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提到德國，腦海中首先浮現的就是結實耐用的汽車，其次就是全世界聞名的啤酒。近期，記者應西門子公司邀請，去往德國的巴伐利亞州，與西門子一起開啟了一場探索啤酒之旅。

食品飲料行業一直是保持持續穩定增長的行業。據悉，2014年全球啤酒產量突破1960億升大關，而1996年這一數字僅為1270億升左右。這表明在近20年的時間里，啤酒產量增加了50%以上。盡管啤酒產量持續增長，但由于合并之風盛行，加上價格壓力與日俱增，市場空間被不斷擠壓， 特別是在日益重要的新興市場，例如中國和巴西。與此同時，原材料成本和水電費也在日益增加。迫于這些壓力，啤酒釀造企業不得不竭盡全力進行優化生產，以期長久保持市場地位。而達到這一目的關鍵手段就是利用先進的自動化和驅動技術。

在Ziemann中的Braumat過程控制系統

Ziemann的啤酒罐

深諳啤酒行業

作為啤酒和飲料生產商的長期合作伙伴，西門子在這一領域堪稱全球主要廠商之一。西門子股份公司過程工業與驅動集團過程自動化部首席執行官EckardEberle告訴記者，早在19世紀，諸如電機等西門子的設備就已被用于啤酒釀造。除百威英博、SAB Miller和嘉士伯等全球巨擘之外，西門子的客戶還包括數以百計的地方釀造作坊。

西門子全面的自動化和驅動解決方案組合構成了一個堅實的基礎，可助力啤酒釀造企業根據自身情況，實現成功且經濟的啤酒釀造。

西門子Braumat系統自發布以來已走過近40年。如今，全球有數百座釀造廠都在使用西門子系統來控制整個啤酒釀造過程。除控制裝置和工業PC之外，西門子提供的產品還包括現場設備、測定儀器、實驗室信息管理系統（LIMS）和驅動設備。其所有產品都遵守的基本原則，包括能夠無縫集成到現有基礎設施中，基于經實踐檢驗的質量標準，以及使用相同的通信協議。從根本上講，單個工序的自動化，不再足以確保競爭或成本優勢。只有利用無縫自動化生產工藝，才能實現高效率和高生產率。西門子擁有比其他任何供應商都優越的條件，能夠提供所有關鍵系統和組件，以實現從原料進廠、到加工生產、再到產品出廠，貫穿整個過程的真正自動化。西門子博途（TIA）是一個實現全面自動化的獨特概念，能夠使啤酒釀造企業和工廠工程企業實現定制端到端的一致性。西門子提供廣泛的解決方案，從樓宇自控和利用MES進行電能管理，到維護和檢修，不一而足。

對于罐裝和包裝領域來說，高性能全集成的自動化系統能夠帶來巨大的變化。由于啤酒和非酒精飲料罐裝和包裝成本頗高，西門子作為這個領域的技術合作伙伴備受矚目。在這個領域，解決方案的彼此孤立是推高成本的主要因素。正是為了避免使用這種類型的解決方案，西門子提出了“優化包裝線（OPL）”概念。

OPL專門針對罐裝和包裝生產線而開發，確保各個工序的一致標準化和一體化，從而為整條生產線節約開支。

西門子股份公司過程工業與驅動集團過程自動化部首席執行官Eckard Eberle

西門子股份公司過程工業與驅動集團食品和飲料業務負責人Gunther Walden

普拉那啤酒廠使用西門子釀造系統監測生產

攜手30年的合作伙伴

Ziemann是一家啤酒系統和啤酒罐的全球供應商，致力于規劃、建造和安裝啤酒釀造設備及系統——從糖化間到窖池壓力罐等一應俱全。

Zi ema n n 與西門子的合作已超過30年。在20世紀70年代，兩家公司共同提出開發釀酒控制系統的設想， 即“Braumat”過程控制系統。該系統專門針對啤酒生產，并在此后得到持續發展。從那時起，兩家公司開始定期舉辦研討會，探討客戶當前和未來的需求。除“Braumat”之外，Ziemann還使用來自西門子的控制裝置、傳感器系統和電機，以及一些變流器和齒輪傳動裝置。

西門子早在1978年就在Ziemann的委內瑞拉Polar啤酒廠項目中使用了第一版的“Braumat”過程控制系統。經過多年的不斷發展，最新版本的Braumat V7于2014年在全球市場推出。

為實現在電氣化、自動化和數字化領域的長期增長和高盈利，西門子需要與可靠的合作伙伴攜手并進。西門子與Ziemann之間多年來的合作就是一個成功范例。雙方合作的一大亮點是墨西哥的“PiedrasNegras”項目，該項目主要致力于釀造舉世聞名的科羅娜特級啤酒。2007年的一期工程使該啤酒廠的產能達到每年10億升。

目前，西門子與Ziemann正在執行二期工程，將總產量提升至20億升。在最后一期，該啤酒廠的年產量將達到26億升。這意味著“Piedras Negras”不僅將成為全球最大的啤酒廠，而且是利用“Braumat”實現自動化規模最大的啤酒廠。

普拉那啤酒廠中的生產線

現代化釀造系統Braumat

作為自動化業內的記者，平日關注的重點都在產品、技術的進步以及應用行業的發展，卻對某一行業中的某項自動化系統了解甚少。此次跟隨西門子的啤酒之旅，讓記者第一次全面、直觀地認識了Braumat釀酒系統，它經濟高效的人性化設計，使傳統的釀酒系統徹底實現了現代化改造。

35年前，用于啤酒廠的過程控制系統Braumat推向市場。如今，隨著相關技術的不斷發展，全球數以百計的啤酒廠利用Braumat控制其釀酒工藝。

Braumat是什么？西門子股份公司過程工業與驅動集團食品和飲料業務負責人Gunther Walden回答道：“Braumat過程控制系統專門針對啤酒生產，并在此后得到持續發展。該系統的成功秘訣有賴于諸多經實踐檢驗的關鍵要素：最佳的概覽、明確的操作提示、符合全部釀造業特定標準和功能要求，以及高性能和易擴展性。這樣，啤酒生產和不同模塊涉及的復雜工序，會在條理明晰、方便易用的圖形用戶界面上進行顯示。”

據了解，采用Braumat后，用戶所需的所有功能和啤酒行業標準被整理到一個過程控制系統中，可以實現對過程的最佳控制，并迅速找到和修復任何故障。配方和批次生產控制系統符合國際ANSI/ISAS88.01標準。除控制和管理被稱為“就地清洗”（CIP）環路的清洗例程外，路由控制系統還支持啤酒生產過程中的所有路由系統進行簡單的互聯互通，并采用冗余設計。豐富的工程和測試工具可以確保必要的透明度，并在生產、維護保養和服務的每個環節為操作人員和技術人員提供幫助。借助網絡鏈路，操作人員可以在任何操作控制臺上更改和添加組件，而不會中斷生產。至于可擴展性，Braumat系統可逐步升級，最終形成一個廣泛而復雜的大規模系統。

多年來，Braumat系統不斷完善，如今的第7版采用直觀易用的人性化設計，可在裝有Windows 7操作系統（32和64位）的工業PC上運行，生產數據可以在SQL 服務器上歸檔。另外，Braumat還配備連接Simatic IT MES的接口，支持IOS客戶端的虛擬化。

普拉那啤酒廠的釀酒車間

Power Tower

Ride to Paradise中應用西門子電機

Ride to Paradise

深入啤酒廠的過程自動化技術

普拉那（Paulaner）啤酒廠創立于1634年2月24日，這也是它正式被提及的日子。而從那時起，普拉那啤酒廠便成為慕尼黑文化、傳統和歷史的永恒的組成部分。普拉那啤酒聲名遠播，遠遠超越慕尼黑地區。普拉那小麥啤酒尤為如此，現已成為全世界最受歡迎的啤酒之一。普拉那每年有2億升啤酒銷往全球70多個國家。

普拉那啤酒廠始終秉持著優良品質，這需要可靠的技術作支撐。近幾十年來，過程自動化已演變成為一個不可或缺的工具，其使用范圍現已擴大到對釀酒工藝的優化。過程自動化有助于使生產更高效、可靠、節能、降低成本，并在保持或減小產能的同時提高產量。普拉那與西門子建立了成功的長期合作關系。近30年來，基于西門子各代Simatic組件的過程自動化，一直助力著慕尼黑普拉那啤酒廠并確保其擁有平穩高效的釀造工藝。借助全自動化技術，釀造商可通過控制溫度、壓力、時間、劑量和稱重等因素可靠地管理釀造工藝。這樣可以最大限度降低人為失誤的風險，從而降低成本，同時確保產品具備始終如一的高品質。西門子Simatic控制器能為整個生產過程各環節提供支持：從糖化間到發酵和儲存，再到過濾和灌裝。根據啤酒種類的不同，整個過程大約需要三到六周時間。憑借西門子網絡組件以及控制和監測面板，釀造商能夠密切關注所有重要細節和工序，從而管理和控制整個釀酒工序。在釀造過程中如果出現偏差，釀造商也可以立即進行干預。

除了控制器還需要仿真技術

在建設一家啤酒廠時有許多因素必須要考慮，其中包括季節性需求、產品周轉、生產新產品和多品種包裝的靈活性，以及質量和新鮮度等。有效地控制這些因素需要借助于高度自動化的尖端技術和昂貴的設備，因此確保生產流程能滿足當前和未來的需求尤為重要。

要達成這個目標，仿真技術是實施充分驗證的流程并實現“一次性成功”的理想工具。通過利用仿真技術，啤酒釀造商可確定最為經濟劃算且面向未來的規劃解決方案。對備選規劃方案進行比較可做出實現績效、靈活性與成本之間最佳平衡的選擇。通過利用仿真技術，可以輕松識別瓶頸，并規劃最佳戰略，以確保在盈利的同時充分滿足客戶需求。

目前， 普拉那正在慕尼黑郊區的Langwied建設一家新的啤酒廠。為達成一流啤酒廠的建設目標，模擬服務提供商iSILOG利用Siemens PLM Software提供的Tecnomatix?產品系列中的“工廠仿真”技術，提出了面向飲料業的解決方案。這一方案涵蓋了專門針對啤酒廠的項目，如糖化間、發酵罐、過濾器、明亮啤酒罐（BBT）、灌裝生產線和儲存等。通過這些項目，管理者可以輕而易舉地跟蹤生產流程，并對于不同的規劃策略及方案進行評估。

普拉那在使用該應用時無需詳細了解如何創建仿真模型；只需確定電子表格中的輸入數據。在導入“工廠仿真”后，根據輸入的數據會自動生成和配置模型的組件。這樣，就使得該解決方案易于使用，并使得在很短時間內有效探討諸多不同方案成為可能。該解決方案可以提供許多不同的關鍵績效指標，以評估啤酒廠的績效。

通過利用“工廠仿真”技術，普拉那能夠把握許多關鍵問題。其中包括：明確現有瓶頸；制定最佳戰略，如清洗、切換、批量規格、生產規劃和控制，以滿足客戶需求；了解擬建啤酒廠關于預期產品及需求面臨的諸多限制；確立協調應對客戶需求、進貨、批量規格和包裝生產線的最佳方案；以及根據產品結構和數量明確不同排序策略的績效。

在存在廣泛相互依賴關系的復雜系統中，如在啤酒生產廠中，幾乎不可能手動估計系統的運行狀況。“工廠仿真”技術能將有效管理這種相互依賴關系變成現實。普拉那已證實了“工廠仿真”技術的寶貴價值，并將其視為確保當前和未來成功發展的至關重要的規劃工具。

摩天輪上應用的的Simatic控制器

Power Tower上用的西門子電機

啤酒節上的西門子

慕尼黑啤酒節與英國倫敦啤酒節、美國丹佛啤酒節并稱世界最具盛名的三大啤酒節。該啤酒節又稱“ 十月節”（Oktoberfest），起源于1810年10月12日，因在這個節日期間主要的飲料是啤酒，所以人們習慣性地稱其為啤酒節。每年九月末到十月初在德國的慕尼黑舉行，持續兩周，到十月的第一個星期天為止，是慕尼黑一年中最盛大的活動。其在一個叫做“Theresienwiese”的地方舉辦，巴伐利亞方言簡稱為“Wiesen”，意為牧場。

每年有600多萬游客造訪慕尼黑啤酒節。西門子的驅動和控制工程技術以及配電產品幫助主辦方確保了游樂設施順暢地運行。包括幽靈列車、摩天輪、H llenblitz和Power Tower在內的眾多重要游樂設施都依賴于西門子技術的支持。當然，不可或缺的還有采用西門子技術控制啤酒輸送管道的啤酒節帳篷。

西門子電機的應用

可持續的騎乘樂趣：“Oide Wiesn”（慕尼黑啤酒節的傳統營地）上的固定游樂設施之一是Toni Power Tower上用的西門子電機 Schleifer 擁有75年歷史的過山車Ride to Paradise（天堂之路）。這個傳統過山車仍由最初11 HP的西門子電機可靠地驅動。從1955年開始被封存之后，它于2003年偶然被人們發現。在其修復過程中，工作人員十分重視其懷舊魅力的保留——包括其中采用的基礎技術。這個時速高達40公里的過山車讓游客感覺好似穿越在高山和峽谷之間。

從2002開始運營的Ewald Schneider的Power Tower可在短短幾秒鐘內讓乘客從66米的高度進行自由落體式下降。兩臺功率分別為450 kW（合612 HP）的西門子電機確保這臺重量高達13噸的纜車可以快速又安全地在鋼索上上升和下降，該纜車滿載32名乘客。其安全性由TüV Munich認證，它是全世界懸吊設施建設項目首選的安全認證標準。在允許第一批乘客進入其中體驗自由落體感覺之前，工作人員共花費了約1,000小時的工作時間去完成該認證測試。嚴格的運行序列由計算機控制，這使得主機只需啟動6個可用的運行程序之一，程序啟動后即開始自動運行。

Simatic S7控制器的應用

Wiesn新增的最壯觀的游樂設施之一是MartinBlume的多層幽靈列車Daemonium。該列車有四節車廂，每節車廂可以自由旋轉并被電子控制，乘客坐在上面可以游覽各個景點。Simatic S7控制器負責讓車廂順暢地轉動，從而確保一切正常運行。同時，每隔一段時間，SimaticS7便要將車廂置入“未知的黑暗”中。

由Willenborg建造的50多米高的啤酒節摩天輪是世界上最大的摩天輪之一。該摩天輪始建于1979年，有40個吊艙，滿員400人，最多載重540噸。該摩天輪最近經歷了全面的現代化改造，其自動化技術通過Simatic S7被升級至最先進的水平。除此之外它還采用了西門子驅動電機，該電機輸出功率約為200kW（約合270 HP）。

在法國制造、由Siegfried Kaiser jr.運營的Rio Rapidos漂流艇，可讓乘客在洶涌的激流和突如其來的湍流中享受無盡的樂趣。為了防止發生碰撞和確保時刻保持安全距離，這里也使用了可編程的西門子Simatic S7控制器。

Jasmin Kaiser的風火輪High Energy是一個擁有超自然力量的電動游樂設施。它可帶領30名膽大的游客在離地面30米高的地方進行冒險之旅。該游樂設施的主臂上安裝6個帶座艙的副臂，副臂每分鐘大約轉動8次。副臂第二次轉動的速度是可變的。座艙臂自由旋轉，可將乘客在空中翻轉一整圈。Simatic S7控制器能夠確保該游樂設施的運動始終在控制之下。如果沒有Simatic，該設施只能保持原地不動。此外，鎖定桿也處于監控之下，游樂設施整個運行期間的自動化程序也會按序列排好。

作為年輕人的聚會地點之一， 碰碰車依然一如既往地受歡迎。根據制造日期，Franz Kollmann和Franz運營的Euroscooter是整個巴伐利亞地區最新、最現代化的碰碰車游樂設施之一。SimaticS7控制器確保碰碰車在它的控制下安全運行——無論場地上有多混亂。

西門子技術控制啤酒輸送管道

西門子技術控制摩天輪

Rio Rapidos漂流艇

Sinamics變頻器的應用真正的冒險之旅在Klaus Renoldi jun運營的H?llenblitz（地獄一瞬間）中等待著人們。在一片黑暗中，卡車在廢棄的礦井中疾馳而過，帶給乘客無數驚喜瞬間，其中包括一條飛流直下的大瀑布以及礦井外面的下坡軌道之前的一段急劇上升的軌道。二者都由西門子的Sinamics變頻器控制。這條820米長的軌道被分成多個封閉區段，每段只允許一輛列車運行。這項工作是由Simatic控制器來完成的。

碰碰車

西門子Simatic控制器在游樂設施中的應用

西門子Sinamics變頻器控制游樂設施

啤酒節帳篷中的輸送管道德國慕尼黑啤酒節每年都會消耗約600萬升的啤酒。啤酒節上的三個主要帳篷均采用了西門子的控制技術和軟件，可將美味的啤酒快速并可靠地從儲罐通過地下管道泵送到啤酒桶中。由于在高峰期間每天需要傾倒多達7萬升啤酒，可靠性和高生產量變得尤其重要。

普拉那啤酒廠是為德國啤酒節Oktoberfest提供啤酒的六家啤酒廠之一。自2010年開始，西門子軟件控制的中央管道系統開始為普拉那帳篷“WinzererFaehndl”供應啤酒。這使銷量和生產量可通過網頁瀏覽器、平板電腦或智能手機進行實時監控。2011年～2012年，Braeurosl帳篷、Hacker帳篷也相繼采用了這套系統。

最初，啤酒節主辦方需要在帳篷內的5個不同地點各放置兩到三個儲罐。如今，只需在一個中心位置安置4個分別能容納2.8萬升啤酒的大型儲罐。這樣的安排除了可以節省空間以外，還可以提高帳篷內啤酒輸送和分配的速度。

普拉那帳篷中央啤酒配送系統的核心組件位于整合了西門子自動化技術SIMATIC S7 300系列可編程邏輯控制器（PLC）的控制柜里。

3個儲罐通過一條長240米、埋于地下約1米深的管道與5個啤酒吧相連接。啤酒以超過每秒25厘米的速度從管道流入啤酒吧。11個龍頭中，每一個平均1分鐘可提供多達15升的啤酒，即每4秒1升。啤酒流出龍頭時的溫度為3攝氏度，飲用時為6攝氏度左右。

控制柜里設有一個“流量計”，可像速度計一樣顯示啤酒的確切流速。該系統可將啤酒銷量數據及任何錯誤訊息發送給啤酒廠和啤酒吧的操作人員。

隨著自動化和傳感器技術的進步，現代啤酒廠產生的數據量越來越大，它們可以用于制作關于工序和壓縮機或泵等工廠組件的狀況報告。糖化間或發酵窖池內的壓力和溫度等工藝參數，會在控制中心顯示出來，并且對配方的電子化管理變得越來越常見。此次啤酒之旅使記者了解到自動化、數字化、網絡和工業軟件現在遠不止為啤酒廠工藝流程做文檔記錄那么簡單，它們還能幫助避免或消除生產中的誤差。在啤酒種類和組合不斷增多的趨勢下，啤酒廠必須在生產和灌裝方面提供比以往更大的靈活性。

流程工業生產企業設備的故障停機不僅增加企業生產成本，而且可能造成整批產品報廢，為企業帶來嚴重損失，啤酒生產即是典型的流程工業生產。對生產過程的連續性要求非常高，一旦出現故障，企業希望能夠快速解決問題，把風險和損失盡可能降到最低。

在德國，西門子有成熟且完善的服務體系；在中國，西門子力求跟用戶現場的實際需求相結合，進一步開發適合中國企業和用戶的服務模塊，用戶可以靈活選擇以滿足實際需求，提高生產效率，保證設備和系統可靠穩定運行。現在西門子能提供的服務模塊包括：手機電話值班服務、現場緊急響應服務、備件服務、預防性檢查服務、大修點檢及巡檢服務、遠程服務、延長保修期服務、專業現場技術培訓和工程師駐廠服務。面對啤酒行業激烈的市場競爭和多樣化的消費者需求，西門子已經在為中國的啤酒工廠提升釀造效率，保證其品質始終如一。2012年西門子Braumat過程控制系統開始幫助百威英博武漢工廠樹立高品質釀造的行業標桿，未來，相信西門子在啤酒行業的技術優勢與經驗積累將深入到更多的工廠。

摘自《自動化博覽》2015年11月刊