特库姆塞设定航向

千里之行，始于足下。

当考虑工厂如何开始向全工厂电子生产监控系统发展时，这句古老的中国谚语很好地记住了。未来目的地的愿景可能是光明和引人注目的，但要将这种愿景变成现实并非易事。我们必须认真、仔细、一步一步地去做。

最后，工厂经理将能够访问该系统，并获得即时、最新的报告，总结整个工厂、单独的生产线甚至单个机床的OEE(整体设备有效性)评级。分析收集的数据用来计算这个等级，将查明哪里出现了问题或改进的机会。

这里的一个例子是当一个生产监控系统就位:经理提醒的一份报告显示,某些机器的加工线平均需要3分钟周期时间在过去的转变应该是接近2分钟时编程饲料利率和主轴速度。回顾这一转变过程中发生的事件记录，发现砂轮的切割效果不如预期，由于过度磨损，只能在预期寿命的50%时更换。车轮坡度的最近变化记录在制造工程师输入的注释中。在下一个班次开始时，手机操作员会收到一条信息，指示安装一个更硬的坡度轮。在白天监视的周期时间显示返回到所需的输出。问题解决了。

这种观点并不新鲜。多年来，人们一直在谈论和梦想它。事实上，实现这一目标的软件和硬件不仅存在，而且它们也有可靠的记录。越来越清楚的是，向这种未来状态的过渡既不会很快，也不会毫不费力。第一步是最艰难的，但正如谚语提醒我们的那样，这是旅程的开始。

位于密西西比州图佩洛附近的Tecumseh Products压缩机厂已经迈出了这些第一步，其效益已经非常明显。该工厂已在多台“瓶颈”机床上安装了纯软件CNCs，并正在运行双向生产监控系统的关键部分，该系统将CNCs与工厂现有的计算机网络和ERP软件集成。工厂管理层将这些初始安装的结果作为证据，证明这些步骤确实朝着正确的方向发展。

在压力下

虽然Tecumseh产品以其小型发动机闻名于世，主要产品有割草机、除雪机和类似产品，但该公司是冰箱和空调压缩机电机的主要生产商。消费者不太可能意识到，这些产品运行如此安静和高效的原因是看不见的特库姆塞内置压缩机的存在，但他们享受的可靠性能依赖于这些压缩机的质量。由于许多主要品牌的冰箱和空调已将生产转移到海外，特库姆塞不得不加倍努力，以维持其压缩机工厂的盈利运营，面对美国家电制造业严重收缩带来的成本压力。

在Tupelo，Tecumseh经营三条主要的加工线，为装配线提供原料，在装配线上，各种压缩机型号以一种由确定的客户订单时间表决定的混合方式构建。该工厂拥有约100台主动金属切削机床。依赖于手动数据输入的车间控制系统允许管理人员监控生产，但当信息可用于分析和响应时，该信息至少已存在1天。该系统告诉管理人员有关劳动力投入、机器产量和废品率的基本信息。这让他们大致了解了瓶颈所在的位置以及零件短缺可能影响装配线的时间。告诉他们如何反应就足够了，但很少能帮助他们预测和避免妨碍装配线的短缺。它不能告诉他们每台机器内部发生了什么来揭示瓶颈的原因。

制造工程经理乔•库洛维茨(Joe Kulovitz)表示:“我们现在拥有的是一个更强大的生产控制和通信系统的框架。”

该系统最终将取代现有系统，实时提供更详细的机器性能图片。新系统有两个主要元素，都来自密歇根州安阿伯的制造数据系统公司（MDSI）。一种是OpenCNC，它是一种开放式结构的机器控制，取代OEM安装的CNC。另一个是MaximumFactory，它是一套软件模块，用于收集和分析机器控制单元生成的实时数据。该软件套件是为OpenCNC提取数据的能力而定制的，但该软件也可以与专有的传统CNC接口（尽管不太方便）。

Kulovitz先生说:“我们的第一步是确定每条加工生产线上的瓶颈机器，并解决过时的硬件和控制技术造成的限制。”

该工厂如何系统地解决这些瓶颈的最佳例子是用于加工Tecumseh最畅销压缩机模型的主压缩机轴承的研磨单元。这些部件对压缩机的性能至关重要。主轴承表面的平整度、与轴承轴内径孔的垂直度、孔中心线的直线度和内径的圆度都要紧密公差，以确保轴承轴的无泄漏运行和长寿命。该部件有三种变化，取决于轴承轴镗孔的长度。

最初，电池由6个布莱恩特研磨机组成，可以自动上膛和卸货。今天，四台磨床与原来的六台相匹配。其中一台机器已经用OpenCNC进行了改造，并通过MaximumFactory集成到网络中。这很大程度上是因为提高了效率和运行时间，这个升级的磨床细胞仍然可行。

负责此次改造的Tecumseh制造工程师David Clayton解释了这一情况:“这台机器上现有的CNC由于年代久远容易发生故障。修理零件越来越难找了。即使在运行时，与零件装载机的接口也运行缓慢，浪费了我们的循环时间。”克莱顿先生在2000年监督了新的控制装置的安装。他说，磨床现在有一个比其他磨床更好的记录，报告说，改造后的磨床每小时生产50个零件，而其他机器每小时生产40个零件。改造后的机器通常每10个小时运行9个小时，而其他机器在同一时期平均运行4或5个小时。

据Clayton先生说，改进后的磨床上的新CNC的性能完全归功于它的特殊软件。CNC硬件也很“特殊”，但这只是因为它只是一个安装在机器电气外壳中的标准办公室级个人电脑。

克莱顿先生说:“PC可以处理所有的事情——一个处理器实时关闭伺服回路，运行操作界面，驱动I/O，充当自动数据收集器和发射器。”没有专有的运动控制卡或其他设备不能从架子上涉及。

一个早期的适配器

总部设在密歇根州特库姆塞的特库姆塞产品公司是MDSI的早期客户。Tecumseh在其密歇根小型发动机工厂的几台机器上安装了基于软件的cnc后，看到了这种方法在机器控制方面的优势。然而，主要的吸引力不仅仅是数控技术的价值。公司从一开始就意识到，MDSI致力于加强整体工厂管理，而基于软件的CNC只是其中一项实现技术。一个可以记录在加工程序执行过程中发生的机电事件的CNC将自动创建一个数据库，用于在整个工厂网络中分布。这个数据库将成为实时监控和主动控制车间生产的基础。

特库姆塞的高层管理人员也认识到这种全工厂系统的更大价值。事实上，基于软件的CNC作为全工厂监测和控制的基础的概念被认为是Tecumseh振兴的长期战略的关键，因此该公司收购了MDSI作为子公司。Tecumseh总裁Todd Herrick表示，通过收购这家CNC和工厂集成开发公司，他的公司不仅获得了技术，而且更重要的是，获得了集成工厂管理系统的更大愿景。当然，此次收购也被视为一项稳健的商业投资:作为Tecumseh的子公司，MDSI继续为一般制造业开发和销售其软件产品。

“我们的目标是建立一个全球性的、基于网络的平台，在全球范围内运行相同的生产控制软件，”Herrick先生说。“我们在MDSI中有这个软件的来源。”

事件发生

Joe Petsche是一名MDSI软件工程师，他参与了Tupelo的安装，他将实现这一目标的实际方面进行了展望。“我们认为，有效的工厂整合取决于两个关键观点。一个是，关于生产的最重要的信息是在CNC本身产生的。其次，CNC的结构必须让网络软件能够轻松获取这些数据。”他警告说，从机床获取数据的限制将阻碍工厂监控的其他方法。

图珀洛的磨床就是一个很好的例子。在PC上运行的软件持续记录操作期间发生的事件。这个功能，MDSI称为重要事件，允许用户编程CNC来检测加工事件的发生，给它一个可读的标签，并标记日期和时间戳。加工事件可以是机床根据命令所做的任何事情，如继电器的打开和关闭、更换刀具、开始或完成一个加工周期等等。此外，通过在零件程序中插入一个简单的宏例程，程序员可以使CNC在某个预定事件发生时通过网络发送消息。

例如，磨床自动跟踪每次主砂轮修整。当达到设定的梳妆次数时，显示面板上会自动弹出提示窗口，提醒手机操作人员更换轮毂。如果在到达另一个设定的限位前没有更换砂轮，磨床将自动停机。CNC也可以设置发送电子邮件信息或激活寻呼机信号，通知主管生产停止。

在基于软件的数控系统中，实时采集和分配机床数据是机器运行的自动结果。数据收集不需要操作人员进行干预，也不需要特殊的硬件和软件，而这些对于Tupelo工厂来说是重要的成本考虑因素。

走出网络

虽然加工事件的日志对非联网的机床是有用的，但在网络上获取数据可以释放它的全部潜力。根据Petsche先生的说法，由于Tupelo工厂有一个现有的以太网网络，将新的cnc连接到该网络很简单，只需将网线连接到PC的标准通信端口和内部的以太网卡。佩切与克莱顿合作安装了一个名为MAXOmni的MaximumFactory应用程序，并将其设置为每当OpenCNC启动时就启动。

MAXOmni在后台运行，而数控零件程序正在执行。它对记录的事件进行分类，并将数据传输到中央数据库服务器。CNC的应用软件还会向操作员报告，显示需要的信息和警报。操作人员还可以使用该软件从位于研磨槽的计量站输入检测数据。

中央数据库服务器运行其他应用软件来组织和总结来自网络上所有OpenCNC单元的传入数据。该软件生成HTML格式的报告，HTML是一种用于在公司内部网和互联网上以网页形式显示信息的语言。这使得任何被授权使用密码登录的用户都可以访问这些信息。

目前，库洛维茨先生可以从他的台式电脑登录到网络，并访问各种报告，总结研磨机或与网络连接的任何其他机床上的活动。其中一个报告计算研磨机的总体设备效率。OEE是一个将机器的可用性（正常运行时间的度量）、性能（可用输出的度量）和质量（废品率）结合起来的公式。如果OEE不符合预期，他可以查看代表各种OEE因素的报告，以查明原因。他可以“深入”数据库，查看事件日志，以发现可能的问题，例如车轮更换次数过多。

最终，当所有的机床都与生产监控系统相连接时，Kulovitz先生和其他生产经理将能够在工厂层面、在任何加工线上和装配线上跟踪OEE。由于最棘手的瓶颈机器已经被监控，由于加工线无法达到生产目标而导致的生产线停工要少得多。

其他尖头叉子

特库姆塞的图佩洛工厂正在向综合生产系统过渡。工厂也在实施精益制造和六西格玛，以三管齐下的方式振兴工厂。精益制造是一项系统化的工作，旨在消除所有工厂运营中的废物。六西格玛是一种系统化的努力，旨在消除工厂运营产出的变化。

MaximumFactory将使工厂经理和公司高管能够以连贯、有意义的方式衡量和关联其他两项计划的结果。更重要的是，该软件提供了一种工具，用于确定存在进一步改进最佳机会的领域。

库洛维茨说:“我们将拥有一种真正当前的现状地图。”

截至2005年10月，该工厂有12台机床配备了纯软件cnc，并与MaximumFactory接口。这个数字主要代表了磨床，包括一台大型蠕变进料机，但也增加了几台车床和铣床。更多的机器预定更新，一旦重新工程的某些压缩机模型是在不久的将来完成。

虽然许多工厂经理都在谈论利用数控机床和其他自动化生产设备产生的数据，但库洛维茨的工厂实际上正在这么做。他说，有时候，工厂似乎只是触及了表面，但计划中的整合能走多远或多深，这一点并不肤浅。他说:“我们知道如何捕捉我们需要的数据，以及如何利用这些数据使工厂更有效率和生产效率。”

这种信心是一个真正的推动力。简而言之，这家工厂迈向全面整合的第一步是让它有一个运行的启动和保持进展的势头。