阀门制造的未来已经到来

        Kevin Tinsley 分享了制造业中普遍存在的恐惧。“我的噩梦是接到电话得知有人在我们的设施中受伤。” Neles 全球运营高级副总裁 Tinsley 说道。该公司最近通过将人工智能（AI）和机器人技术相结合来对其阀门进行高压测试，从而降低了一些风险。

        “如果存在铸造或设计故障，阀门的高压测试可能是危险的，我们利用配备摄像头的机器人以及嗅探装置来检测阀门泄漏。它们可以被编程为有效地执行这项任务，最重要的是，安全地执行这项任务。” Tinsley 说道。

        Neles 与外部专家合作设计和制造防爆外壳，然后购买了 OMRON 协作机器人，并与工业自动化公司一起开发了一个嗅探程序，用于高压测试，如氦气测试。“这是技术上的一项重大进步。” Tinsley说道。


        机器人等新技术正在改变制造业的面貌。在制造研究所和 BKD 于2月发布的一项中小型制造商调查中，超过77%的受访者表示他们正在进行技术投资以实现生产过程中的成本效益，73.4%的受访者这样做是为了提高运营绩效。自动化程度的提高只是塑造制造业未来的广泛趋势之一。

        变革的力量

        “我看到了推动制造业变革的几股力量。” AUMA 执行器公司的运营经理 Tony Scacchitti 说道。“一个明显的是技术进步，但另一个是客户的期望。人们想要的东西更快，他们有质量和成本的期望。每年，这三个期望因市场而异。但它们推动了变革。”

        影响制造业的另一个因素是联邦、州和地方政府的作用。“政府干预正在迫使更多的本地内容采购，以满足新法规并避免昂贵的关税，各国正在寻求创造制造业就业机会，并推动立法以阻止纯进口。” Tinsley 说道。

        制造业工作——以及找到合格的人来填补这些工作——也是关于该行业未来的对话的最前沿。“我们员工的人口结构正在为变革做出贡献。我们有很多人考虑在未来4到10年内退休，但没有足够的年轻人进入这个行业。” Richards 工业公司运营和工程副总裁 Bill Metz 说。

        劳动力挑战、技术进步、客户需求、监管环境等都是阀门和控制产品行业的主要制造商所要适应的。在本文中，我们将仔细研究三个主要领域的运动：敏捷制造，自动化和数字化。

        对敏捷性的追求

        制造商越来越多地采用敏捷制造来增强其运营。敏捷制造包含广泛的战略和工具，是一种强调快速响应客户需求和市场意外变化的重要性的方法。敏捷性正在成为成功制造设施的标志，并将在未来继续这样做。

        当 Scacchitti 在近十年前加入 AUMA 时，订单的标准交货时间为六到八周。当该公司扩展到石油和天然气市场时，它必须做出改变，以满足该利基市场两到三周的交付预期。

        “我们全心全意地采用按订单生产系统，并消除了装配区的所有批处理流程，我们必须重新调整车间，移动设备，改变我们的产品和流程。AUMA 最近做出的改变包括取消从其在德国的母公司购买预组装电机，并将组装带入内部，以更快地将产品周转。” Scacchitti 说。

        Scacchitti 表示，通过使用按订单生产系统，该公司的交货时间缩短了270%。AUMA 还减少了浪费。“通过批处理，您可以提前制作组合。材料可能会过时或被召回，所以你最终会得到很多你无法使用的浪费产品。” 他说。

        专注于交叉培训有助于 Richards 工业保持敏捷性。“我们几乎所有的员工都可以在多台机器上完成多项任务。你可以把他们移到工作所在的地方，而不是把工作移到他们所在的地方。我们在加工和装配领域具有这种灵活性。” Metz 说。

        在 Neles，缩短的交货时间通常是由客户推动的，这些客户在完成工程工作的同时，流量控制解决方案的供应商正在处理采购订单。“这要求我们对他们的采购订单的变化做出快速反应，并仍然试图保持他们原来的承诺日期。” Tinsley 说。公司保持正轨的方式之一是使用工作流系统来记录，跟踪和提醒个人他们的待办事项列表和截止日期。第二种策略是延迟差异化策略，它发生在生产方面。

        Tinsley 说：“对于某些行业领域，我们生产一系列产品，这些产品以后可以区分成特定的最终产品，从而缩短交货时间。我们使用各种策略，从货架上的子组件到可以转化为许多不同最终用途项目的组件。”

        自动化的进步

        根据国际机器人联合会的《2020年世界机器人报告》，全球有创纪录的270万台工业机器人在世界各地的工厂工作。这意味着2014年至2019年间全球增长了约85%。尽管有这种跳跃，但转向机器人和其他自动化系统并不是一个简单的决定或承诺。

        虽然 Richards 工业正在投资自动化，但 Metz 承认这对公司来说是一个挑战，因为它拥有大量小批量生产的产品。“自动化可以帮助我们，但与高容量，低混合环境相比，它要困难得多。”他说。自动化有意义的一个领域是加工，以帮助最大限度地减少转换和设置。

        除了使用机械臂进行高压测试外，Neles 还依靠它们来测量和挖掘关键阀门尺寸的数据。这些进步已将任务从安装在控制区域的协调测量机转移到制造车间的机器人测量臂设备。该公司在其马萨诸塞州的工厂中拥有几个 Hexagon Romer 绝对关节臂，以验证关键部件。

        “过去，测量所有这些部件非常耗时。我们几乎有一个'希望战略'——建立它，把它拆开，尝试新的东西，重复。” Tinsley 说。“现在我们正试图变得更加科学。收集的数据与我们的绘图和历史数据进行比较。然后，我们运行 3D 模型，看看我们是否可以遇到堆叠维度问题。这消除了阀门装配能力的浪费、返工和损坏重要部件。”

        Neles 开发了一种用于提升和转动大型阀门的机器 - 有些相当于汽车的大小 - Tinsley说它类似于吃豆人的角色。“我们将阀门插入吃豆人的下颚，将其挤压，然后用机器将其翻转过来。因此，我们避免使用链条和起重机，避免用人员抬起阀门。这是双赢的，既提高了效率又提高了安全性。”

        对数字化的承诺

        与敏捷制造和自动化一样，数字化可以采取多种形式。简而言之，它指的是使用数字技术来改变业务过程和模式。最近在整个制造业中引起轰动的两种工具是虚拟/增强现实和数字孪生，这意味着创建组件，产品或流程的虚拟表示，以便在部署之前运行仿真。但它们并不是影响行业的唯一数字技术。

        去年，Richards 工业凭借 FORCAM 的制造执行系统（MES）软件对公司车间进行了创新，获得了全国制造商协会颁发的制造领导奖。MES 软件包收集和分析有关设备和工具状态，人员可用性，材料缓冲的潜在瓶颈的数据，例如由于接收材料延迟而导致的工具更换或设备停机时间。Metz 说，该公司利用这些信息“深入挖掘并找到在这个过程中做出改变的机会”。

        AUMA 已将其产品的所有功能测试要求完全数字化，这些测试要求的配置可满足每个客户对运动，速度，扭矩和其他要求的特定需求。该公司将来自近300万张客户图纸的数据数字化。数据现在通过计算机系统运行，产品在定制的测试站上进行测试。“你插入电动执行器，选择作业编号，系统就会为该订单进行预数字化功能测试，你按下一个按钮，当测试完成时，它会告诉你什么有效，什么是错误的。” Scacchitti 说。

        Neles 投资了先进的计划软件，以连接其所有工厂的供需数据，这有助于解决阀门行业的关键供应管理问题之一 - 零件预测。产品线中的大量市场，应用和变体为现场库存积累创造了不稳定的局面，同时在另一个设施中出现短缺。

        规划变更

        对于制造公司来说，在密切关注日常业务的同时预测行业的发展方向是一项挑战。为了保持最新状态，Neles 全球运营依赖于内部人才，母公司的帮助以及与外部专家的合作。

        “阀门行业是一个小利基市场。对于技术开发人员来说，它不像其他行业那样有利可图。” Tinsley 说。“我们对新技术的大多数想法都来自内部，然后我们走出去，寻找合作伙伴并让他们感兴趣。这需要大量的内部发展，然后与他人建立战略合作伙伴关系。”

        新技术只是冰山一角。公司必须做出有关离岸外包、供应链管理、履行战略、重大进步的决策，这些因素不胜枚举。

        “变化是不可避免的，在制造业，为了保持竞争力，变革是必要的。” Scacchitti 说道。

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