那些生产线遍布全球各地的公司,已经发现了对各条生产线进行集中控制的好处。实施的细节虽然千变万化,但是万变不离其宗。
进入21世纪,全球化和“世界是平的”的概念已经深深影响到几乎所有与生产相关的领域。如今,众多公司向全球发展的程度日益加深,就体现出这一概念对过程工业的影响。几乎每家公司,不论规模大小,都出于接近原料源、客户源或是劳动力源的目的,把生产线分布在各大洲。
Wonderware的产品市场总监Steven Garbrecht说:“在原先的苏联和中国,常常可以找到一些封闭的组织。而现在,随着柏林墙的倒塌,许多事物都开放了许多。人们很快明白‘走向世界’意味着什么,现在一切事物都互相关联的。当人员在各个工厂之间流动时,建立标准的控制平台可以将重复培训情况减至最低。”
许多公司的自然成长都要通过兼并、联合或其他各种合并手段。他们会建设新的生产线或者购买现有设备。当公司通过多种方式成长时,一条真理就会体现:在各种生产线和设备之间建立起统一的规范非常有必要。
如果一条过程生产线易主或是由新的管理者接手,那么这些责任人会立即发现他们必须同时完成多项任务:
■ 增加产量,至少维持
■ 明确当前的生产能力、员工受培训程度、安全状况;
■ 分析生产的局限性和瓶颈;
■ 明确效益增长点;
■ 在企业现有的等级制度基础上,为生产线引入内部汇报机制。
当公司建立起一套统一的标准时,所有这些任务都会变得简单而清晰。
自下而上……
建立统一的标准可以从设备和控制层面入手。实施改进的第一步就是要明确生产线运转的基础是什么。但同时,新任老板一般不会在没有合适理由的情况下贸然提出改变。
罗克韦尔自动化过程分部的商业项目经理Melissa Smrdel说:“我没看到过哪家公司仅仅为了引进新的企业标准而更换控制层。在这个充满商业气息的世界里,他们必然是出于其他方面的考虑才引入某个项目。如果他们更换了原有的设备或控制系统,可能是出于提高质量的考虑,现有的系统太过时了,必须被换掉;也可能是出于增加产量的考虑,新的设备可以采集数据;或是出于其他方面的考虑。”
公司是否总能够在标准化实施初期就尝到甜头呢?答案是未必。Smrdel建议:“有些时候,并不是客户自发要求建立规范的,而是我们引导他们选择这条路。不论是我们引导的还是他们自发的,他们都会提出一系列的要求。从生产线层面上看,他们关注的是可维护性。因此,如果他们采用编号或图表描述的形式建立标准模块,并且让这种统一的标准贯穿整个平台,那么维护工作会变得相对容易一些。”
你下一步的计划决定了你应该从何处着手。例如,如果新任老板计划引进有经验的操作人员,那么他的首要任务可能就是升级HMI,让那些操作人员能用上熟悉的工具工作。另一方面,如果新老板的面临的首要问题是生产维护,他就会首先对控制层面开刀。
某个标准一经实施,就会为它所涉及的领域带来不断增长的利益。Smrdel对“再利用工程”一词十分偏爱,他表示:“一旦控制系统的各个部分能够协调运转,它们就值得反复利用。如果你有一个可以用在阀门、泵、累加器或是PID上的模块,那么你就可以反复使用它。因为你应该很清楚,它们是经过现场验证的。当你排除了单个模块的故障之后,启动时间往往会变得很快。”
Constellation Energy已经将艾默生的Ovation控制系统全面用于他们的蒸汽和燃料汽轮机生产线上。该公司控制系统高级分析师Bill Collins对他的所见作了解释:“在生产线维护方面,我们得到了最大利益。统一平台使我们不必对单个系统作出特别说明,那可能要花费我们大量脑力的。统一的平台还提供了统一的操作界面,我们不用再去学习如何操控一个包含不同操作界面的平台。”
……或者自上向下
那些从企业层面上审视生产的人有着完全不同的考虑:Wonderware采用的工作方式、最先进的技术,而不在乎这个框架的出发点在哪里。出于各种各样的目的,一家公司的人员可能会在各条生产线之间流动。在公司特定的运作模式下,员工不论走到哪里,都应该只接受最少量的培训和干扰。这样的话,不论是生产线上的操作人员、设备技术人员、财务还是管理者都能从中受益。
本文的过往实例为我们讲述了极具说服力的真实故事。实例中提到的公司采用了标准化生产线并由此获得了丰厚的回报。建立标准化生产线需要一些先期投入,但随之而来的利益是显而易见的。
过往用户实例:陶氏化学
陶氏化学公司可能并没有从“全球化架构”一词中获得大把的利益,但要知道,他们可是在这一概念尚未流行之时就将其投入应用的,这种做法绝对值得赞赏。该公司对安全和“操作纪律”的重视可以追溯到20世纪60年代。而他们在全球范围内的生产战略都是以此为导向的。如今,该公司在37个国家拥有156个生产基地,总共雇 佣了43000名员工。陶氏把他们的战略比作一张三脚的凳子,凳子的三条腿分别是:人力、生产流程和技术。这三者之间的相对重要程度可能会随时代不断变化,但它们是相辅相成的。
过去40年的大多数时间内,陶氏为实施这套战略所作的努力已经超出了当时的技术,这迫使该公司不得不设计自己的控制平台,为他们的远景规划提供支持。如此一来,他们的自动化团队承受了巨大的压力。因为流程上的任何改进都必须找到合适的控制系统进行匹配,而他们又找不到其它开发商以寻求帮助。这种情况一直持续到2000年为止,陶氏与ABB合作在全球范围内推出了他们的基本控制设备。于是,他们用上了商业化的生产控制平台。
在过去的几年中,陶氏以同样的方式引领技术的进步,他们始终屹立在包装业的前端。随着技术潮流坚定地向平纹织物方向发展,该公司更多地关心起与人密切相关的问题。在2008 ARC咨询组的全球生产商论坛上,陶氏主管工业解决方案、技术中心以及生产和工业流程的副总裁Margaret R.Walker作了一次报告,明确提出了陶氏的远景规划。
她解释说:“我们希望我们在新的地区建设的生产线能够雇佣当地人。因此,每当我们涉足新的地区,我们
Walker指出,操作规范只是我们日常活动的一部分,甚至是一小部分。她说:“陶氏的每位成员都使用相同型号的笔记本电脑和相同的软件。我们有一个标准的自动化系统,由ABB提供。我们还在适当的时候使用诸如ISA 88、ISA 95以及ISO 15926之类的工业标准。”即便如此,她认为一致性必须与灵活性相结合。我们既要求操作人员提出变化和改进,又要求他们服从要求和标准。
陶氏为每个地区的员工都提供了非常全面的培训和优质的工具。Walker承认,这么做带来的并不都是好处:“我们知道可能会有一些雇员流失到其它公司,但这只会促使陶氏争当最佳雇主。”
如果陶氏以一致性和最先进的工具为目标,那么当他们买入一条完整的或一部分已有生产线时,将会发生什么呢?他们所做的第一件事是否就是把公司的控制架构强制引入呢?工程解决方案技术中心的总监Jerry Gipson说:“当我们买下一条新的生产线并试图对其进行整合时,我们首先会对该项投资作一番考察,了解目前的生产水平、技术应用程度以及员工受培训情况。”
“我们有过升级控制平台的先例,但我们也有过这样的先例:保留与生产线一同购买来的控制平台,用来维持符合陶氏化学期望的生产水平。在任何情况下,我们都会关注工作流程和人力资源,并且有选择性地对控制系统作升级,从而保证安全性和可靠性达到预期。”
Gipson说:“我们正努力向期望的生产水平靠拢,首先是在安全性方面,其次是在商业目标方面。一旦拿定了主意,我们会考虑用于大规模设备折旧和更新方面的投资是否能收到回报。当然,如果是出于安全性方面的需求,我们会毫不犹豫地投资。”
安全性已经在陶氏的企业文化中打下了深深的烙印。Walker强调:“我们不会因为考虑到某地区的风俗习惯而对安全有半点含糊。你必须把人身安全和过程安全作为头等大事来看待,绝对不能忽视它们。当员工了解到雇主把一切事物都安排妥当,使他们能够安心回家,而且他们身边的人也十分安全时,可能没有什么比这更能激发他们的工作动力了。”
Gipson本人对这种文化深有体会。他说:“在我28年的工作生涯中,一直贯穿着对安全性持久而高度的关注。安全性一直是头等大事。我们开会时首先讨论的就是关于安全性的话题。我们试图为每个人传递这样一条讯息——忙碌一天后能够安全地回家。而且,我们还拓宽了安全性的范畴,即不做有损集体利益的事情。
“追溯到二十世纪60年代,我们推行了一些全球化标准,从而积极推动了生产。当时,我们的出发点就是希望把安全性提高到一个新的台阶。由此可见,安全性是推动我们前进的动力源泉。”
过往用户实例:Alcoa
Alcoa在全世界拥有九家氧化铝精炼厂(分别位于澳大利亚、巴西、牙买加、西班牙、苏里南和美国)。这些工厂都是在60年代至90年代期间新建或扩建的。除了位于西班牙的一家工厂之外,其它工厂内的一切都是由Alcoa自主设计和建造的。
在过去,Alcoa主要依靠自身运作这些生产线。但最终,管理层认定这不是最佳的方案。该公司最近完成了一项名为QUASAR(针对氧化铝精炼的高质量自动化解决方案)的重大革新项目。这一项目将所有的流水线都纳入了统一的设备和控制战略的巨伞下。
Alcoa的过程系统经理Dennis M ason说:“90年代中期,Alcoa的管理层认定,他们并没有最大限度地利用自己的技术和生产线。于是,他们启动了众多的创新项目,力图将各家精炼厂的技术统一到一个层次。这些项目中的一个最终演变成了QUASAR。这样做有助于将某些生产线上的先进成果与其它组分享,从而起到提高效率、增加产量、减少原材料消耗等作用。”
初步的分析很快表明,大量的基本控制块和设备需要被更换。最近升级过的生产线仅需要更换60%的设备,而位于西班牙的生产线需要完全更换掉。其它生产线的更换程度介于这两者之间。在项目被授权实施之前,Alcoa的财政经理们需要对支出与潜在的长期利益之间作一番彻底的财政分析。该项目的完整报价排除了任何含糊不清的预算。
Mason回忆说:“2000年底,我们同时完成了初步设计和成本预计。我们既要把所有的基本设备更换掉,又要采用一整套先进的控制程序。这其中还包括一份长期的服务协议,保证所有的设备和软件程序都处于正常状态。”
“这个项目中,我们要向霍尼韦尔租借全套包含服务协议的设备。2001年2月,我们在第一个生产基地启动了该项目。每个基地的改造要耗时两年半到三年。2007年底,我们完成了
他补充说:“项目过程中,我们遇到了一个限制条件——不允许以任何理由影响正常的生产。这样一来,事情就变得很有趣了。事实上,我们做得很成功。我们为每个基地都作了设备更新,同时不损失哪怕一吨的产量。我们通过周密的计划保证设备更新计划的顺利进行。”
我们得到了什么呢?据Mason说,Alcoa已经超额完成了他们预期目标的150%。超出的部分主要来自于产量的增加以及成本的下降,这是由原材料利用率提高所导致的。他指出:“先进的过程控制系统把多变量预测控制技术引入我们的生产线,从而带来了巨大的变化。在降低生产线所受流量、温度等条件影响方面,这样的变化尤为明显。换句话说,这样能够把生产线进一步推向极限。对于一条氧化铝生产线而言,最经济的运作方式就是尽可能多地利用它。利用率一旦下降,随之而来的就是成本的上升。我们的目标就是让生产线发挥全部潜能,并保持这种状态。新设备可以大大降低流程中的变化因素,让我们比过去更高效地利用生产线。”
“由于在各个生产基地之间采用了统一的平台,如今我们可以在一条生产线上发展某种应用,然后将他迅速移植到其它生产线上去,使优越性得到分享。这样做改善了我们转移技术的能力。”
据Mason反映,像QUASAR之类的成功项目还可以带来一些无形的利益。“Alcoa 的管理层之所以看好这一项目,一方面是考虑到我们能够获得的成果,另一方面是考虑到我们与霍尼韦尔之间建立的关系。我们在处理与霍尼韦尔的关系方面作了很多努力,从而确保了利益。上周,我们在匹兹堡遇到了一位Alcoa的商业总裁。他把QUASAR项目看作是客户与供应商之间建立合作的一个极为成功的典范。”