CPG(Consumer Packaged Goods)是一個(gè)非常挑戰(zhàn)的市場(chǎng)。它存在于我們每個(gè)人每天的生活。它看似傳統(tǒng)-它始于人類的自由市場(chǎng)，而又光彩艷麗的存在-琳瑯滿目的陳列于商場(chǎng)、超市與街邊小店之中。

　　CPG包含了與我們?nèi)沼孟M(fèi)相關(guān)的包裝領(lǐng)域如食品飲料、制藥、日用化工品、煙草、玩具這些終端消費(fèi)產(chǎn)品。而其所涉及的包裝設(shè)備領(lǐng)域則包括軟包裝印刷、食品包裝(HFFS、VFFS)、飲料灌裝與后道膜包、箱包、紙盒成型與包裝類設(shè)備、制藥中的制劑、包裝設(shè)備。

　　這是一個(gè)高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)

　　因?yàn)樗袩o(wú)數(shù)的生產(chǎn)與經(jīng)銷者存在于市場(chǎng)，如圖1所示列舉了CPG市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)。消費(fèi)品領(lǐng)域龐大而因此玩家眾多，而競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致利潤(rùn)的低下。就全球范圍而言，過(guò)去百年時(shí)間里，該領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)過(guò)了許多輪的并購(gòu)。這些并購(gòu)都是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模效應(yīng)來(lái)降低成本，例如大規(guī)模的材料采購(gòu)進(jìn)而降低成本、削減多余的資產(chǎn)、人員支出等等。

　　生產(chǎn)企業(yè)的盈利能力在一輪又一輪的競(jìng)爭(zhēng)中被不斷削減—因此，必須拿出足夠高的良品率才能贏得競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于巨大的消費(fèi)品出貨量而言，0.1%的良品率差異都會(huì)成為競(jìng)爭(zhēng)的勝負(fù)手，也成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)。

　　市場(chǎng)渠道正在發(fā)生變化，電商、直播帶貨已經(jīng)顛覆了人們印象中的先生產(chǎn)再銷售。而是，先銷售再生產(chǎn)，還要快速交付，人們對(duì)于隔天到貨甚至都缺乏耐心-最好就像在樓下超市一樣的便捷。

　　個(gè)性化的產(chǎn)品，更快的產(chǎn)品品種種類-這都使得消費(fèi)品包裝市場(chǎng)變得極具挑戰(zhàn)。因?yàn)?，開(kāi)機(jī)浪費(fèi)/批量會(huì)帶來(lái)不良品率的大幅上升，成本與交付能力也會(huì)受到損傷。

圖1-CPG市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)

　　而這種高強(qiáng)度的競(jìng)爭(zhēng)，被人們口中一個(gè)“卷”所代替—如何在“內(nèi)卷”時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)中勝出，對(duì)于每個(gè)企業(yè)都是一個(gè)難題。

　　回到問(wèn)題的本源，對(duì)于消費(fèi)品的生產(chǎn)企業(yè)而言，OEE、TCO、TPM是三個(gè)核心的量化指標(biāo)，一切生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)必須圍繞這樣的工廠運(yùn)行指標(biāo)來(lái)展開(kāi)。

　　OEE-關(guān)鍵的設(shè)備衡量指標(biāo)

　　OEE是消費(fèi)品生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵指標(biāo)，并且它是一個(gè)與消費(fèi)品包裝設(shè)備制造商的產(chǎn)品緊密相關(guān)的指標(biāo)。我們由圖2可以看到，在精益生產(chǎn)中，OEE被拆分為設(shè)備的六大浪費(fèi)：

圖2-OEE的計(jì)算與設(shè)備六大浪費(fèi)

　　OEE的計(jì)算，它由設(shè)備的可用性(A)、性能(P)和質(zhì)量(Q)三個(gè)指標(biāo)構(gòu)成。而這三個(gè)又對(duì)應(yīng)了精益生產(chǎn)視角設(shè)備六大浪費(fèi)。即，設(shè)備故障、設(shè)置與調(diào)整影響了可用性(A)，而怠速和臨時(shí)停機(jī)、減速影響了設(shè)備的性能(P)、而過(guò)程中良品損失以及開(kāi)機(jī)浪費(fèi)影響了質(zhì)量(Q)

　　而今天我們所談及的自動(dòng)化、信息化、智能化就是要圍繞設(shè)備的六大浪費(fèi)展開(kāi)工作，以提供OEE。

　　改善OEE的幾個(gè)方向

　　貝加萊在CPG設(shè)備領(lǐng)域具有悠久的歷史和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，有眾多的產(chǎn)品、技術(shù)和方案為CPG領(lǐng)域而設(shè)計(jì)。其中，有幾個(gè)大的視角可以看到貝加萊的設(shè)計(jì)精妙之處。

　　PackML & mappOEE計(jì)算

　　“能觀能控”，要改善OEE就需要首先能夠監(jiān)測(cè)OEE。對(duì)于包裝類設(shè)備而言，PackML提供了一個(gè)非常好的設(shè)計(jì)架構(gòu)。它提供了機(jī)器的狀態(tài)模型、統(tǒng)一HMI界面、統(tǒng)一的信息交互的標(biāo)簽。圖3是PackML設(shè)計(jì)的統(tǒng)一界面，在這個(gè)界面上，機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的切換，對(duì)應(yīng)的是時(shí)間的計(jì)算。PackML的信息交互標(biāo)簽，包括上行數(shù)據(jù)里的品質(zhì)、機(jī)器的狀態(tài)，這些有決定了品質(zhì)Q和性能P相關(guān)的參數(shù)。因此，PackML的信息交互規(guī)約，讓機(jī)器可以為生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供了計(jì)算OEE相關(guān)的數(shù)據(jù)。

圖3-PackML的狀態(tài)與統(tǒng)一界面設(shè)計(jì)

　　在貝加萊，mappOEE模塊遵循PackML的狀態(tài)切換邏輯及計(jì)時(shí)、品質(zhì)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)(速度、加速度等)?？梢杂糜谟?jì)算設(shè)備的OEE，并提供給生產(chǎn)管理系統(tǒng)作為顯示。如圖4所示。

圖4-mappOEE配置頁(yè)面

　　PackML不僅僅是包裝類設(shè)備的通信規(guī)約，并且它提供了設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)的參考架構(gòu)、提供了統(tǒng)一的HMI交互界面設(shè)計(jì)、狀態(tài)邏輯切換以協(xié)作機(jī)器之間的運(yùn)行。貝加萊是PackML規(guī)約的機(jī)器推動(dòng)者。

　　功能安全與OEE的關(guān)系

　　在機(jī)器設(shè)計(jì)中，功能安全是關(guān)乎人身生命的關(guān)進(jìn)保障技術(shù)，安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想在于“如何在安全與效率間尋求平衡”-人們往往將這兩者對(duì)立。但是，基于安全設(shè)計(jì)如SafeMOTION里的SLS、STO等，人們?cè)诎踩c效率(OEE)之間尋得平衡。

　　例如：

　　SLS-安全速度限制

　　由于人進(jìn)入工作區(qū)域而進(jìn)行的停機(jī)，會(huì)造成OEE的下降，以及在制品的損耗。但是，人員安全的確是一個(gè)必須被考慮的問(wèn)題。SLS提供了一個(gè)解決方案，因?yàn)檩^高的速度是安全的主要原因，例如：10m/S的速度，如果降低到0.5m/S，那么它將不會(huì)對(duì)人造成物理上的傷害。如圖5所示-當(dāng)然貝加萊的SafeMOTION不僅于SLS，還包括SS1、SS2、SOS、SMS、SDI、SLP等安全功能。

　　STO-安全扭矩切出

　　對(duì)于進(jìn)入有裁切刀的動(dòng)作區(qū)域，必須確保扭矩切出，機(jī)器處于停機(jī)狀態(tài)，但卻未丟失當(dāng)前工作位置。當(dāng)人離開(kāi)這個(gè)區(qū)域時(shí)候，機(jī)器也可以恢復(fù)繼續(xù)生產(chǎn)—不會(huì)因?yàn)橥C(jī)(Turn off)而帶來(lái)在制品的損失。

圖5-安全運(yùn)動(dòng)控制SLS帶來(lái)的OEE穩(wěn)定

　　貝加萊提供了完整的功能安全，甚至擴(kuò)展到SLS@TCP,即機(jī)器人的末端工作點(diǎn)的安全，這意味著安全速度限制還會(huì)與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)庫(kù)間建立協(xié)作，確保機(jī)器人不會(huì)對(duì)人的安全造成傷害。

　　預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)與OEE的改善

　　在六大浪費(fèi)里，設(shè)備的非故障宕機(jī)需要被改善，而這些可以通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)來(lái)進(jìn)行解決。預(yù)測(cè)性維護(hù)可以降低設(shè)備的非計(jì)劃宕機(jī)，也即可以確保設(shè)備的高OEE運(yùn)行。

圖6-貝加萊M.Doctor應(yīng)用架構(gòu)

　　如圖6所示，M.Doctor是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法在進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)的判斷工作。借助于振動(dòng)、溫度等感測(cè)技術(shù)，以及信號(hào)處理分析模塊處理，再到管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與學(xué)習(xí)，獲得持續(xù)的預(yù)測(cè)能力。它可以提供手機(jī)端的報(bào)警服務(wù)，這些都被集成在M.Doctor內(nèi)部，基于mappData等功能，它提供數(shù)據(jù)報(bào)警、查詢、報(bào)表、推送等能力。以提供維護(hù)人員在工作中的各種便利。它會(huì)讓機(jī)器的OEE得到有效的保障。

　　自適應(yīng)制造

　　CPG生產(chǎn)的前道往往是由具有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的成型設(shè)備來(lái)完成，例如飲料都是由灌裝機(jī)統(tǒng)一灌裝的，制藥中的制劑(采用壓片機(jī)的片劑、膠囊制劑、液體制劑、丸劑、氣霧劑)、食品包裝的VFFS/HFFS都是形成包裝容器的成型及定量給料。而后道的二次、三次包裝設(shè)備間會(huì)有很多機(jī)械輸送、人工搬運(yùn)、或者專用的理片、排隊(duì)、分揀機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的重組，以達(dá)到整體的連續(xù)性生產(chǎn)—在精益中，我們稱為連續(xù)流、單件流。

　　但是，這些機(jī)械輸送線有諸多的問(wèn)題，包括以下幾個(gè)方面：

　　(1)負(fù)載均衡問(wèn)題：考慮到各個(gè)加工站間的節(jié)拍差異，而機(jī)械輸送的剛性決定它只能讓系統(tǒng)按照最慢的工站節(jié)拍來(lái)生產(chǎn)。

　　(2)工裝夾具的切換：例如輸送瓶子的螺桿會(huì)隨著瓶子變化進(jìn)行更換，那么就會(huì)產(chǎn)生停機(jī)等待，以及啟動(dòng)時(shí)的開(kāi)機(jī)浪費(fèi)。

　　(3)機(jī)械磨損：由于機(jī)械磨損會(huì)帶來(lái)精度的損耗，而這種磨損具有不確定性，需要經(jīng)常性的停機(jī)維護(hù)或預(yù)防性維護(hù)參與。

　　(4)容錯(cuò)設(shè)計(jì)：考慮到產(chǎn)品的缺陷檢測(cè)，而如何讓不良品離開(kāi)產(chǎn)線，這需要專門的設(shè)計(jì)，而這會(huì)導(dǎo)致不必要的停機(jī)或人工干預(yù)，而在具有潔凈環(huán)境需求的食品或制藥，這會(huì)造成不必要的停機(jī)。

　　……。

　　以上這些問(wèn)題，都會(huì)造成產(chǎn)線的OEE受到影響，而貝加萊在2018年推出了SuperTrak、ACOPOStrak、ACOPOS 6D等磁懸浮輸送系統(tǒng)，結(jié)合機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器中心的機(jī)器人(MCR)和在CPG包裝設(shè)備領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，打造了“自適應(yīng)制造”體系。如圖7所示：

圖7-自適應(yīng)制造體系

　　自適應(yīng)制造是為了應(yīng)對(duì)“變化”的CPG這樣的產(chǎn)業(yè)需求，它借助于柔性輸送技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)線效率，通過(guò)以下幾個(gè)方式來(lái)改善產(chǎn)線的OEE：

　　(1).節(jié)拍生成器，均衡產(chǎn)線負(fù)載：在生產(chǎn)中，通過(guò)動(dòng)子的速度、加速度、間距的變化，在各個(gè)工站間形成等間距、位置匹配工站加工中心的隊(duì)列。這個(gè)隊(duì)列可以根據(jù)前后道速度、產(chǎn)品規(guī)格等的變化，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的均衡，不產(chǎn)生堆積、等待，形成連續(xù)的高效在制品流動(dòng)。

　　(2).降低工裝夾具更換的損耗：預(yù)裝的夾具可以直接進(jìn)入生產(chǎn)單元，加入新的生產(chǎn)任務(wù)之中。而另一個(gè)場(chǎng)景就是產(chǎn)品被兩個(gè)動(dòng)子夾住—而動(dòng)子的間距可以根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格變化，無(wú)需額外的螺桿更換或夾具修改即可。這就會(huì)使得OEE維持在高水準(zhǔn)。

　　(3).由于磁懸浮簡(jiǎn)化了機(jī)械系統(tǒng)：避免了機(jī)械磨損和所需的維修帶來(lái)的停機(jī)損耗。同樣帶來(lái)OEE的穩(wěn)定。

　　(4).開(kāi)放的軌道提升容錯(cuò)：不良品可以離開(kāi)產(chǎn)線，并且包裝隊(duì)列由于這個(gè)離開(kāi)造成的缺失可以被動(dòng)子自己的“智能重組”而代替。降低人工干預(yù)，提升OEE。

　　事實(shí)上，自適應(yīng)制造不僅提供這些生產(chǎn)中的OEE保障，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)、OPC UA的通信規(guī)約、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人構(gòu)建一個(gè)快速應(yīng)對(duì)變化并且具有“持續(xù)改善”的生產(chǎn)系統(tǒng)。提升生產(chǎn)的持續(xù)OEE改善。