摘要

雖然每一個(gè)制糖生產(chǎn)商都面臨著自己特定的制造挑戰(zhàn)，但是他們同樣有一些貫穿于整個(gè)行業(yè)的共同挑戰(zhàn)。在當(dāng)今，企業(yè)最緊迫的問(wèn)題是優(yōu)化能源消耗、減少材料使用和庫(kù)存成本、提高資產(chǎn)利用率和產(chǎn)量。其他需要優(yōu)先解決的問(wèn)題還包括改進(jìn)質(zhì)量以及減少變化、錯(cuò)誤和浪費(fèi)，同時(shí)最大化地滿足材料的可追溯性及相關(guān)法律法規(guī)的履行。這些企業(yè)最終渴望去實(shí)現(xiàn)一個(gè)敏捷制造的環(huán)境。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的解決方案我們現(xiàn)在可以直接找到。在這里我們將研究如何將技術(shù)應(yīng)用于橫向和垂直價(jià)值鏈。我們認(rèn)為今天大多數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)并不是完全集成的。公司、供應(yīng)商和客戶并沒(méi)有緊密的聯(lián)系。工程、生產(chǎn)和服務(wù)等部門(mén)也不例外。從企業(yè)到工廠底層的功能沒(méi)有完全整合。甚至工程本身（從產(chǎn)品到工廠到自動(dòng)化）都缺乏完整的集成。但是憑借數(shù)字化和工業(yè)4.0，公司、部門(mén)、職能和能力將變得更具凝聚力，跨公司、通用數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)將不斷進(jìn)化，并實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)化價(jià)值鏈。

介紹

制糖生產(chǎn)商的戰(zhàn)略目標(biāo)十分簡(jiǎn)單：在全球化日益加劇和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本上升的環(huán)境下，提供有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，提高盈利能力和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)時(shí)，雖然每一個(gè)制糖生產(chǎn)商都面臨著自己特定的制造挑戰(zhàn)，但是他們同樣有一些貫穿于整個(gè)行業(yè)的共同的挑戰(zhàn)。包括：

– 優(yōu)化能源消耗

– 減少材料使用和庫(kù)存成本

– 提高資產(chǎn)利用率和產(chǎn)量

– 提高質(zhì)量，減少變化、錯(cuò)誤和浪費(fèi)

– 最大限度地保證材料的可追溯性并滿足法規(guī)的要求

– 實(shí)現(xiàn)敏捷制造環(huán)境

那么，我們應(yīng)該如何利用數(shù)字化來(lái)確保公司、部門(mén)、職能和能力變得更具凝聚力？如何更好地整合橫向和垂直價(jià)值鏈？參見(jiàn)圖-1（Koch et al., 20141）。如何確保跨公司、通用數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化并實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化價(jià)值鏈？最重要的是，要如何通過(guò)所有這些工作來(lái)解決上述的六個(gè)行業(yè)挑戰(zhàn)？

數(shù)字化有助于建立一個(gè)堅(jiān)實(shí)的過(guò)程數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。這通過(guò)確保過(guò)程數(shù)據(jù)被用于整個(gè)工廠的管理決策來(lái)解決垂直整合。橫向集成將工廠連接到數(shù)字世界，連接供應(yīng)商和客戶。（Koch et al., 2014）。

圖-1：數(shù)字化有助于建立一個(gè)堅(jiān)實(shí)的過(guò)程數(shù)據(jù)采集平臺(tái)

我們的出發(fā)點(diǎn)是準(zhǔn)確理解“自動(dòng)化”意味著什么，以及不同的過(guò)程控制水平如何影響整個(gè)制糖生產(chǎn)設(shè)施中發(fā)現(xiàn)的橫向和垂直價(jià)值鏈。

理解自動(dòng)化

自動(dòng)化有助于執(zhí)行連續(xù)和重復(fù)的操作，消除原本需要的手動(dòng)操作。制糖生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量、單一形式的質(zhì)量和工廠的高利用率，同時(shí)減少能量損耗和對(duì)環(huán)境的影響。

通常有三種類型的自動(dòng)化：

- 監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）：涵蓋對(duì)強(qiáng)大的遠(yuǎn)程通信有嚴(yán)苛要求，但對(duì)高速傳輸和計(jì)算能力需求不高的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化應(yīng)用。

- 可編程邏輯控制器（PLC）：針對(duì)工廠自動(dòng)化應(yīng)用，具有高速要求和許多離散I/O通信通道。

- 分布式控制系統(tǒng)（DCS）：應(yīng)用于需要高計(jì)算能力的過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用。這里有兩種DCS的變體 – 核心自動(dòng)化和擴(kuò)展自動(dòng)化。核心自動(dòng)化可以靈活擴(kuò)展且易于使用，主要面向中小型規(guī)模操作的應(yīng)用。擴(kuò)展自動(dòng)化可以為用戶提供超越DCS的經(jīng)典控制范圍，涉及更多豐富的信息，并且可以將電信、視頻和/或工廠的供電側(cè)集成到自動(dòng)化過(guò)程中。

此外，自動(dòng)化還基于以下三類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：

– 測(cè)量產(chǎn)品：就好像是工廠操作的眼睛和耳朵。

– 執(zhí)行產(chǎn)品：諸如電機(jī)和傳動(dòng)，就像是肌肉一樣可以在現(xiàn)場(chǎng)完成某些工作。

– 控制系統(tǒng)：就如同是工廠的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。

為了開(kāi)發(fā)企業(yè)和控制系統(tǒng)之間的自動(dòng)化接口，我們引入了ANSI/ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，并將其應(yīng)用于所有行業(yè)和各種過(guò)程，如批處理、連續(xù)和重復(fù)。ISA-95標(biāo)準(zhǔn)的目的是提供一致的數(shù)據(jù)，這是實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商與制造商通信的基礎(chǔ)。

ISA-95有五個(gè)級(jí)別（0級(jí)到4級(jí)），如圖-2所示：（Scholten B, 2007²）

圖-2：ISA-95模型

ISA-95 – 自動(dòng)化級(jí)別

0級(jí)（現(xiàn)場(chǎng)級(jí)）- 定義實(shí)際物理過(guò)程并包含現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如流量和溫度傳感器及諸如控制閥之類的最終控制元件。

1級(jí)（直接控制）- 定義了感知和操作物理過(guò)程所涉及的活動(dòng)，是PLC系統(tǒng)和控制器以及完整的過(guò)程控制器的傳統(tǒng)儀器級(jí)。它包含了輸入/輸出（I/O）模塊及其相關(guān)的分布式電子控制器。

2級(jí)（工廠監(jiān)視）- 定義了監(jiān)測(cè)和控制物理過(guò)程的活動(dòng)。它包括用于優(yōu)化產(chǎn)量的子過(guò)程工廠控制，通常使用先進(jìn)的傳感器或直接在該過(guò)程中的自動(dòng)分析儀。PLC、SCADA和DCS在這里操作，從1級(jí)采集所有的過(guò)程數(shù)據(jù)。

3級(jí)（生產(chǎn)控制）- 定義工作流程的活動(dòng)以及生產(chǎn)所需的最終產(chǎn)品。它不直接控制過(guò)程，而是監(jiān)控生產(chǎn)和目標(biāo)。它包括整個(gè)工廠的生產(chǎn)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，最大限度地降低成本和最大化產(chǎn)量和質(zhì)量控制。通常，這些是通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）來(lái)管理的，MES實(shí)時(shí)分析和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種元素（例如：人員、輸入、設(shè)備）。這有助于決策者了解如何優(yōu)化每個(gè)工廠的現(xiàn)有條件來(lái)提高產(chǎn)量。這就是制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）解決方案發(fā)揮作用的地方。制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）是一個(gè)綜合的、可擴(kuò)展的、模塊化的套件，包括過(guò)程智能、制造執(zhí)行、生產(chǎn)智能和生產(chǎn)優(yōu)化。使用來(lái)自2級(jí)的數(shù)據(jù)，MOM進(jìn)行歷史趨勢(shì)分析和關(guān)鍵性能指標(biāo)的分析。

4級(jí)（生產(chǎn)調(diào)度）- 定義了管理一個(gè)制造企業(yè)所需的與業(yè)務(wù)相關(guān)的活動(dòng)。它涵蓋了企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，并通過(guò)允許公司在多個(gè)地理分散的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理類似的變量，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了許多后臺(tái)功能的自動(dòng)化，將其納入下一個(gè)層次。ERP將數(shù)據(jù)傳遞到3級(jí)，然后將其轉(zhuǎn)化為2級(jí)的動(dòng)作。

數(shù)據(jù)傳輸

圖-3，展示了如何將上述ISA-95模型應(yīng)用于制糖工業(yè)的實(shí)際例子。在0級(jí)和1級(jí)之間交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。過(guò)程數(shù)據(jù)被傳送到2級(jí)的監(jiān)視和控制（表現(xiàn)為材料接收到發(fā)送出貨）。同時(shí)，第3級(jí)（由MES和MOM表示）組織和分析數(shù)據(jù)，并以更容易做出業(yè)務(wù)決策的形式呈現(xiàn)。這里已經(jīng)集成了操作技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）數(shù)據(jù)。3級(jí)和4級(jí)之間的數(shù)據(jù)共享（ERP所代表的）通常是資源（人員、設(shè)備和材料）、生產(chǎn)能力（可供使用的）、產(chǎn)品定義（如何制造產(chǎn)品）、生產(chǎn)計(jì)劃（生產(chǎn)和使用什么）和生產(chǎn)性能（什么被制造和使用了）。第4級(jí)共享這個(gè)OT/IT用于橫向集成。

圖-3：制糖工業(yè)中產(chǎn)品與解決方案的數(shù)據(jù)交換

MOM是一個(gè)模塊化系統(tǒng)，這樣客戶就可以選擇要執(zhí)行的模塊。MOM包含許多功能，但不是所有功能都是用戶在一開(kāi)始時(shí)就全部需要的。圖-4顯示了ABB的建議，基于經(jīng)驗(yàn)和客戶反饋，逐步構(gòu)建MOM各階段。在第一階段，建議使用OEE和停機(jī)時(shí)間管理模塊。這意味著首先在MOM功能模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)最基本的數(shù)據(jù)采集類型，并隨著需求的增長(zhǎng)而擴(kuò)展MOM。例如，KPI儀表盤(pán)，OEE和停機(jī)時(shí)間管理相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，并通常在投資回報(bào)方面更容易證明。同時(shí)他們還為以后添加其他功能模塊提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖-4：建議逐步實(shí)施MOM項(xiàng)目

MOM對(duì)制糖生產(chǎn)過(guò)程的影響是巨大的。下面的表-1給出了一些挑戰(zhàn)、特點(diǎn)和受益的樣本。

表-1：MOM對(duì)制糖生產(chǎn)的影響

制糖應(yīng)用庫(kù)

在ISA-95模型中的2級(jí)是DCS（ARC咨詢公司，20173），其中許多都是制糖工業(yè)的專用軟件。例如，ABB的制糖應(yīng)用庫(kù)。通過(guò)它解鎖了應(yīng)用制糖工業(yè)每個(gè)工作職能的數(shù)據(jù)：從關(guān)注利潤(rùn)的管理人員到關(guān)鍵高峰季節(jié)連續(xù)生產(chǎn)的維修團(tuán)隊(duì)。

制糖應(yīng)用是一個(gè)完整的、一致和全面的軟件數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)所有的制糖工藝應(yīng)用，從甜菜和甘蔗延伸到精制糖。它滿足所有工藝區(qū)域的要求，包括原料處理、凈化、蒸發(fā)、結(jié)晶、糖化等工序。同時(shí)還包括生物質(zhì)發(fā)電廠、乙醇和水處理在內(nèi)的所有公用設(shè)施。

它是建立在與主要工藝設(shè)備供應(yīng)商和制糖生產(chǎn)商的合作所獲得的知識(shí)基礎(chǔ)上的。這確保了最新的過(guò)程控制理念被納入到應(yīng)用庫(kù)中。一個(gè)典型的例子就是具有高性能人機(jī)界面（HMI）的真空批處理罐的應(yīng)用庫(kù)。如圖-5所示。左側(cè)的圖形顯示了模型識(shí)別，以便更好的視覺(jué)監(jiān)控。這一最新的最佳實(shí)踐方法允許操作員可以直觀地監(jiān)視系統(tǒng)中的控制對(duì)象。模式識(shí)別相比數(shù)字顯示、偏差條和趨勢(shì)更加有效，可以使操作員能夠在使用大量數(shù)據(jù)的同時(shí)更加輕松地驗(yàn)證穩(wěn)定狀態(tài)。

右邊的圖顯示了制糖應(yīng)用庫(kù)的高性能HMI，專注于推進(jìn)操作員的狀態(tài)感知和他們對(duì)異常情況的正確有效的響應(yīng)。

應(yīng)用庫(kù)包含了用于控制和監(jiān)視的各種組件。每個(gè)組件都是完整的功能單元，隨時(shí)可以使用，并且可以適應(yīng)特定的用戶需求或工藝要求。

特別重要的是，DCS和MOM以及制糖應(yīng)用庫(kù)的結(jié)合可以幫助用戶有效解決本文開(kāi)頭描述的六個(gè)挑戰(zhàn)。它通過(guò)匯集信息技術(shù)（IT）和操作技術(shù)（OT）來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

這種數(shù)字化組合為用戶提供了最先進(jìn)的自動(dòng)化平臺(tái)，這是第一次實(shí)現(xiàn)同時(shí)優(yōu)化制糖廠設(shè)備的工藝和電氣控制。與自動(dòng)化供應(yīng)商合作，制糖生產(chǎn)商可以設(shè)計(jì)出一個(gè)定義良好的自動(dòng)化策略，確保工藝控制系統(tǒng)、自動(dòng)化和通信、電氣和變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效地協(xié)同工作。

圖-5：真空批處理罐的應(yīng)用庫(kù)的圖形界面使操作員能夠提高操作效率，同時(shí)減少操作錯(cuò)誤

此外，從制糖生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，用戶現(xiàn)在可以將其轉(zhuǎn)化為有意義的信息，適合于特定的工作角色。這直接實(shí)現(xiàn)了工廠的高效性、靈活性和對(duì)環(huán)境的保護(hù)。

在這里，我們將描述如何解決上述制糖行業(yè)的六個(gè)挑戰(zhàn)，使用如上所述的最新自動(dòng)化理念。

優(yōu)化能源消耗

污染控制和能源消耗的成本上升需要使用創(chuàng)新技術(shù)。制糖過(guò)程充滿了能量密集型應(yīng)用，每個(gè)都消耗大量的電能，因此，需要嚴(yán)格控制成本，參見(jiàn)圖-6（Pathak A N, 19994）。

圖-6：制糖生產(chǎn)能源消耗亮點(diǎn)

電力和蒸汽消耗是制糖工業(yè)里最大的成本，這里有許多節(jié)能機(jī)會(huì)。例如，蒸汽消耗可以被計(jì)算、監(jiān)測(cè)和控制，以匹配工廠的各個(gè)部門(mén)的實(shí)際需求。這可以直接影響并減少20%的整體能耗。

那些在制糖領(lǐng)域有著長(zhǎng)期應(yīng)用的自動(dòng)化供應(yīng)商，已經(jīng)從制糖生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)方面獲得了非常深入的知識(shí)。這個(gè)專業(yè)知識(shí)可以在應(yīng)用庫(kù)中找到（參見(jiàn)前面的內(nèi)容）。

任何有效的制糖過(guò)程的核心必然是工業(yè)控制系統(tǒng)。當(dāng)與制糖應(yīng)用庫(kù)集成時(shí)，過(guò)程和能源可以被同時(shí)優(yōu)化，換句話說(shuō)，這直接可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

應(yīng)用庫(kù)的一個(gè)好處就是它可以保存詳細(xì)的過(guò)程數(shù)據(jù)，幫助建立運(yùn)營(yíng)成本的基準(zhǔn)，如能源使用。舉例來(lái)說(shuō)，真空罐應(yīng)用庫(kù)能夠監(jiān)測(cè)和控制每個(gè)批次期間的蒸汽消耗。同時(shí)，它提供了完整的過(guò)程控制水平、壓力和溫度，有助于穩(wěn)定所有控制回路。穩(wěn)定的環(huán)境有助于減少或消除能源浪費(fèi)。

如今另一個(gè)可以獲得的特點(diǎn)是MOM中的能源管理工具。該能源管理工具可以為所有能源、生產(chǎn)和環(huán)境數(shù)據(jù)提供快速的基于Web的訪問(wèn)。它包括一個(gè)強(qiáng)大的報(bào)告引擎。這可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)多年跟蹤能源消耗和生產(chǎn)關(guān)鍵性能指標(biāo)。它可以很容易集成到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中，如電能表或網(wǎng)絡(luò)分析儀，并在網(wǎng)絡(luò)儀表盤(pán)中提供方便的對(duì)比，如每天/每周/每月/每年，或者生產(chǎn)線/工廠現(xiàn)場(chǎng)/國(guó)家。

ISA-95的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和直接控制設(shè)備（0級(jí)和1級(jí)）提供了進(jìn)一步的節(jié)能機(jī)會(huì)。例如，應(yīng)用于大型離心機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)器，它位于制糖過(guò)程的中心，可以節(jié)省多達(dá)60%的能源消耗。

自動(dòng)化的效果/結(jié)果

– 低能量和二氧化碳排放

– 跨廠區(qū)能源利用的透明度

– 提升產(chǎn)能

– 降低生產(chǎn)成本

– 提高盈利能力

減少材料使用和庫(kù)存成本

由于原料不同、訂單不可預(yù)測(cè)，制糖生產(chǎn)成功的關(guān)鍵是成本控制和減少浪費(fèi)。庫(kù)存包括原料、在制品和成品，是制糖成本的重要組成部分。但是因?yàn)閹?kù)存的增長(zhǎng)，使得存儲(chǔ)、計(jì)數(shù)、尋找和挑選變得更加困難。

然而，由于產(chǎn)品成本是可控的，如果要經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的增長(zhǎng)，庫(kù)存的合理規(guī)劃、采購(gòu)、處理、核算和控制是至關(guān)重要的。

良好的成本和浪費(fèi)控制的核心在于庫(kù)存管理。主動(dòng)庫(kù)存管理提供了一個(gè)檢查，來(lái)防止生產(chǎn)或盜竊產(chǎn)生的材料損失。它確保了足夠的材料、存儲(chǔ)和備品，同時(shí)減少庫(kù)存和短缺，這可能會(huì)導(dǎo)致昂貴的運(yùn)營(yíng)中斷。例如，存貨缺貨可能導(dǎo)致生產(chǎn)線關(guān)閉，而重新啟動(dòng)的成本非常高。主動(dòng)庫(kù)存管理可以將制造周期降低到最小限度。

消除不必要的浪費(fèi)也是十分重要的。例如，生產(chǎn)商正在考慮使用甘蔗渣（甘蔗的副產(chǎn)品）進(jìn)行發(fā)電、造紙、制成刨花板和牛飼料。糖蜜可以被認(rèn)為是丁醇、酵母、工業(yè)酒精和高蛋白糖蜜。石灰，制糖提取過(guò)程中的副產(chǎn)品，可以被生產(chǎn)和出售作為土壤調(diào)理劑，這樣可以幫助保存寶貴的石灰石儲(chǔ)備。

庫(kù)存管理面臨的挑戰(zhàn)是平衡庫(kù)存與需求的供應(yīng)。一個(gè)公司需要有足夠的庫(kù)存來(lái)滿足客戶的需求，同時(shí)確保不會(huì)因?yàn)閹?kù)存短缺而丟失訂單。同樣的，一個(gè)公司也不想擁有太多的庫(kù)存，因?yàn)檫@可能是很昂貴的。庫(kù)存足夠但不是太多是企業(yè)的最終目標(biāo)。庫(kù)存可以被視為可以用其他方式花費(fèi)的現(xiàn)金。任何超出客戶需求的東西都是浪費(fèi)。

制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）提供了各種幫助庫(kù)存控制的能力，包括:

– 物料管理：提供一種有效的方法來(lái)接收材料、登記和預(yù)訂內(nèi)部倉(cāng)庫(kù)，跟蹤消耗和生產(chǎn)的材料，并報(bào)告回ERP

– 稱重和分配：確保正確的材料和數(shù)量分配，通過(guò)對(duì)條形碼識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料、容器和秤的確認(rèn)檢查

– 庫(kù)存管理：能夠有效控制倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)（倉(cāng)庫(kù)、單元、筒倉(cāng)）和包含材料（包裝、料倉(cāng)、容器）的元素，包括訂單、批次、數(shù)量、填充日期/時(shí)間、需要重新填充、到期日期處理等信息

另一個(gè)挑戰(zhàn)是許多制糖設(shè)施使用來(lái)自不同供應(yīng)商的各種可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統(tǒng)（DCS），這就產(chǎn)生了許多自動(dòng)化的孤島。如果一個(gè)過(guò)程區(qū)域發(fā)生故障，那么整個(gè)過(guò)程不能自動(dòng)調(diào)節(jié)以做出反應(yīng)。這會(huì)導(dǎo)致材料和能源的浪費(fèi)。通過(guò)整合一個(gè)供應(yīng)商的所有自動(dòng)化和電氣產(chǎn)品和系統(tǒng)，大大提升了運(yùn)營(yíng)效率。

自動(dòng)化的效果/結(jié)果

– 通過(guò)檢查防止不良生產(chǎn)和盜竊產(chǎn)生的損失

– 確保物資、倉(cāng)庫(kù)和備品的充足供應(yīng)

– 盡量減少庫(kù)存和短缺

– 將制造周期降低到最小限度

– 消除浪費(fèi)

– 平衡庫(kù)存與需求的供應(yīng)

增加資產(chǎn)利用率和產(chǎn)量，同時(shí)縮短上市時(shí)間

制糖生產(chǎn)或精煉糖是資源稀缺型生產(chǎn)，因此需要嚴(yán)格控制成本。然而，消費(fèi)者喜好的改變和競(jìng)爭(zhēng)品牌的崛起強(qiáng)調(diào)在保持最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，滿足多樣性的需求。

制糖的高峰期歷時(shí)五到至八個(gè)月。在此期間，所有工藝設(shè)備 - 從真空罐到離心機(jī) - 必須可靠地運(yùn)行，并進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)最高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

因此生產(chǎn)和維護(hù)部門(mén)需要緊密合作，以確保生產(chǎn)在制糖高峰期中永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)故障。停機(jī)時(shí)間或生產(chǎn)損失是由可用的損失時(shí)間（LTA）定義的。LTA主要測(cè)量由于設(shè)備故障和停機(jī)或者由操作失誤引起故障的損失時(shí)間或設(shè)備不可用時(shí)間。

因此，任何維護(hù)或生產(chǎn)停止都被安排在指定的時(shí)間和日期，持續(xù)時(shí)間也是事先預(yù)定好的。良好的資產(chǎn)行為意味著良好的生產(chǎn)產(chǎn)出。

不一致的系統(tǒng)行為是制糖工業(yè)關(guān)注的首要原因。這些違規(guī)行為可能回阻礙生產(chǎn)，需要更多的人力來(lái)提高生產(chǎn)能力。缺乏工藝知識(shí)和自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)會(huì)導(dǎo)致低產(chǎn)量。

降低生產(chǎn)成本、提高甘蔗生長(zhǎng)的一些重要措施包括，強(qiáng)化生產(chǎn)、營(yíng)養(yǎng)、水和害蟲(chóng)管理和收割。

通過(guò)微調(diào)DCS控制系統(tǒng)及制糖應(yīng)用庫(kù)（見(jiàn)“制糖應(yīng)用庫(kù)”），可以監(jiān)控和協(xié)調(diào)所有關(guān)鍵的電氣、儀表和控制資產(chǎn)。它為無(wú)縫制造和業(yè)務(wù)流程集成提供了完整的解決方案。

制糖應(yīng)用庫(kù)還提供了全面的控制和簡(jiǎn)單的操作界面，以及預(yù)診斷和報(bào)警管理。提高了運(yùn)行效率，縮短了故障檢修時(shí)間，提高了利用率。

此外，MOM還提供了一個(gè)完整的設(shè)備效能（OEE）模塊和停機(jī)時(shí)間管理功能。

自動(dòng)化的效果/結(jié)果

– 產(chǎn)量提高多達(dá)25%

– 人力成本降低50%

– 通過(guò)SMS短信獲得信息

– 工廠經(jīng)理通過(guò)電子郵件接收日常生產(chǎn)報(bào)告

提高質(zhì)量以及減少變化、錯(cuò)誤和浪費(fèi)

將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的信息，確保生產(chǎn)在一開(kāi)始就是正確的，同時(shí)消除浪費(fèi)，避免任何糖質(zhì)量的變化。在制糖工業(yè)努力改善最終產(chǎn)品質(zhì)量所面臨的許多挑戰(zhàn)中，需要更優(yōu)質(zhì)的果汁凈化、改進(jìn)的煮沸實(shí)踐、現(xiàn)代化的煮沸方案和更好的制糖處理工藝。

一個(gè)可重復(fù)的過(guò)程對(duì)于保持一致的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和精煉的產(chǎn)出最大化至關(guān)重要。DCS和制糖應(yīng)用庫(kù)提供了對(duì)所有工藝步驟的連續(xù)控制和精確處理，并確保每次都能生產(chǎn)出一致的、高質(zhì)量的產(chǎn)品。

制糖應(yīng)用庫(kù)可以確保配方被連貫的執(zhí)行，從精煉到干燥過(guò)程，以及關(guān)鍵質(zhì)量和過(guò)程數(shù)據(jù)可以被直接連接到每個(gè)批次循環(huán)的特定階段。它提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的人機(jī)界面（HMI），使操作員可以更容易控制自己的設(shè)備。例如，真空罐的控制只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)定值便可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，以匹配蒸煮曲線。這可以保證生產(chǎn)出更加一致和更高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

同時(shí)，MOM系統(tǒng)還可以提供：

– 質(zhì)量管理：在執(zhí)行過(guò)程中執(zhí)行質(zhì)量和合規(guī)措施（檢查表、自動(dòng)或手動(dòng)收集質(zhì)量數(shù)據(jù)）

– 支持取樣和測(cè)試要求

– 公差管理：不合格報(bào)告、系統(tǒng)收集產(chǎn)品、過(guò)程、程序或合規(guī)規(guī)范的偏差信息

– 電子作業(yè)指令：知道操作員通過(guò)重要的步驟，按照要求生產(chǎn)和安全指示及檢查

– 虛擬培訓(xùn)：幫助維護(hù)車(chē)間的過(guò)程、產(chǎn)品和安全知識(shí)

自動(dòng)化的效果/結(jié)果

– 通過(guò)制糖應(yīng)用庫(kù)的一致和精確控制來(lái)改善制糖質(zhì)量

– 通過(guò)DCS、MOM和專用制糖應(yīng)用庫(kù)來(lái)減少變化，為基于歷史數(shù)據(jù)檢索的有價(jià)值的信息提供正確和透明的決策平臺(tái)

– 減少錯(cuò)誤，因?yàn)橹铺菓?yīng)用庫(kù)可以通過(guò)HMI提供簡(jiǎn)單有效的操作，幫助操作員消除或減少操作錯(cuò)誤

– 避免浪費(fèi)，所有信號(hào)回路和順序步驟可以被DCS和制糖應(yīng)用庫(kù)監(jiān)視和控制

最大限度地保證材料的可追溯性并滿足法規(guī)的要求

不斷變化的食品安全標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)更好的原材料可追溯性、實(shí)驗(yàn)室取樣和產(chǎn)品控制。為了保證原材料的質(zhì)量和提高工廠的效率，有必要通過(guò)提供原材料的可追溯性來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)遵守最新的規(guī)定。

制糖生產(chǎn)商需要根據(jù)產(chǎn)品的目的地提供對(duì)質(zhì)量和安全的不同見(jiàn)解。精制糖，作為最終產(chǎn)品包裝給消費(fèi)者，必須包含記錄和測(cè)試數(shù)據(jù)，顯示完整的可追溯性，以滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)和零售商的需求。另一種情況是，當(dāng)運(yùn)輸精煉用原料糖或發(fā)送散裝輔料時(shí)，則需要更詳細(xì)的質(zhì)量信息。這些信息相應(yīng)地，將形成供應(yīng)鏈質(zhì)量記錄的一部分，同時(shí)，使其流程能夠適合于所運(yùn)配料的特性。

這種復(fù)雜的制造操作需要大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以很容易地引導(dǎo)，以使關(guān)鍵的過(guò)程、質(zhì)量和事件信息可以在正確的時(shí)間被接收。

MOM可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性、跟蹤和可追溯性，以便適應(yīng)相關(guān)法律法規(guī)。它為所有類型的操作數(shù)據(jù)提供管理訪問(wèn)，從而為糾正措施和性能改進(jìn)提供決策支持。它提供了一個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)境的窗口，為過(guò)程分析和操作度量提供客觀、詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

MOM物料管理軟件用來(lái)識(shí)別物料、追蹤消耗的原料、追蹤已生產(chǎn)的材料、原料來(lái)源和目的地的優(yōu)先次序和控制、物料可混用性、稱重、分揀和包裝。物料跟蹤和跟蹤模塊還提供強(qiáng)大的產(chǎn)品譜系報(bào)告，允許搜索和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

自動(dòng)化的效果/結(jié)果

– 單獨(dú)、多個(gè)和批量的跟蹤和追溯

– 物料識(shí)別、物料消耗和物料生產(chǎn)的實(shí)時(shí)報(bào)告，避免產(chǎn)品被盜

– 物料兼容性和可用性的管理

– 稱重和分配支持

– 物料譜系

– 監(jiān)視運(yùn)輸和倉(cāng)庫(kù)活動(dòng)

– 提供缺陷產(chǎn)品的早期識(shí)別，避免消費(fèi)者召回

– 快速、準(zhǔn)確和容易診斷問(wèn)題

– 花費(fèi)較少的時(shí)間解決可能妨礙法規(guī)遵從性和可追溯性的故障

– 更高的可視化能見(jiàn)度

– 降低生產(chǎn)成本

實(shí)現(xiàn)精益和/或敏捷制造

雖然制糖生產(chǎn)商很少受到消費(fèi)者口味的變化或?qū)π庐a(chǎn)品品種需求的影響，但仍然需要去適應(yīng)精益或敏捷制造技術(shù)，以克服生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。此外，一些生產(chǎn)商，特別是美國(guó)南部的生產(chǎn)商，如果市場(chǎng)需求或糖價(jià)格出現(xiàn)波動(dòng)，有時(shí)會(huì)從制糖轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)乙醇。

精益是指在供應(yīng)鏈中通過(guò)少而精的工作實(shí)現(xiàn)更大的產(chǎn)量、更少的變化和更好的生產(chǎn)預(yù)測(cè)。同時(shí)，敏捷描述了響應(yīng)需求變化的能力，無(wú)論是在數(shù)量上還是在多樣性方面。例如，天氣晴好期間，甘蔗供應(yīng)鏈需要盡可能地提高產(chǎn)量。然而，在雨季或危機(jī)期間，需要靈活的資源來(lái)減少損失。

在制糖工業(yè)中，很少有數(shù)字系統(tǒng)是完全集成的。公司、供應(yīng)商和客戶沒(méi)有緊密的聯(lián)系，工程、生產(chǎn)和服務(wù)等部門(mén)并不總是有效地相互溝通。然而，只有在每個(gè)人都談?wù)撓嗤臄?shù)字語(yǔ)言的情況下，才能實(shí)現(xiàn)敏捷制造的需求，即生產(chǎn)能夠適應(yīng)特定的客戶需求。

MOM為用戶帶來(lái)了整個(gè)制糖生產(chǎn)過(guò)程的端到端的可視化。它是一個(gè)可擴(kuò)展的模塊化套件，包括：

– 過(guò)程智能

– 制造執(zhí)行

– 生產(chǎn)智能

– 生產(chǎn)優(yōu)化

因此，它通過(guò)完全的集成操作提供了各種工廠利益相關(guān)者的有效決策和可靠的精益生產(chǎn)執(zhí)行。它包含了豐富的、現(xiàn)成的功能，以及易于配置的模塊，以滿足特定的行業(yè)需求。

自動(dòng)化效果/結(jié)果

– 一致的數(shù)量和質(zhì)量減少生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)

– 更少的決策者需求

– 降低運(yùn)營(yíng)成本

– 更好地管理工廠的資產(chǎn)容量

– 整個(gè)供應(yīng)鏈效率的實(shí)質(zhì)性改善

關(guān)于ABB

ABB（ABBN: SIX Swiss Ex）是全球電氣產(chǎn)品、機(jī)器人及運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)化和電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，致力于幫助電力、工業(yè)、交通和基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)客戶提高業(yè)績(jī)。基于超過(guò)130年的創(chuàng)新歷史，ABB技術(shù)全面覆蓋電力和工業(yè)自動(dòng)化價(jià)值鏈，應(yīng)用于從發(fā)電端到用電端、從自然資源開(kāi)采到產(chǎn)成品完工的各種場(chǎng)景，譜寫(xiě)行業(yè)數(shù)字化的未來(lái)。作為全電動(dòng)汽車(chē)國(guó)際頂級(jí)賽事E級(jí)方程式的冠名合作伙伴，ABB也積極投身未來(lái)可持續(xù)發(fā)展，拓展電動(dòng)交通技術(shù)疆界。ABB集團(tuán)業(yè)務(wù)遍布全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，雇員達(dá)13.5萬(wàn)。