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

　　CPG包含了與我們?nèi)沼孟M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。

　　這是一個高度競爭的市場

　　因為它有無數(shù)的生產(chǎn)與經(jīng)銷者存在于市場，如圖1所示列舉了CPG市場的競爭趨勢。消費品領(lǐng)域龐大而因此玩家眾多，而競爭導致利潤的低下。就全球范圍而言，過去百年時間里，該領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)過了許多輪的并購。這些并購都是為了實現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模效應(yīng)來降低成本，例如大規(guī)模的材料采購進而降低成本、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爭中被不斷削減—因此，必須拿出足夠高的良品率才能贏得競爭。對于巨大的消費品出貨量而言，0.1%的良品率差異都會成為競爭的勝負手，也成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵指標。

　　市場渠道正在發(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。

　　個性化的產(chǎn)品，更快的產(chǎn)品品種種類-這都使得消費品包裝市場變得極具挑戰(zhàn)。因為，開機浪費/批量會帶來不良品率的大幅上升，成本與交付能力也會受到損傷。

圖1-CPG市場的競爭趨勢

　　而這種高強度的競爭，被人們口中一個“卷”所代替—如何在“內(nèi)卷”時代的競爭中勝出，對于每個企業(yè)都是一個難題。

　　回到問題的本源，對于消費品的生產(chǎn)企業(yè)而言，OEE、TCO、TPM是三個核心的量化指標，一切生產(chǎn)運營必須圍繞這樣的工廠運行指標來展開。

　　OEE-關(guān)鍵的設(shè)備衡量指標

　　OEE是消費品生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵指標，并且它是一個與消費品包裝設(shè)備制造商的產(chǎn)品緊密相關(guān)的指標。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：

圖2-OEE的計算與設(shè)備六大浪費

　　OEE的計算，它由設(shè)備的可用性(A)、性能(P)和質(zhì)量(Q)三個指標構(gòu)成。而這三個又對應(yīng)了精益生產(chǎn)視角設(shè)備六大浪費。即，設(shè)備故障、設(shè)置與調(diào)整影響了可用性(A)，而怠速和臨時停機、減速影響了設(shè)備的性能(P)、而過程中良品損失以及開機浪費影響了質(zhì)量(Q)

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

　　改善OEE的幾個方向

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

　　PackML & mappOEE計算

　　“能觀能控”，要改善OEE就需要首先能夠監(jiān)測OEE。對于包裝類設(shè)備而言，PackML提供了一個非常好的設(shè)計架構(gòu)。它提供了機器的狀態(tài)模型、統(tǒng)一HMI界面、統(tǒng)一的信息交互的標簽。圖3是PackML設(shè)計的統(tǒng)一界面，在這個界面上，機器的運行狀態(tài)的切換，對應(yīng)的是時間的計算。PackML的信息交互標簽，包括上行數(shù)據(jù)里的品質(zhì)、機器的狀態(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，讓機器可以為生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供了計算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

　　在貝加萊，mappOEE模塊遵循PackML的狀態(tài)切換邏輯及計時、品質(zhì)參數(shù)、運行狀態(tài)(速度、加速度等)?？梢杂糜谟嬎阍O(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)計的參考架構(gòu)、提供了統(tǒng)一的HMI交互界面設(shè)計、狀態(tài)邏輯切換以協(xié)作機器之間的運行。貝加萊是PackML規(guī)約的機器推動者。

　　功能安全與OEE的關(guān)系

　　在機器設(shè)計中，功能安全是關(guān)乎人身生命的關(guān)進保障技術(shù)，安全系統(tǒng)的設(shè)計思想在于“如何在安全與效率間尋求平衡”-人們往往將這兩者對立。但是，基于安全設(shè)計如SafeMOTION里的SLS、STO等，人們在安全與效率(OEE)之間尋得平衡。

　　例如：

　　SLS-安全速度限制

　　由于人進入工作區(qū)域而進行的停機，會造成OEE的下降，以及在制品的損耗。但是，人員安全的確是一個必須被考慮的問題。SLS提供了一個解決方案，因為較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，那么它將不會對人造成物理上的傷害。如圖5所示-當然貝加萊的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

　　對于進入有裁切刀的動作區(qū)域，必須確保扭矩切出，機器處于停機狀態(tài)，但卻未丟失當前工作位置。當人離開這個區(qū)域時候，機器也可以恢復(fù)繼續(xù)生產(chǎn)—不會因為停機(Turn off)而帶來在制品的損失。

圖5-安全運動控制SLS帶來的OEE穩(wěn)定

　　貝加萊提供了完整的功能安全，甚至擴展到SLS@TCP,即機器人的末端工作點的安全，這意味著安全速度限制還會與機器人運動學庫間建立協(xié)作，確保機器人不會對人的安全造成傷害。

　　預(yù)測性維護技術(shù)與OEE的改善

　　在六大浪費里，設(shè)備的非故障宕機需要被改善，而這些可以通過預(yù)測性維護來進行解決。預(yù)測性維護可以降低設(shè)備的非計劃宕機，也即可以確保設(shè)備的高OEE運行。

圖6-貝加萊M.Doctor應(yīng)用架構(gòu)

　　如圖6所示，M.Doctor是基于機器學習的方法在進行預(yù)測性維護的判斷工作。借助于振動、溫度等感測技術(shù)，以及信號處理分析模塊處理，再到管理系統(tǒng)的監(jiān)測與學習，獲得持續(xù)的預(yù)測能力。它可以提供手機端的報警服務(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)報警、查詢、報表、推送等能力。以提供維護人員在工作中的各種便利。它會讓機器的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準化生產(chǎn)的成型設(shè)備來完成，例如飲料都是由灌裝機統(tǒng)一灌裝的，制藥中的制劑(采用壓片機的片劑、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)備間會有很多機械輸送、人工搬運、或者專用的理片、排隊、分揀機構(gòu)來實現(xiàn)設(shè)備間的重組，以達到整體的連續(xù)性生產(chǎn)—在精益中，我們稱為連續(xù)流、單件流。

　　但是，這些機械輸送線有諸多的問題，包括以下幾個方面：

　　(1)負載均衡問題：考慮到各個加工站間的節(jié)拍差異，而機械輸送的剛性決定它只能讓系統(tǒng)按照最慢的工站節(jié)拍來生產(chǎn)。

　　(2)工裝夾具的切換：例如輸送瓶子的螺桿會隨著瓶子變化進行更換，那么就會產(chǎn)生停機等待，以及啟動時的開機浪費。

　　(3)機械磨損：由于機械磨損會帶來精度的損耗，而這種磨損具有不確定性，需要經(jīng)常性的停機維護或預(yù)防性維護參與。

　　(4)容錯設(shè)計：考慮到產(chǎn)品的缺陷檢測，而如何讓不良品離開產(chǎn)線，這需要專門的設(shè)計，而這會導致不必要的停機或人工干預(yù)，而在具有潔凈環(huán)境需求的食品或制藥，這會造成不必要的停機。

　　……。

　　以上這些問題，都會造成產(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)合機器視覺、機器中心的機器人(MCR)和在CPG包裝設(shè)備領(lǐng)域的優(yōu)勢，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“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，通過以下幾個方式來改善產(chǎn)線的OEE：

　　(1).節(jié)拍生成器，均衡產(chǎn)線負載：在生產(chǎn)中，通過動子的速度、加速度、間距的變化，在各個工站間形成等間距、位置匹配工站加工中心的隊列。這個隊列可以根據(jù)前后道速度、產(chǎn)品規(guī)格等的變化，實現(xiàn)負載的均衡，不產(chǎn)生堆積、等待，形成連續(xù)的高效在制品流動。

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

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

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

　　事實上，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、機器視覺、機器人構(gòu)建一個快速應(yīng)對變化并且具有“持續(xù)改善”的生產(chǎn)系統(tǒng)。提升生產(chǎn)的持續(xù)OEE改善。