“因为整个生产过程都需要人工同时在多根原木上同时完成,处理需要的物料、时间和工作量的优化也就无从谈起,” Pleasant River木材厂六个合伙人之一的Christopher Brochu说道:“工人决定在每根原木的何处进行切割CONTROL ENGINEERING China版权所有,但他们不可能准确地确定如何切割这根原木才能实现最大化利用物料。”除此之外,操作断木机本身,在人工和能耗方面也相当昂贵。公司因为物料浪费损失了大笔资金,因此必须要解决这个问题。
采用最优化视角
在Pleasant River 木材厂2004年购买缅因州Dover-Foxcroft工厂的时候,公司的合伙人承诺投资1200万美元用于工厂的现代化,其中就包括加工树木长度以便铣削的部分。合伙人认识到升级技术以提高生产率和效率的好处,于是向专注于设计和实施自动化解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有,并向拥有丰富林业产品经验的Progress Engineering公司咨询。Progress Engineering公司设计了一套混合系统,使用来自多家供应商的解决方案,帮助客户通过最大化利用每一根原木的价值提升效率。
根据Progress Engineering公司总裁Dana Hodgkin的解释,新的流程开始于对每根原木进行评估的料场,使用视觉系统捕捉原木的图形。六架安装在棚顶的彩色相机拍摄每一根原木的图片。然后,这些图片通过视觉应用和视频系统软件被“拼接”在一起,软件还能够“计算每一根原木的长度和直径,一直可以精确到英寸,”Hodokin说道:“这些数据通过以太网与该公司开发的PLC系统无缝连接。”
Progress Engineering公司最初的设计使用了来自其他制造商的照相机,但是Hodgkin指出了之前设计的问题:“我们认为第一台照相机不能捕捉整根原木的全部图像。而图像的完整度对于精确地测量是非常关键的,只有这样才能保证系统后续的运行按照要求进行。此外,照相机在严酷的料场环境下的工作性能也存在不足。在第一次设计失败之后,我们开始寻找替代方案。”
为了适应环境的要求,Teledyne Dalsa视觉系统提供了自动化环境亮度检测功能,快速调整曝光时间,保证照片达到需要的对比度。棚顶的LED照明设备,可以提高不同照片之间的一致性。
一旦PLC系统接收到每根原木长度和直径的数据,它就能够将其集成到新的“造材系统”当中。这个新设备包括原木分割机和电锯,也是新生产系统的主要部件。这部分系统能够分析来自视觉系统的数据,确定每一次切割的最佳位置,然后完全自动化地对每一根原木进行切割。
和树一样长的原木有64英寸长,Teledyne Dalsa的Geva视觉应用和Sherlock软件可以在7秒钟内精确地计算每根原木的长度和直径,然后将这些数据传给PLC,确定每一次切割的最佳位置。天花板上6台Genie 1600彩色照相机负责拍摄照片。
看得准的好处
变化是非常显著的,Pleasant River看到了新的生产流程与原有流程没有多少相似之处。尤其是他们注意到视觉系统已经帮助他们实现几个关键目标,比如确定每一棵的精确长度和直径。“测量是一个关键的起点,它让后续计算如何切割原木变得非常精确。” Pleasant River公司的另一位合伙人Jason Brochu说;“精确地测量长度和宽度至关重要,因为新系统上的电锯可以精确到四分之一英寸,但是如果最初的测量不对一切就都免谈了。”
在全自动化流程中,木材厂可以根据视觉系统传递给PLC系统的测量数据对原木进行准确切割。
另外一个目标就是加快加工速度,而新的视觉系统确实提升了产能。视觉系统可以在7秒钟之内完成原木长度的测量,也就是说每分钟可以测量9根。“速度几乎提高了10倍,而且还要比我们原来的过程精确得多。”Jason Brochu补充道。在高度自动化的流程中,只需要一名操作员保证系统所做的决策正确就可以了。
新的系统实际上还杜绝了浪费。“现在所有的原木加工都在中心位置进行控制工程网版权所有,因此我们可以收集到所有在木材生产中无法使用的零碎,比如木屑和树皮,”Christopher Brochu提到:“然后我们可以把它们作为副产品卖掉以获得利润。我们现在实现了零浪费运营,满足环境保护的目标,也创造了新的收入。”
与市场匹配
木材是一种商品,因此其产品本身不会采用新的方案而变得非常不同。但是,通过采用新的自动化系统Pleasant River公司可以快速地改变木材的尺寸以满足市场需要,让公司在市场上更加具有差异化的竞争优势。
“我们新的生产系统让公司更加高效、产能更高也更加灵活,”Jason Brochu说道:“因为我们快速准确地工作,我们拥有必需的灵活性在需要的时候改变长度,针对当前的市场进行调整。使用原来的系统,改变原木的切割长度基本上是不可能的。”