編者按:對于化工、制藥或食品飲料等過程工業,發展穩定的過程和資源節約型技術具有重要的意義。西門子作為全球領先的自動化解決方案供應商,憑借全面集成的產品與系統,可完美滿足過程工業和制造業中的所有客戶需求。西門子的所有部件都經過嚴格的系統測試,且相互兼容。這些部件可確保所有工業應用任務可靠、高效地協同運行,不僅縮短了各自動化解決方案的實施時間,同時還顯著提高了生產效率。在統一的工程組態環境系統中集成眾多的具體工程組態任務,可大幅降低運行成本并縮短實施時間。
山東煙臺是中國東海岸的知名葡萄產區。在中糧長城葡萄酒(煙臺)有限公司(長城葡萄酒煙臺工廠),西門子制造執行系統(MES)的應用正在改變葡萄酒釀造的傳統方式,從而實現從田園到餐桌的數字化全覆蓋。
長城葡萄酒是國內行業標桿,帶動了國內葡萄酒和相關產業的共同發展,產品遠銷海內外。年產干紅、干白葡萄酒達5萬噸的長城葡萄酒煙臺酒廠于2000年投產。
葡萄酒釀造是一項傳統工藝,但高效生產也需要科技的支撐。為了保證產品質量,酒廠需要全面掌握并分析葡萄生長、釀造、質量控制等整個產業鏈的詳細信息,并實現從產品到原料的可追溯。這樣的信息價值鏈在啤酒釀造領域已非常成熟,但在葡萄酒行業卻仍有待改進。
圖1 中糧集團長城葡萄酒煙臺工廠
葡萄種植往往靠天吃飯,釀造工藝復雜又要求精細,追求品味至上,同時也要保證安全。長城葡萄酒煙臺工廠基于西門子MES系統Simatic IT,構建了“葡萄酒全產業鏈信息化系統”管理平臺,實現更智能、高效的生產。
“傳統工藝中,原料的品質和釀酒師的技藝決定了葡萄酒的最終質量。”長城葡萄酒煙臺工廠的總釀酒師李澤福說,“但現在,借助西門子的數字化力量,我們首次實現了整個生產過程的標準化管理,使質量有了科技的保障。”
圖2 煙臺龍山葡萄園
“透明”的葡萄園
一顆小小的葡萄往往蘊含著豐富信息:氣候、水土、產地分布,甚至種植習慣等。
“業內流傳著這樣一種說法:七分原料,三分釀造。因此,更好地管理葡萄園是提高葡萄酒質量的前提。”西門子工業軟件(上海)有限公司項目經理丁建強解釋道。
一個9月末的下午,煙臺龍山葡萄園里的工人忙碌地采摘葡萄,接著裝車運往酒廠。一個熟練工人通常一天內能采摘6大筐葡萄,重約120公斤。在忙季,酒廠收購葡萄有時直至深夜兩點。
現在煙臺工廠依靠西門子MES平臺管理著約1.9萬畝(約12.7平方公里)葡萄種植園,其中包括酒廠自有的葡萄種植基地,也有當地農民的葡萄園。
酒廠利用西門子建造的氣象觀測站來收集關于土壤養分、濕度和溫度等關鍵數據。農場技術人員則使用西門子開發的APP記錄著園內施藥的情況。這些信息都會導入MES平臺。技術人員據此針對每個品系的葡萄樹創建檔案,分析葡萄樹的生長狀況和受到病蟲害侵染的可能性。
“我們通過匯集這些數據,能準確地了解整個葡萄園的情況。”長城葡萄酒煙臺工廠信息科負責人劉建波說。
“現在我們可以依靠歷史數據進行分析,而非僅僅依賴經驗來管理葡萄園。這樣可以做出更好的決策,更好地應對天氣變化和病蟲侵害,收獲更優質的葡萄。”他補充道。
更高品質,更少差錯
釀酒包含一系列復雜甚至定制化的工藝流程,比如壓榨、發酵、熟成、換桶、樣品測試和灌裝。因此對于這個復雜的勞動密集行業來說,難免有時會埋下忙中出錯的隱患。
如今,整個流程正變得流暢有序。釀酒師通過MES平臺,向操作人員提供明確的工作流程和工藝步驟的指示,以避免錯漏。而操作人員也無需在紙上手工記錄數據,然后再傳遞給下一道工序。取而代之的是掃描諸如酒罐上的條形碼,直接進行各條目信息輸入,并通過工廠的局域網上傳到MES系統中。
“生產線上的操作員只需要做好自己負責的工序,不用在不同工序之間往返穿梭,傳遞不同的生產指令和數據。生產、質檢等數據在整個生產鏈中有序流動。”李澤福說。
圖3 農場技術人員掃描二維瑪可記錄園內施藥情況
從發酵到不銹鋼酒罐熟成,再到橡木桶轉桶,可能要經過10道以上的工序。通過MES系統的數據追溯功能,可確定哪名工人在哪個工藝步驟使用了何種酒罐。
此外,系統能幫助實現工藝管理的標準化。自動上傳的信息不能手動更改,可實時現場追蹤,監測任何與生產指令偏離的工序操作,并在造成進一步損失前快速發出警告。
來自現有生產系統中的信息也可采集并存儲到MES平臺上。譬如在自動溫度控制系統中,實時數據能與已有的數據進行比對分析,為員工提供操作指導。
“在釀酒廠,隨著更多自動化硬件和傳感器的安裝,效率和質量會得到不斷提高,信息化系統能進一步使控制層和運營管理層之間的信息連接更有效。”丁建強說。
圖4 氣象觀測站可收集土壤養分、濕度和溫度等數據
品味葡萄酒背后的故事
圖5 煙臺酒廠工作人員掃描二維瑪記錄操作信息
此外,煙臺工廠正與西門子合作開發一款APP,為消費者提供生產追蹤,以及信息查詢功能,拉近消費者和釀酒廠乃至葡萄園間的距離。
消費者在手機上就能了解葡萄品種、產地、釀酒過程和橡木桶等基本信息,從而更放心地消費,也能更好地了解葡萄酒文化。
“對于葡萄酒行業而言,為應對不斷提升的管理要求和食品安全要求,形成可追蹤的產業鏈將成為必然。”李澤福說,“西門子的技術和經驗在這方面對我們助益良多。”
李澤福表示,西門子MES平臺能將釀酒師從日常事無巨細的工作中解放出來,這樣他們有更多時間針對不同消費者的需求來進行個性化釀造。
未來,煙臺工廠也將會添置更多自動化設備,將底層數據進一步集合到MES平臺上,提升運營效率。李澤福所期望的由信息技術帶來的管理變革正在逐步變為現實。
圖6 在煙臺工廠,葡萄酒釀造正變得更加高效透明
精彩提煉
食品飲料行業自動化應用水平有很多提升空間
食品飲料行業是關乎民生的行業,追求安全和健康的食品飲料是消費者的最基本需求。食品行業安全生產,質量保障體系的標準,食品本身較為嚴格的規定也給企業發展帶來了不小的壓力,要求生產制造商的系統要具備更高的標準,更多的功能,用完備嚴密的系統操縱供給高標準、高品質的食品飲料。
與此同時,由于食品飲料行業存在著激烈競爭,原料競爭、營銷市場競爭、人才競爭和技術競爭等,這些競爭無形中使得企業制造成本用度大幅增加,從而導致企業利潤空間日益縮減。在這種環境中,采用先進的自動化技術進行內部工藝優化,提高設備使用效率來降低企業成本是食品飲料企業極為關注的題目。因此,食品飲料行業自動化水平還有很多的提升空間。
西門子作為自動化技術供應商,愿意憑借先進的自動化技術,助食品飲料企業一臂之力。西門子RFID技術可實現原料追蹤,保證生產過程中每一個環節的有據可查,最終保證食品飲料成品的安全;西門子還針對食品飲料行業專門開發了MES解決方案,能幫助相關企業實現精益生產,提升管理效率,節省生產成本;SIMATICPCS 7可無縫集成到西門子全集成自動化 (TIA) 中,包含各種產品、系統和解決方案,涵蓋工業自動化所有層級,從企業管理層到控制層,直至到現場層,實現所有生產、過程和交叉行業所有應用領域統一可定制的生產自動化。
不管客戶生產的產品是飲料、奶制品、糖、面包還是蛋糕和酥皮糕點,西門子的全集成解決方案均可幫助客戶建立新的生產效率基準。西門子的食品與飲料行業解決方案代表著全面的產品、系統和服務,可供食品與飲料行業使用。
摘自《自動化博覽》2016年4月刊