦的员工已经有一个不断完善的心态，” Durcan为指出。“这使他们更容易采用新技术，看到了冲击。
Durcan解释道:“对于任何一种新型技术，我们总是在寻找生产率，这意味着增加整体设备的效率。“我们的更高水平的数据正在推动更多的见解。但是，如果你没有一个坚实的数据基础设施，你就无法做到这一点。”
