西門子公司PCS 7 DCS系統(tǒng)將淀粉公司生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間縮短一
采用分階段對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行升級(jí)改造的方法，國(guó)民淀粉和化學(xué)公司與西門子能源和自動(dòng)化公司在北卡羅來那州索爾茲伯里的一座新建工廠一起分工合作不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，與此同時(shí)還將循環(huán)時(shí)間縮短到原來的一半。該項(xiàng)目使用的裝置包括西門子公司的PCS7分散控制系統(tǒng)，用于使生產(chǎn)抗潮濕、防裂的膠粘劑樹脂的過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。你在遍及全球的移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA以及其它電子設(shè)備所使用的微芯片里都能夠發(fā)現(xiàn)這種膠粘劑樹脂。
如果下次你不小心失手把移動(dòng)電話掉到了地上而它依舊工作正常的話，你應(yīng)該多謝國(guó)民淀粉和化學(xué)公司這些企業(yè)。今天人們制造的幾乎每一部移動(dòng)電話都包含有半導(dǎo)體芯片，而半導(dǎo)體芯片都是由國(guó)民淀粉和化學(xué)公司的電子材料分部提供的具有很高柔韌性，同時(shí)抗潮濕、防碎裂的膠粘樹脂構(gòu)成的。這種專用的樹脂同時(shí)也提高了芯片的可靠性，在世界各地的筆記本電腦、PDA以及其它電子設(shè)備里面你都可以找到這類電子芯片。
Jeff Mueller是位于北卡羅來那州索爾茲伯里的國(guó)民淀粉工廠和研發(fā)機(jī)構(gòu)的工程經(jīng)理，很多專用樹脂都是在那里生產(chǎn)的。
“在國(guó)民淀粉公司，可靠性是我們最優(yōu)先考慮的問題。我們對(duì)客戶的吸引力都依賴于此，”Mueller說道。“非計(jì)劃停車會(huì)立竿見影的為我們?cè)黾佣噙_(dá)數(shù)百萬(wàn)美元的損失，并且會(huì)使我們的客戶轉(zhuǎn)而尋找其它供應(yīng)商。”
Mueller說除了可靠性以外，國(guó)民淀粉公司在生產(chǎn)過程中優(yōu)先考慮的其它問題還包括減少產(chǎn)品從工廠到市場(chǎng)的時(shí)間，采用最先進(jìn)的技術(shù)以便保持公司的競(jìng)爭(zhēng)力。他還補(bǔ)充說重復(fù)性也是非常關(guān)鍵的：“一個(gè)芯片制造商需要在其生產(chǎn)流水線上投資巨額的金錢，他們要求我們提供的產(chǎn)品能夠通過注射器進(jìn)行精確的分配。這就是為什么產(chǎn)品的一致性會(huì)如此重要。”
在2002年，Mueller開發(fā)了一個(gè)分階段的生產(chǎn)控制技術(shù)路線圖來解決公司生產(chǎn)的急迫需求。這個(gè)路線圖將會(huì)作為一個(gè)指導(dǎo)方針幫助公司提高產(chǎn)品的重復(fù)性，延長(zhǎng)公司化學(xué)生產(chǎn)工廠現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)設(shè)備的生命周期。并且還要規(guī)劃一個(gè)新的、鄰近的生產(chǎn)設(shè)施。
國(guó)民淀粉公司確信與一個(gè)自動(dòng)化和控制產(chǎn)品供應(yīng)商結(jié)成合作伙伴對(duì)于這個(gè)路線圖的成功具有至關(guān)重要的作用。為了挑選合適的自動(dòng)化和控制伙伴，國(guó)民淀粉公司、美國(guó)控制公司（CCA）以及WESCO過程自動(dòng)化公司聯(lián)合制定了一個(gè)評(píng)估矩陣，其中列出了九個(gè)挑選的原則：費(fèi)用、總體技術(shù)能力、操作員友好程度、程序員友好程度、開放的通訊標(biāo)準(zhǔn)、TI505原有控制平臺(tái)硬件的利用、TI505程序的轉(zhuǎn)化和再利用、以前在ICI公司（國(guó)民淀粉公司的母公司）的使用情況、批量配方控制能力。
三家知名的過程自動(dòng)化供應(yīng)商受到邀請(qǐng)向一個(gè)評(píng)估委員會(huì)作介紹，這個(gè)評(píng)估委員會(huì)將會(huì)依據(jù)國(guó)民淀粉公司的優(yōu)先性矩陣原則對(duì)三家公司進(jìn)行比較。
“當(dāng)一家供應(yīng)商向我們推薦一個(gè)現(xiàn)在還沒有產(chǎn)品化的方案時(shí)，”Mueller說道。“我多次聽到‘不久’這個(gè)單詞。例如他們說不久就會(huì)有一個(gè)解決方案能夠允許我們轉(zhuǎn)換成批量配方。當(dāng)我聽到他們這樣說的時(shí)候，我真的感到很緊張。”
“當(dāng)我們想要通過數(shù)據(jù)來作出決定的時(shí)候，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)優(yōu)先級(jí)矩陣，”Mueller說道。“我們找來了以后將會(huì)使用這些系統(tǒng)的人，讓他們根據(jù)重要性來分等級(jí)排列這些原則。當(dāng)供應(yīng)商作介紹的時(shí)候，我們就把這些矩陣填寫好。西門子公司的SIMATIC PCS7分散控制系統(tǒng)（DCS）是我們選擇的最好控制系統(tǒng)。”
分階段實(shí)現(xiàn)的方式使停車時(shí)間最少
為了盡量減少對(duì)現(xiàn)有操作的干擾，同時(shí)為其它改進(jìn)建立一種清晰的途徑，國(guó)民淀粉公司采用了一種分階段移植到西門子公司PCS7 DCS系統(tǒng)的方法。
現(xiàn)有的控制系統(tǒng)使用不同版本的軟件和硬件運(yùn)行。為了使用一種新的控制系統(tǒng)，必須使現(xiàn)有系統(tǒng)處于一種共通的狀態(tài)，然后就可以進(jìn)行移植工作。這個(gè)策略最大程度的減少了搞亂生產(chǎn)過程的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還允許國(guó)民淀粉公司對(duì)所有的反應(yīng)器都采用一致的移植計(jì)劃。
這個(gè)路線圖的第一個(gè)階段是2003年執(zhí)行的。Mueller說公司決定進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將兩個(gè)435PLC轉(zhuǎn)換成來自于西門子能源和自動(dòng)化公司的SIMATIC545和505控制器，這兩個(gè)控制器控制著一臺(tái)刮膜式蒸發(fā)器和旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機(jī)。
“移植到545控制器的改造使我們能夠把所有的PLC標(biāo)準(zhǔn)化，并且對(duì)下一步改造的各種選擇項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估。其目的是在新的系統(tǒng)當(dāng)中利用現(xiàn)有的硬件。”
改造的第二階段于2004年進(jìn)行，其中心內(nèi)容是在現(xiàn)有的有機(jī)化學(xué)工廠里增加一個(gè)新的反應(yīng)器系列。Mueller說這是為了獲得使用PCS7DCS系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，為了獲得用PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)量設(shè)備和控制設(shè)備進(jìn)行連接的經(jīng)驗(yàn)。
“我們從低風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目開始改造，希望最大程度的減少使生產(chǎn)過程混亂的風(fēng)險(xiǎn)，”Mueller說道。“這個(gè)策略使得我們可以采用模塊化的編程方式，并且以之作為將來系統(tǒng)的一個(gè)模板，也作為將來實(shí)現(xiàn)批量配方管理的一個(gè)墊腳石。”
新反應(yīng)器系列的安裝工作也包括PCS7DCS系統(tǒng)的安裝，該系統(tǒng)使用了冗余的SIMATIC S7-417H控制器。安裝工作還包括西門子公司的PCS7操作員站（OS），這些操作員站通過遍布整個(gè)有機(jī)化工廠的以太網(wǎng)進(jìn)行連接。
“工廠的操作員們已經(jīng)對(duì)PCS7人機(jī)接口設(shè)備的外觀、操作感覺以及功能非常熟悉，”Mueller說道。“這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)宗旨就是看起來與我們現(xiàn)有的人機(jī)接口平臺(tái)類似，這樣對(duì)操作員來說新舊系統(tǒng)的差別就非常微小了。同時(shí)新系統(tǒng)又提供了更加強(qiáng)大的功能，它使操作人員能夠查看是否某些東西被聯(lián)鎖了，或者同時(shí)調(diào)出歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)。他們非常喜歡新的系統(tǒng)。”
在2005年，PCS7系統(tǒng)通過新反應(yīng)器系列的開車證明了自己的性能，同時(shí)Mueller也開始執(zhí)行路線圖的第三個(gè)階段－把系統(tǒng)從西門子公司的SIMATIC 545和505控制器改造成為西門子公司的PCS7 DCS系統(tǒng)。在2005年，現(xiàn)有反應(yīng)器系列當(dāng)中的一個(gè)反應(yīng)器以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機(jī)的DCS系統(tǒng)改造成功完成。
通過每次把一個(gè)反應(yīng)器的自動(dòng)化系統(tǒng)軟件和硬件改造成為PCS7系統(tǒng)，Mueller能夠確信生產(chǎn)過程不會(huì)受到干擾。他現(xiàn)在還能夠開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊和控制模塊，這些功能模塊能夠支持批量配方過程，還可以作為模板用于將來的系統(tǒng)。剩下的反應(yīng)器系列將會(huì)在今后的兩年中被升級(jí)為西門子公司的PCS7 DCS系統(tǒng)。
如果下次你不小心失手把移動(dòng)電話掉到了地上而它依舊工作正常的話，你應(yīng)該多謝國(guó)民淀粉和化學(xué)公司這些企業(yè)。今天人們制造的幾乎每一部移動(dòng)電話都包含有半導(dǎo)體芯片，而半導(dǎo)體芯片都是由國(guó)民淀粉和化學(xué)公司的電子材料分部提供的具有很高柔韌性，同時(shí)抗潮濕、防碎裂的膠粘樹脂構(gòu)成的。這種專用的樹脂同時(shí)也提高了芯片的可靠性，在世界各地的筆記本電腦、PDA以及其它電子設(shè)備里面你都可以找到這類電子芯片。
Jeff Mueller是位于北卡羅來那州索爾茲伯里的國(guó)民淀粉工廠和研發(fā)機(jī)構(gòu)的工程經(jīng)理，很多專用樹脂都是在那里生產(chǎn)的。
“在國(guó)民淀粉公司，可靠性是我們最優(yōu)先考慮的問題。我們對(duì)客戶的吸引力都依賴于此，”Mueller說道。“非計(jì)劃停車會(huì)立竿見影的為我們?cè)黾佣噙_(dá)數(shù)百萬(wàn)美元的損失，并且會(huì)使我們的客戶轉(zhuǎn)而尋找其它供應(yīng)商。”
Mueller說除了可靠性以外，國(guó)民淀粉公司在生產(chǎn)過程中優(yōu)先考慮的其它問題還包括減少產(chǎn)品從工廠到市場(chǎng)的時(shí)間，采用最先進(jìn)的技術(shù)以便保持公司的競(jìng)爭(zhēng)力。他還補(bǔ)充說重復(fù)性也是非常關(guān)鍵的：“一個(gè)芯片制造商需要在其生產(chǎn)流水線上投資巨額的金錢，他們要求我們提供的產(chǎn)品能夠通過注射器進(jìn)行精確的分配。這就是為什么產(chǎn)品的一致性會(huì)如此重要。”
在2002年，Mueller開發(fā)了一個(gè)分階段的生產(chǎn)控制技術(shù)路線圖來解決公司生產(chǎn)的急迫需求。這個(gè)路線圖將會(huì)作為一個(gè)指導(dǎo)方針幫助公司提高產(chǎn)品的重復(fù)性，延長(zhǎng)公司化學(xué)生產(chǎn)工廠現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)設(shè)備的生命周期。并且還要規(guī)劃一個(gè)新的、鄰近的生產(chǎn)設(shè)施。
國(guó)民淀粉公司確信與一個(gè)自動(dòng)化和控制產(chǎn)品供應(yīng)商結(jié)成合作伙伴對(duì)于這個(gè)路線圖的成功具有至關(guān)重要的作用。為了挑選合適的自動(dòng)化和控制伙伴，國(guó)民淀粉公司、美國(guó)控制公司（CCA）以及WESCO過程自動(dòng)化公司聯(lián)合制定了一個(gè)評(píng)估矩陣，其中列出了九個(gè)挑選的原則：費(fèi)用、總體技術(shù)能力、操作員友好程度、程序員友好程度、開放的通訊標(biāo)準(zhǔn)、TI505原有控制平臺(tái)硬件的利用、TI505程序的轉(zhuǎn)化和再利用、以前在ICI公司（國(guó)民淀粉公司的母公司）的使用情況、批量配方控制能力。
三家知名的過程自動(dòng)化供應(yīng)商受到邀請(qǐng)向一個(gè)評(píng)估委員會(huì)作介紹，這個(gè)評(píng)估委員會(huì)將會(huì)依據(jù)國(guó)民淀粉公司的優(yōu)先性矩陣原則對(duì)三家公司進(jìn)行比較。
“當(dāng)一家供應(yīng)商向我們推薦一個(gè)現(xiàn)在還沒有產(chǎn)品化的方案時(shí)，”Mueller說道。“我多次聽到‘不久’這個(gè)單詞。例如他們說不久就會(huì)有一個(gè)解決方案能夠允許我們轉(zhuǎn)換成批量配方。當(dāng)我聽到他們這樣說的時(shí)候，我真的感到很緊張。”
“當(dāng)我們想要通過數(shù)據(jù)來作出決定的時(shí)候，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)優(yōu)先級(jí)矩陣，”Mueller說道。“我們找來了以后將會(huì)使用這些系統(tǒng)的人，讓他們根據(jù)重要性來分等級(jí)排列這些原則。當(dāng)供應(yīng)商作介紹的時(shí)候，我們就把這些矩陣填寫好。西門子公司的SIMATIC PCS7分散控制系統(tǒng)（DCS）是我們選擇的最好控制系統(tǒng)。”
分階段實(shí)現(xiàn)的方式使停車時(shí)間最少
為了盡量減少對(duì)現(xiàn)有操作的干擾，同時(shí)為其它改進(jìn)建立一種清晰的途徑，國(guó)民淀粉公司采用了一種分階段移植到西門子公司PCS7 DCS系統(tǒng)的方法。
現(xiàn)有的控制系統(tǒng)使用不同版本的軟件和硬件運(yùn)行。為了使用一種新的控制系統(tǒng)，必須使現(xiàn)有系統(tǒng)處于一種共通的狀態(tài)，然后就可以進(jìn)行移植工作。這個(gè)策略最大程度的減少了搞亂生產(chǎn)過程的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還允許國(guó)民淀粉公司對(duì)所有的反應(yīng)器都采用一致的移植計(jì)劃。
這個(gè)路線圖的第一個(gè)階段是2003年執(zhí)行的。Mueller說公司決定進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將兩個(gè)435PLC轉(zhuǎn)換成來自于西門子能源和自動(dòng)化公司的SIMATIC545和505控制器，這兩個(gè)控制器控制著一臺(tái)刮膜式蒸發(fā)器和旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機(jī)。
“移植到545控制器的改造使我們能夠把所有的PLC標(biāo)準(zhǔn)化，并且對(duì)下一步改造的各種選擇項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估。其目的是在新的系統(tǒng)當(dāng)中利用現(xiàn)有的硬件。”
改造的第二階段于2004年進(jìn)行，其中心內(nèi)容是在現(xiàn)有的有機(jī)化學(xué)工廠里增加一個(gè)新的反應(yīng)器系列。Mueller說這是為了獲得使用PCS7DCS系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，為了獲得用PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)量設(shè)備和控制設(shè)備進(jìn)行連接的經(jīng)驗(yàn)。
“我們從低風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目開始改造，希望最大程度的減少使生產(chǎn)過程混亂的風(fēng)險(xiǎn)，”Mueller說道。“這個(gè)策略使得我們可以采用模塊化的編程方式，并且以之作為將來系統(tǒng)的一個(gè)模板，也作為將來實(shí)現(xiàn)批量配方管理的一個(gè)墊腳石。”
新反應(yīng)器系列的安裝工作也包括PCS7DCS系統(tǒng)的安裝，該系統(tǒng)使用了冗余的SIMATIC S7-417H控制器。安裝工作還包括西門子公司的PCS7操作員站（OS），這些操作員站通過遍布整個(gè)有機(jī)化工廠的以太網(wǎng)進(jìn)行連接。
“工廠的操作員們已經(jīng)對(duì)PCS7人機(jī)接口設(shè)備的外觀、操作感覺以及功能非常熟悉，”Mueller說道。“這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)宗旨就是看起來與我們現(xiàn)有的人機(jī)接口平臺(tái)類似，這樣對(duì)操作員來說新舊系統(tǒng)的差別就非常微小了。同時(shí)新系統(tǒng)又提供了更加強(qiáng)大的功能，它使操作人員能夠查看是否某些東西被聯(lián)鎖了，或者同時(shí)調(diào)出歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)。他們非常喜歡新的系統(tǒng)。”
在2005年，PCS7系統(tǒng)通過新反應(yīng)器系列的開車證明了自己的性能，同時(shí)Mueller也開始執(zhí)行路線圖的第三個(gè)階段－把系統(tǒng)從西門子公司的SIMATIC 545和505控制器改造成為西門子公司的PCS7 DCS系統(tǒng)。在2005年，現(xiàn)有反應(yīng)器系列當(dāng)中的一個(gè)反應(yīng)器以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機(jī)的DCS系統(tǒng)改造成功完成。
通過每次把一個(gè)反應(yīng)器的自動(dòng)化系統(tǒng)軟件和硬件改造成為PCS7系統(tǒng)，Mueller能夠確信生產(chǎn)過程不會(huì)受到干擾。他現(xiàn)在還能夠開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊和控制模塊，這些功能模塊能夠支持批量配方過程，還可以作為模板用于將來的系統(tǒng)。剩下的反應(yīng)器系列將會(huì)在今后的兩年中被升級(jí)為西門子公司的PCS7 DCS系統(tǒng)。
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