在二十世紀九十年代末，在美國加利福尼亞州引發的一場大火迅速席卷了附近的地區，很多房屋都被火海籠罩。大火很快的就將房頂燃燒成灰燼，然后從上而下侵入燃燒了整個建筑物。化學家Iain Muir在這場大火帶來的破壞性的場景啟發下，提出了Enviroshake的概念，它是一種由循環再利用的物質做成的防火瓦片產品。

在北美洲中東部的聚合體科技（惠靈頓）有限公司（以下簡稱WPTI），采納了這名化學家的構想并且花費了六年的時間來開發這種防火瓦片產品。這種高科技屋頂的蓋法產品，復制了古典雪松屋頂的外形，在此基礎上增加的優點特性有：增強耐久力、抗紫外線輻射、抗大風和冰雹的襲擊、用了上好的模子、并防霉菌和昆蟲腐蝕。

使產品為高消費群體服務

為了從抽象的概念到具體的產品，WPTI公司需要將其小規模的原型生產線提升到自動化的、商業的運轉生產線。在2001年，該公司應用了一個集成的控制平臺完成了改造。使產品產量從原先的每工時20件提高到每工時180件，同時也符合該公司一貫要求的高質量產品。

Enviroshake產品的制造流程有三個階段組成：混合、處理和包裝。這種創新的瓦片是由未加工的、回收的原料所做成，這些原料包括：經過處理的塑料、輪胎的再生膠粉、大麻、木頭和亞麻纖維。把這些原料混合、融化，然后澆鑄到制造瓦片產品的模具里。接著，產品再進行修剪、冷卻、檢查和各式各樣的包裝。

在為Enviroshake產品完成了初步概念設計和制造流程后，WPTI公司的工程師們發現即使是較大規模的簡單復制最初的試產線，也需要在一條生產線上每個班次安排35個以上的操作工人。為了確保產品的經濟實用性以滿足市場目標，需要減少人力成本，同時，將產量提高到每天50方 (用于計算房屋面積, “1方”等于一百平方英尺的瓦片)。

該公司發現，需要將依靠大量人力和人工操作的流程，向由更少人員和更高效率運作的自動化生產線轉變。完成這種轉變的關鍵是尋找一種操作簡單、易于發現故障及解除故障、降低停機時間的控制系統技術。所以，WPTI公司開始了設備的自動化。

公司這個方案的目標是創造一個足夠靈活的流程,以適應緊急和長期的需要，同時，還要考慮到對產品生產能力的要求,有效地調整一些并列的小流程的能力在整個方案中扮演了極為重要的角色。

在研究和評估了許多解決方案之后，WPTI公司對Allen-Bradley公司的多學科技術產品ControlLogix控制系統——可編程自動化控制器（PAC）很感興趣。PAC是一個專業術語，通常用來描述某一類型的控制器，它結合了多個控制平臺，比如：連續、運動和過程控制。PAC，比如Allen-Bradley公司的ControlLogix產品，它同時具有了PLC、PC、DCS和開放控制平臺的最好特性，能滿足集成制造企業的要求。

現在，WPTI公司有一條自動的生產線，它包括兩個獨立的系統：混合和處理系統，這兩個獨立的系統由它們各自的PAC控制，并且通過以太網使彼此相連接。

現在的流程的配置如下：混合系統使用的是ControlLogix控制器，通過控制網(ControlNet)與四個獨立的操作員接口終端相連，從原料的接收到貯藏，實現控制功能。所有Enviroshake產品原料在通過質量保證/質量控制（QA/QC）檢查之后，都進行條形編碼。在進入貯藏庫之前，每個容器桶都被仔細檢查，并查對質量保證/質量控制（QA/QC）驗收，通過控制分配滑動門來保證物料進入合適的貯藏箱。通過設備網（DeviceNet）接口應用的一個超聲波傳感器系統，來監控貯藏庫的物料高度。

分批配料

在混合操作中，配料是第二個階段。在這個階段，每種物料都進入到它們自己的稱量磅秤，并應用一個測力傳感儀或者衡量系統來測量。一旦物料重量到達定額總數的90%，進料速度便通過驅動器（Allen-Bradley公司的產品）降低下來，以確保精度。一旦所有的原料都準備好了，就把它們運送到攪拌機里。每個批的配方是相同的。但是，可以在一個有密碼保護的管理員界面進行微調。

原料在攪拌機的上方進料斗里是分階段的。進料斗作為磅秤，用來校驗每個批的重量。如果有任何差異，在控制屏上將顯示一個報警。

一旦完成一個攪拌器周期之后，傾倒出混合的原料，把進料斗里的原料傾倒到攪拌機里，然后開始另外一個周期。在攪拌機上通過一個以它的驅動器為動力的變速螺旋運輸器搬運這些原料。為了保持在制粒設備上恒定的安培數，速度是不同的。在木瓦原料壓丸子后，把它運送到倉庫。

把來自混合過程的原料放進一個擠壓機進料斗。這個擠壓機有幾個通過溫度控制器控制的溫度帶。每個控制器都應用一個內部的比例、積分、微分(PID)系統來加熱或者冷卻，按照要求保持在一個設定點的溫度。當原料脫離擠壓機時，它經過成型、修剪和冷卻幾個處理過程。在這個時間，應用DeviceNet機器人和由PowerFlex 70驅動器驅動的變速傳送機來傳輸原料。最后一個部分是錐形的振動，形成捆，一捆是26個。

產量提高，人力減少

安裝自動控制系統之后，WPTI公司的生產量從每工時20個提高到每工時180個，而且勞動力降低了83%。該系統也使得WPTI公司滿足了每天50方的產量輸出目標。

PAC驅動體系結構簡化了操作任務，極大的減少了WPTI公司的人力成本。可以從多個位置對生產線進行安排、運轉和監控，使操作者的手工任務減少到最小，而且提高了產品的交貨能力。

集成的控制平臺簡化了工程任務，提高了運轉效率。此外，程序設計人員有一個完全可視化的程序包，能夠更容易的開發和測試HMI。友好的用戶接口界面直接和生產系統連在一起，幫助簡化操作，并能快速發現故障、及時處理。

但是最重要的是適合生產量需要的能力。平均算來，WPTI公司總生產量達到了300%的增長，且具有靈活性，能擴展生產線來滿足增加的市場需求。現在WPTI公司的工廠中運轉一條生產線，有能力擴大為5個生產線，并計劃在不久的將來，在生產線上增加一個封裝單元。 (end)