通过Belden的数字化解决方案能力实现两位数的生产力提升
客户
作为一家支持世界各地数据提取和数字化计划的全球领先制造商，这家公司与各种市场的客户密切合作，雇用超过8,000名员工——从工程师和解决方案建筑师到运营专家和机器操作人员。
作为其使命的一部分，该制造商还优先考虑可持续运营，并遵循精益生产流程，在不影响产品性能或质量的情况下消除浪费。
挑战
为了提高其最早的工厂之一的运营效率和工厂产能，并向工业4.0迈出第一步，这家制造商希望能以接近实时的方式将其工作流程可视化，并收集整体设备效率（OEE）数据，以分析和改善机器性能。
多年来，其整个制造过程中部署了不同的控制技术组合，造成了独特的数字化挑战。有些机器有PLC，有些则没有。有些PLC连接到网络，而另一些则没有。有70年历史的机器与全新的设备并肩运转，而工厂的许多传统设备完全缺乏网络连接能力。他们也没有办法跟踪老化的关键部件的运行状况，如电机。获得这些洞察力对于最大限度地减少设备停机时间至关重要，特别是由于这家工厂生产着该制造商最有利可图的一些产品系列。盲点无处不在，但机会也无处不在。
“这家拥有95年历史的工厂就像一个传统机器和技术的博物馆。”Belden客户创新中心全球解决方案主管Sylvia Feng解释道，
“它使用了各种PLC品牌和工业协议，以及各种年份的机器和各代控制技术。这使得与所有PLC和机器的对话成为一种挑战”。
这也造成了整个工厂范围内的自动化滞后和孤岛。操作人员根据其部落知识来运行机器，用试错手段来诊断问题，因为没有数据来帮助他们做出明智的决定。随着长期工作的员工们接近退休，设备的运行将变得更加困难。
主管们不断地在工厂车间和办公室之间来回，根据前一天的信息提取报告。因为他们缺乏对操作人员和机器性能的实时了解，很难了解真正的生产线性能或者知道哪些机器需要关注。
维护团队在人手不足的情况下，还要兼顾基于时间的维护计划。因此，员工把宝贵的时间花在维护很少使用的设备上，而不是根据机器的利用率来确定维护任务的优先次序。
由于工厂车间各处使用不同的协议和数据输入，一个供应商中立的解决方案将是采集关键运营数据并进行上下文分析的关键，将其集中在一个统一的数据平面，为（企业内部或在云中的）高级分析创造灵活性。
合作与发现
虽然他们的性能和产能目标很明确，但该工厂的团队缺乏必要的内部数字化经验和专业知识，无法以具有成本效益的方式将愿景变为现实。“我们知道自己需要帮助，以找到一种更自动化的方法来了解我们的设备和工厂运作。”该厂的运营总监解释说。
在过去，该工厂曾试图用程式化的解决方案来升级自动化和数字化能力。这些解决方案不符合IT要求，而且该团队无法证明这些投资的合理性。
“我们过去尝试的解决方案不像我们希望的那样灵活，而且非常昂贵。我们也曾采用过‘本土解决方案’，让内部人员进行尝试。虽然结果具有成本效益，但不够强大和精细，没有提供我们需要的所有方面。”该厂的运营总监解释说。“你最终是在试图用一个解决方案来适应你的问题，而不是为问题提供一个定制的解决方案。”
这一次，他们知道自己需要一个完整的解决方案，由一个专家团队设计，以解决他们的独特挑战，并为他们提供关于工厂运行的最佳方式的洞见。
该制造商不希望花费宝贵的时间来建立材料清单或者挑选产品、软件和服务来拼凑一个解决方案。相反，他们希望得到一个专家和顾问团队的支持，该团队将与他们一起工作，以便：
- 确定最大的挑战
- 设计和提出一个定制的解决方案
- 满足特定的运营目标
- 保持成本效益
在了解了Belden客户创新中心提供的数据工程服务后，该团队知道这正是他们寻找的协作解决方案：一个量身定制的数字化战略，以满足其特定的运营目标和关键绩效指标，由那些在将过时的工厂转变为现代生产环境方面拥有实际经验的人员设计。
解决方案
Belden客户创新中心的专家从包括三个步骤的数据工程流程开始，首先确定工厂的运营目标，并绘制出工厂的运营现状。数字自动化顾问与工厂经理一起走访现场，以确定挑战，并观察操作人员、主管、协作工作和正在进行的流程，以获得全面的了解。
“运营中的每个人都认为他们非常了解自己的运营，但从一个在不同环境中进行过运营数字化工作并看到自动化解决方案的人那里获得外部观点，可以带来全新的视角，让你看到你甚至不知道自己会需要的东西。让这些数字化专家和你一起走访现场，是一次大开眼界的经历。”该厂运营总监解释说。“走访前和走访后，你会看到不一样的东西”。
从这里开始，Belden的数字自动化顾问收集关于改善可见性和维护的潜在好处的数据，运营总监可以用来建立一个内部商业案例。他们还帮助工厂计算了成本和价值方面的预期投资回报。一旦C级高管们看到这一转型毋庸置疑的巨大利益，项目就迅速得到了批准和推进。
根据他们在工作流程评估中收集的信息，Belden团队设计了一个数字化解决方案，以解决该工厂面临的最大挑战。
“我们把这个黑盒子变成了玻璃盒子。”Feng解释说。“这样，他们的操作人员和主管可以看到工厂里发生了什么，并根据近乎实时的数据确定优先次序和排除故障”。
该解决方案为团队提供了他们所需的洞见，从而更有效地运行工厂。它实现了对所有关键OEE指标的可视性，包括可用性、性能和质量，并使这些信息广泛可见，在一个地方提供。它还提供必要的数据来检测设备中的运行异常和缺陷，以便在故障发生之前解决问题。
Belden的供应商中立解决方案不需要任何设备改装，而是从PLC、ERP、了解历史的人员、Excel表格、HMI和CSV文件等各方面收集现有的各种OT数据，并将其转换为一种通用格式，进行转换、规范化和上下文处理。传感器被部署在整个工厂，以收集缺失的关键操作数据并监测机器性能、可用性和健康状态，包括振动、温度、电流、功率和其他指标。
Belden团队通过其数据工程服务帮助客户创建了一个共同的数据平面，以实现数据的可视化和分析。他们与不同的用户群合作，设计用户界面，以支持工厂内的角色，并使不同的客户职能部门获得有助于优化其日常运营的洞见。
该解决方案包括：
- 一个具有来自所有设备类型的近乎实时数据的OEE仪表板
- 深入到运营数据当中进行根本原因分析的能力
- 多层次的维护分析工具，以确定日常活动的优先次序，监测关键资产，并在出现异常情况时提醒工作人员。
由于该工厂的机器对运营至关重要，并且无法更新或替换，Belden确保它们在整个数字化过程中保持运行。
在整个项目过程中，工厂不需要管理多个供应商，而是与一个值得信赖的合作伙伴——Belden及其客户创新中心合作，帮助其团队成员提高OEE的可见性并简化维护。
影响和结果
现在，操作人员和主管不用再凭经验进行猜测，他们面前的指标可以持续报告可用性、性能和质量。即使是不了解设备的部落知识或历史的人员，也能理解这些信息，并触发正确的行动以提高OEE。
操作人员曾经需要用纸和笔按小时在表格上记录设备故障和停机时间，现在则可以专注于增值活动，生产更多产品。数据以一种容易消化的方式从源头直接采集并在一个地方显示，每个人都可以看到他们的机器和流程中发生了什么。实时的OEE数据揭示了哪些生产线运行良好，哪些生产线需要注意，哪些生产线发生了停机以及停机的原因。由于机器的数字化，数据的准确性得到了提高。
一位维护经理解释说：“这个解决方案为我和我的主管提供了维护方面的可视化服务。我们可以通过平板电脑看到设施的摘要。根据颜色，我们就知道机器是在运行还是发生了停机。例如，我们可以监测温度、振动和电机的电流消耗。我们有很多旧设备，Belden没有说‘你需要升级所有这些设备’。他们想出了一个不同的方法来获取数据。”
预测性维护已经在这家工厂得以实现。关键人员可以根据关于关键资产（如电机）运行状况的近乎实时的数据来处理最有影响的行动项目，而不是遵循日历时间表。操作人员可以立即知道某个特定参数（振动、温度、电流、电压等）是否有异常表现。异常数据发生时，警报将通过文本和电子邮件发送给维护团队，以便在故障发生之前迅速解决问题。这有助于团队确定资源分配和维护活动的优先次序，从而减少工厂的计划外停机时间。
由于Belden的数据工程工作，该工厂也为未来做好了准备。其新部署的OT网络和数据提取基础设施将能够支持未来的工业4.0和智能制造计划，包括数字双胞胎、人工智能和机器学习，以及5G部署。
由于Belden的工作，该工厂的生产力有了两位数的提高。与此同时，根据极为保守的估计，每年至少可以节省50万美元。
“如果该工厂能够按计划提高产能，那么这将相当于100万美元的额外收入。这个项目的投资回报期估计为1.25年。”Feng解释说。