Country Maid 獲得智慧製造以符合成長的需求

背景

如同他們過去二十年一樣，Country Maid

Ken 與 Marlene Banwart 夫婦於 1991 年創立 Country Maid，開始在地下室為當地農民市集製作糕點。烘焙食品很快就成為當地的熱門商品，當時 Banwarts 意識到可以為他們的糕點開拓更多的銷路，因而開始冷凍糕餅原料並開發新產品，包括蘋果塔及奶油奶酪餡料等，並銷售給非營利組織和學校團體以進行募款活動。

糕點很受歡迎，因為有自製的風味與溫暖的感覺。人們讓冷凍的麵團隔夜發酵、放入烤箱中烘烤，然後享受它。毫不意外地，將材料轉化為美味糕點的過程相當複雜。

2012 年，Country Maid 決定投資自動化設施以因應消費者對 Butter Braid® 糕點的需求。公司目前由員工全資擁有，在其位於愛荷華州的設施內，乳粉、麵粉及糖等材料皆存放在多個儲存槽，然後轉移到工業攪拌機中與水混合，接著混合物進入旋轉的麵團饋送器並沿輸送管線傳送，再由類似擀麵棍的機器將麵團展開、分層，並填充奶油與餡料。在運送到冷凍櫃之前，由一名工作人員在 12 層的糕點上進行最後的潤色，讓頂層交織呈現，創造出 Butter Braid 糕點的招牌外觀。

挑戰

在升級之前，工作人員必須高度參與生產流程，包括手工批次作業、調整糕點大小，以及將每袋麵粉倒入攪拌機中。操作員也必須手動收集基本生產資料並製作報告，因此難免發生人為錯誤與不一致的情形，而且完全手動的製程也需要耗費大量時間與勞力。

Country Maid 想為這項製程進行自動化升級，獲得進階的資料收集功能，確保每個批次皆維持相同的高品質，同時也希望提高全設施的整體營運效率。

Country Maid 必須增加一條生產線以滿足需求，他們在設計攪拌室時有兩個選項，其中包括更換為較大的攪拌機，但這必須擴大設施空間以容納其尺寸，否則就必須安裝較小的新型攪拌機並設置全新的自動化生產線。

Country Maid 系統整合專家 Marc Banwart 表示：「我們發現，若要自動化一台較大的新攪拌機，我們可以減少攪拌機的尺寸而無需擴大設施。這個選擇較不昂貴，而且可以實現相同目標。我們知道這項變化將有助於我們滿足不斷成長的生產需求，並可獲得精確資料，以利做出更完善的營運決策。」

解決方案

連同新的第二條生產線，Country Maid 也希望將現有的生產線自動化。他們進行研究並決定採用 Rockwell Automation 的 PlantPAx® 製程自動化系統做為兩條生產線的核心系統。Country Maid 尋求第三方的指導及專業知識來安裝並實作這項解決方案，同時與 Interstates Control Systems, Inc. 合作，這家公司是 Rockwell Automation PartnerNetwork™ 計劃的解決方案合作夥伴。

PlantPAx 系統是內建擴充能力的全廠控制系統，可提供 Country Maid 所需要的生產分析洞見。這項系統包括視覺化、分析與報告入口網站，以及製程歷史記錄，如此可供操作員檢視生產趨勢，例如配料的平衡，以及調整配方的比例。

PlantPAx 系統中的 FactoryTalk® VantagePoint EMI 軟體實作用於追蹤與記錄資料以確認生產趨勢，這款軟體從整體生產線的可用來源收集資訊，使操作員可在各種以角色為基礎的儀表板上即時檢視資料。操作員使用這些資料做為探索與分析工具，依據溫度和麵團一致性等各種參數，對各個批次進行策略性的改善。

例如，Country Maid 面臨麵團擴展階段的一致性問題，而且無法了問題的成因。操作員使用 VantagePoint 軟體終於找出問題的根源：位於建築物外部的廠房麵粉倉庫可能會因為天氣變化而差生問題。操作員現在可根據控制箱內不斷變化的溫度情況來監控每個批次，這套系統還提供可能影響生產的參數檢視畫面。Interstates Control Systems, Inc. 首席控制系統開發人員 Raymond Berning 表示：「操作員可以檢視停機時間持續多久，以及在生產線上發生的時間與環節，如此精確的洞察能力提升了生產控制的成效。」

結果

Country Maid 希望獲得高品質的資料與更緊密的製程控制，並且能根據各批次的資料做出更佳決策，如今他們的成果不僅於此；設施的產量倍增，也已實現公司的主要目標。他們的生產線速度提高 14%，攪拌時間縮短 23%。在實作 PlantPAx 製程系統之後，Country Maid 獲得豐富的資訊，不再只是每批次加入多少水或糖而已。現在操作員知道何時應調整批次的參數，而且知道為何應進行調整，無需再依靠假設或猜測。

Banwart 表示：「自動化流程讓同一名操作員變得更有效率，我們可以快速判斷是否需要對某個批次進行調整，而且我們真的辦到了。」透過實作高度自動化攪拌機而非採用大型攪拌機並改建設施，Country Maid 在設備上節省了 12 萬美元，並避免了相當長的生產停機時間。他們也透過新的資料收集功能更有效地利用人力，每年可節省超過 45,000 美元的批次人力成本。

這項製程解決方案提供超越 Country Maid 預期的報告功能與生產效率。現在，生產流程中唯一無法處理的部分是每個糕點的手工編織元件，沒有機器能像工人的手一樣精確地複製這項作業。