巴西最大的糖類產(chǎn)品生產(chǎn)商之一，用甘蔗作物來(lái)生產(chǎn)食用糖和純乙醇，并同時(shí)發(fā)電，以供內(nèi)部自用及發(fā)售到電網(wǎng)上。該公司的挑戰(zhàn)是，在沒有重大新資本投資的情況下，提高其生產(chǎn)能力和乙醇的產(chǎn)量來(lái)滿足全球?qū)σ掖疾粩嘣鲩L(zhǎng)的需求。

　　此類公司在行業(yè)中拓展的最大動(dòng)力，就在于出口市場(chǎng)糖類產(chǎn)品不斷升高的價(jià)格以及混合燃料汽車引擎技術(shù)的發(fā)展。這種技術(shù)中，乙醇可以單獨(dú)使用或者以某種比例和汽油混合使用�，F(xiàn)今，在巴西新發(fā)售汽車的90%都配有使用混合燃料的引擎，乙醇大約占了車輛燃料供應(yīng)的20%。在巴西販?zhǔn)鄣钠�油基本上都�?0%乙醇和80%汽油的混合。

　　巴西的大多數(shù)乙醇都是糖類產(chǎn)品通過一個(gè)以酵母來(lái)發(fā)酵的發(fā)酵和蒸餾過程生產(chǎn)出來(lái)的。這種過程相對(duì)于在美國(guó)的以玉米做原料的乙醇生產(chǎn)，總的來(lái)說(shuō)要消耗更少的能源。這樣的結(jié)果就是，巴西的乙醇創(chuàng)造了相對(duì)于其生產(chǎn)過程消耗量的8.2倍的能源，而對(duì)比以玉米作為原料的能源生產(chǎn)，這個(gè)數(shù)字僅僅是1.5倍。

　　甘蔗用手動(dòng)或者機(jī)器收割下來(lái)，然后通過特制的卡車，運(yùn)送到整個(gè)國(guó)家的數(shù)百個(gè)蒸餾廠。這些蒸餾廠基本上都是屬于大農(nóng)場(chǎng)或者農(nóng)場(chǎng)聯(lián)盟,同時(shí)也由他們來(lái)管理。工廠都位于種植場(chǎng)地的附近，大部分在圣保羅州。

　　在碾磨工廠，甘蔗被滾壓來(lái)榨取甘蔗汁，留下甘蔗渣—富含纖維的殘?jiān)�。然后汁液用酵母�?lái)發(fā)酵，把蔗糖分解為二氧化碳和乙醇，再被蒸餾來(lái)生成含水的乙醇。甘蔗渣被燃燒來(lái)為蒸餾和烘干過程提供熱量，甚至是發(fā)電用以供給工廠自用，或者賣給其他機(jī)構(gòu)。

　　戰(zhàn)略上的自動(dòng)化

　　大多數(shù)的糖類產(chǎn)品生產(chǎn)商的商業(yè)策略是設(shè)立額外的新碾磨工廠，來(lái)滿足增長(zhǎng)的需求，而該公司感興趣的是使其現(xiàn)有的碾磨工廠保持一個(gè)高水準(zhǔn)的技術(shù)水平，來(lái)增加現(xiàn)有資產(chǎn)的功效。公司相信改進(jìn)過程自動(dòng)化，將減少停工時(shí)間，同時(shí)提高質(zhì)量、連貫性和收益性。該公司還要求管理能夠追蹤到其產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，從原材料到批處理過程的定期執(zhí)行，同時(shí)檢測(cè)和分析批次處理的效率和變化。

　　對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，保持低成本最有效的方法之一是檢測(cè)和嚴(yán)格控制設(shè)備整體效能(OEE)。因此，公司要加強(qiáng)自動(dòng)化，就要首先在甘蔗接收和壓榨的現(xiàn)場(chǎng)，安裝GE Fanuc的Proficy Plant Applications效率模塊的試用程序。

　　該模塊提供了關(guān)鍵因素的全面視圖，包括設(shè)備的停機(jī)時(shí)間、數(shù)量和事件發(fā)生的順序。如能正確應(yīng)用，該模塊就可以在設(shè)備、人員和原料不變的情況下，提供詳細(xì)、實(shí)時(shí)的報(bào)告來(lái)支持增加的產(chǎn)量。

　　在決定何時(shí)、如何在其他兩個(gè)工廠使用試用程序前，作為測(cè)試，該試用程序先在一個(gè)工廠中運(yùn)行。因?yàn)?到11月的產(chǎn)量增長(zhǎng)和處理過程中的進(jìn)步，新系統(tǒng)幫助控制了有問題的停工期，這樣增加了總的產(chǎn)量。從而，基于那些最初的結(jié)果，試用程序很快地拓展到三個(gè)工廠。

　　由于系統(tǒng)配置數(shù)量及應(yīng)用深度的拓展，Proficy Plant Applications的批處理執(zhí)行模塊被加入到發(fā)酵操作領(lǐng)域。軟件幫助管理符合ISA S88規(guī)格的配方，來(lái)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。S88標(biāo)準(zhǔn)定義了一套通用的模型和術(shù)語(yǔ)，描述和定義了批處理生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　除了Plant Applications模塊之外，該公司還安裝了Proficy Portal和Proficy Historian，包含了10,000個(gè)標(biāo)簽和30個(gè)客戶端。拓展的系統(tǒng)也包括了Proficy HMI/SCADA Cimplicity、PACSystems控制器和90-30系列的PLC，Genius模塊也是該自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分。如果有需要的話，Proficy的開放結(jié)構(gòu)也允許這些產(chǎn)品與公司現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)交互。

　　項(xiàng)目已經(jīng)由一隊(duì)來(lái)自系統(tǒng)集成商STI Canada和STI do Brasil的人員分幾個(gè)階段完成了。第一階段是更換了一些管理報(bào)告及現(xiàn)有MES方案的質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)室參數(shù)，獲得了既定的包括停機(jī)控制和質(zhì)量控制的效益。

　　控制系統(tǒng)移植

　　在公司使用該試用軟件前，操作的控制平臺(tái)是自行開發(fā)的方案，已經(jīng)運(yùn)行了大約4年。管理層對(duì)其不能夠提供所要求的數(shù)據(jù)速度和有效性感到失望，所以他們決定尋找另外一個(gè)MES系統(tǒng)。

　　由于公司經(jīng)理們著手匯集了一個(gè)業(yè)務(wù)需求的清單，一些問題很快作為極其重要的因素浮現(xiàn)出來(lái)，急需解決。所有人都同意，避免非計(jì)劃的停機(jī)是最為重要的。計(jì)劃是每星期7天24小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，在月生產(chǎn)中，即使是30分鐘的停機(jī)也顯示出很大的不同。當(dāng)對(duì)性能數(shù)據(jù)更深入地探究，就會(huì)很明顯地發(fā)現(xiàn)，碾磨車間是最多停機(jī)問題開始的區(qū)域。這里甘蔗被放置在地上用來(lái)榨取甘蔗汁。從那里開始，汁液被用作生產(chǎn)成品糖或乙醇的原料。

　　在每個(gè)環(huán)節(jié)上投入多少，取決于現(xiàn)在市場(chǎng)上對(duì)成品的需求狀況。價(jià)格的變化通常都不夠劇烈，不足以驅(qū)動(dòng)日產(chǎn)或是周產(chǎn)的變 化。但是產(chǎn)品的調(diào)度程序可以每個(gè)生產(chǎn)季度變化配置兩次或者三次。因?yàn)楣�司可以從兩個(gè)環(huán)節(jié)過程中獲得效益，相對(duì)于那些只生產(chǎn)乙醇的競(jìng)爭(zhēng)者就有了更廣泛的選擇。新型的控制系統(tǒng)幫助支持了這種靈活性，使得必要的變化更容易，從而創(chuàng)造最大的收益。

　　乙醇生產(chǎn)可以是非常有利潤(rùn)可圖的。對(duì)于大規(guī)模商業(yè)的乙醇生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，糖類產(chǎn)品現(xiàn)在是最有效、最劃算的原料。巴西已經(jīng)成為世界上甘蔗產(chǎn)量最大的國(guó)家。隨著不斷增長(zhǎng)的全球需求，巴西的生產(chǎn)商已經(jīng)極力地在技術(shù)革新上投資，來(lái)降低生產(chǎn)的費(fèi)用。在1980年，巴西每加侖乙醇的生產(chǎn)花費(fèi)了生產(chǎn)商超過2.50美元�，F(xiàn)在，由于技術(shù)的改進(jìn)，一加侖的產(chǎn)出成本只需0.75美元，對(duì)過程改進(jìn)的研究將找到方法使成本降到更低。

　　但是不僅僅是關(guān)于乙醇的問題，在糖類產(chǎn)品生產(chǎn)方面也存在改進(jìn)的可能。比如可以從同一種原材料中，獲取不同等級(jí)的糖，每種都有自己的市場(chǎng)價(jià)格。而現(xiàn)在的做法是，生產(chǎn)過程完成時(shí)，同一個(gè)批次的所有等級(jí)糖類產(chǎn)品都混合在一起，然后基于不同質(zhì)量的糖所占的百分比，來(lái)決定售出價(jià)格。

　　工程師正致力于運(yùn)用Plant Applications平臺(tái)，以一種可以根據(jù)不同等級(jí)來(lái)把成品分離到不同儲(chǔ)倉(cāng)里面的方式，來(lái)控制生產(chǎn)過程。這種方法最終可以讓調(diào)度程序基于市場(chǎng)的要求來(lái)合成特定等級(jí)的糖類產(chǎn)品。

　　維持質(zhì)量

　　這個(gè)自動(dòng)化難題最重要的部分是過程的實(shí)驗(yàn)室部分�，F(xiàn)在，大多數(shù)乙醇生產(chǎn)商簡(jiǎn)單地把實(shí)驗(yàn)的結(jié)果保存在數(shù)據(jù)表里，做為人工質(zhì)量控制程序的一部分。一旦在批處理環(huán)節(jié)上的測(cè)試程序性能不好，就需要重新處理消耗的附加生產(chǎn)時(shí)間和成本。

　　但是在應(yīng)用了Proficy Plant應(yīng)用軟件后，公司將質(zhì)量測(cè)量值連接到生產(chǎn)參數(shù)中。這樣提高了過程的效率，減少了重復(fù)工作。

　　鑒于全球都在試圖降低對(duì)石油的依賴，乙醇等可再生能源正變得日益重要。商業(yè)上的成功將取決于維持效率以及保持有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格水平。

本文地址：http://www.kjdzwh.cn/tech-detail/t213567.html