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2020年7月22日

技術創新,美麗升級:倍福 XTS 助力萊雅(L’Oréal)實現柔性製造

XTS 將五台設備的功能結合在一條生產線上

萊雅(L’Oréal)集團位於法國北部的 Caudry 工廠,主要替其高端化妝品部生產高品質的護膚品、睫毛膏和底妝系列。其中三條生產線已經配備了Beckhoff XTS 磁懸浮輸送系統,包括全新的 Agile F24 灌裝封蓋生產線,能夠根據企業的策略需求,快速地在不同的產品規格間切換,同時提高生產效率,提升其生產操作的靈活性。此外,新系統將先前使用的五台獨立設備功能整合於一體,成功地減少了設備的占地面積。

在灌裝過程開始之前,搬運機器人會將空的容器裝入卡盤(運輸託盤)中,並根據每個產品的具體規格將卡盤固定在 XTS 動子上。
在灌裝過程開始之前,搬運機器人會將空的容器裝入卡盤(運輸託盤)中,並根據每個產品的具體規格將卡盤固定在 XTS 動子上。

萊雅集團是全球知名的護膚、彩妝、護髮品牌,是一家打造時尚與魅力的企業,產品涉及化妝品和護膚品的各個領域,專業提供基礎護膚、明星彩妝、護髮染髮等全方位產品,是世界十大奢華化妝品牌之一。面對消費者日益增長的個性化需求及化妝品小批量生產趨勢,特別是在高檔奢華化妝品領域,萊雅董事會制定了新的戰略目標,旨在全面提升公司的生產運營水準和靈活性。

XTS 磁懸浮輸送系統助力重新調整生產經營佈局

此前,Caudry 工廠所使用來生產底妝產品的設備係來自於不同的供應商,這些設備透過輸送系統和產品緩衝區以傳統的物流形式連接於彼此。然而,由於缺乏靈活性,生產線不再足以支援持續增加地產品種類也無法以較有經濟效益地方式來進行越趨小批量化的生產。

因此,萊雅決定對其生產線規劃進行根本性的調整,即實施一條創新的生產線,它能夠適應所有生產物件的規格變化,同時具有轉換速度快、生產成本低的特點。這條名為 Agile F24 的新型生產線是由一名萊雅高檔化妝品部的專案經理 Franck Lefort 所領導的 9 人團隊規劃設計的。他們與設備製造商 Secad 合作,共同開發整個系統方案。經過評估,雙方決定用以 XTS 為基礎,做一條智慧輸送系統的生產線以取代現有設備。

Franck Lefort 認為,實施新生產線時面臨的最大挑戰,是要讓整個生產過程獨立於設備的固定週期:「雖然我們以前也可以用輸送帶和設備之間的產品緩衝區解決這個問題,但是 XTS 的關鍵優勢在於動子可以獨立控制。這樣可以讓設備週期和每個工站的週期分離,例如,透過在路徑上直接增加耗時工站的數量,從而優化物料流,提高生產效率。」

萊雅高端化妝品部門專案經理 Franck Lefort 示範了如何簡單地用 Beckhoff 的多點觸控式控制面板來輕鬆地存取中央控制系統。
萊雅高端化妝品部門專案經理 Franck Lefort 示範了如何簡單地用 Beckhoff 的多點觸控式控制面板來輕鬆地存取中央控制系統。

XTS 磁懸浮輸送系統是嶄新解決方案的核心

新的系統佈局以一套 22 米的環形軌道和 40 個動子構成的 XTS 系統為核心,其沿著智慧輸送系統分布於各個底妝產品的灌裝工位元。灌裝過程包括六個工站:進瓶、灌裝、插入分配器泵、上蓋、貼標籤以及成品出料。進料使用的是一個搬運機器人,它從托盤中取出兩個或三個空瓶子,並將它們放到固定在動子上的運輸容器中。在後續工站中,由機器人或搬運系統進行灌裝,插入分配器泵或滴管(具體取決於產品)並擰緊,然後在瓶子頂部放置一個蓋子並壓緊。隨後在瓶身上噴印帶有顏色、批號和有效期限的鐳射噴碼,並貼上標籤。在 XTS 環型軌道的末端,灌裝好的瓶子被放在托盤上,並輸送至紙盒包裝機。

減少系統占地面積,提高靈活性佔據技術領先地位

XTS 的一個關鍵優勢是其動子可以獨立控制,每個瓶子由一個動子輸送給各個加工工站。動子根據各個工站的加工停止時間或者完成任務的時間再將瓶子加速輸送到下一個工站。這樣消除了設備之間的週期差異,也無需在設備之間提供複雜的介面和產品緩衝區。XTS 系統將以前使用的五台設備整合到同一個系統中。XTS 系統的高度整合和緊湊的設計亦讓系統的占地面積減少了30%,系統輸送量也獲得很大提升,從而顯著提高了單位面積的生產效率。這樣,歐萊雅便能在不擴大生產面積的情況下,滿足其高檔化妝品的未來需求將不斷增長的趨勢。而 XTS 系統的另一項重要優點,就是靈活性極高,可以保障產能投資安全。

XTS 系統以 TwinCAT 軟體為基礎進行控制,可以透過相應的參數集在不同的產品型號間切換,毋需使用多台設備,即可在同一個生產線中處理不同產品規格的切換。XTS 系統的另一個優勢是在最小批量生產方面:「在靈活性方面,XTS 系統是新解決方案的核心,它讓我們能夠在幾秒鐘時間內切換到另一種顏色。這意味著我們不僅可以縮小批量規模,還可以滿足不斷變化的客戶需求。」萊雅 Caudry 工廠經理 Jean-Yves Vey 解釋道。規格切換所需的時間減少了一半,系統可用性也大大提高。同一條生產線現在既可以實現小到幾百件的小批量生產,也可以實現大到數百萬件的大批量生產,而且可以適應七種不同的規格類型,最重要的是,只需要 40 個,而不是 300 個託盤。Jean-Yves Vey 也同時提及了使用這套 TwinCAT 控制 XTS 系統時的其他優勢,即它們與確保品質良率面之間的關聯性:「XTS 系統的集中控制原則使得各項操作,特別是品質管制任務,包括樣品剔除、必要時的生產線空轉以及核對重量,都變得更加容易。所有這些任務(包括 RFID 支持)都完全是自動完成的。」

全新靈活的 Agile F24 生產線將先前五台獨立的設備功能整合於一體,可以優化物料流,提高產能。
全新靈活的 Agile F24 生產線將先前五台獨立的設備功能整合於一體,可以優化物料流,提高產能。

PC-based 的控制技術是遍及全球的自動化解決方案

除了 XTS 系統之外,還可以使用 TwinCAT 軟體實現更進一步的自動化任務,為整個系統提供一個統一的集中控制平臺。這些附加任務包括使用 PLC 軟體和集成軸控制進行的順序控制、雲端連接及其它機器功能,例如運用 TwinCAT 的機器人和人機介面。此外,萊雅 Caudry 工廠還使用了其它的倍福控制元件,例如,在控制櫃中安裝了節省空間的高密度 EtherCAT 端子模組以及防護等級高達 IP 67 的 EtherCAT P 端子盒。EtherCAT P 元件,可以安裝在各個感測器和執行器附近,並透過一根電纜實行通訊和供電,大大簡化了接線工作。

倍福還為系統安裝提供了 39 台 AM8000 系列伺服馬達,這些馬達與 EL7211 EtherCAT 伺服馬達端子模組或 AX5000 伺服驅動器一起作為各種搬運設備的驅動軸。AM8000 系列採用的單電纜技術(OCT)將動力和回饋系統整合於一根標準電纜中,顯著減少了佈線需求。

期待未來更多潛在的合作機會

借助 XTS 系統和PC-based 的控制技術,客戶能夠開發出一條具有靈活性、未來性的化妝品生產線,以滿足消費者的高品質要求和新的消費預期。操作人員可以自行控制整個生產過程,包括所有品質檢查和取樣,並快速方便地完成規格切換。在雙方的初步合作取得成功後,萊雅集團決定繼續與倍福維持長期的合作關係,以完成更多佈局靈活又高效的模組化生產線。