制糖生產(chǎn)技術(shù)自動(dòng)化、信息化發(fā)展趨勢(shì)探討

譚 敏

（廣西糖業(yè)集團(tuán)西江制糖有限公司，廣西 貴港 537104）

制糖工藝存在高難度、復(fù)雜化的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中，任何可能出現(xiàn)的偏差都會(huì)影響到最終的生產(chǎn)質(zhì)量，因此運(yùn)用信息化、自動(dòng)化的制糖工藝提升制糖生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，成為未來(lái)制糖生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

1 中國(guó)制糖廠的制糖現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的制糖生產(chǎn)以甘蔗的品種、成熟狀況等作為參考因素，結(jié)合這些因素對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行合理制定，但如果甘蔗的成熟度不足、糖分轉(zhuǎn)化不高等問(wèn)題，就會(huì)對(duì)最終成品的產(chǎn)量和質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重影響［1］。國(guó)內(nèi)制糖廠當(dāng)前對(duì)于在制糖加工中容易出現(xiàn)的甘蔗成熟度低、糖分轉(zhuǎn)化不足、鈣鹽含量少等情況，一般采取添加石灰的方式來(lái)解決因糖分分解而帶來(lái)的有機(jī)酸問(wèn)題。不過(guò)，即使如此，在分解過(guò)程中，依然會(huì)出現(xiàn)大量膠體狀物質(zhì)，這些膠體狀物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致糖漿的黏度增加，使得制糖人員無(wú)法有效執(zhí)行澄清、煮糖等加工工藝。所以要有效地增強(qiáng)糖產(chǎn)量和質(zhì)量，推動(dòng)制糖工藝的自動(dòng)化、信息化發(fā)展就十分必要。

2 國(guó)內(nèi)糖廠的自動(dòng)化、信息化不足

目前，隨著我國(guó)信息技術(shù)的快速成長(zhǎng)，大部分糖廠在生產(chǎn)管理上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、信息化轉(zhuǎn)變，但因?yàn)閲?guó)內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)的起步較晚，和國(guó)外的制糖行業(yè)自動(dòng)化發(fā)展體系相比，存在的差距還較大。譬如，國(guó)外的制糖過(guò)程從甘蔗收獲到生產(chǎn)屬于全自動(dòng)化，而我國(guó)的所謂制糖自動(dòng)化生產(chǎn)多為半自動(dòng)化。再如，國(guó)內(nèi)糖廠在料位控制配置上相對(duì)落后，瞬時(shí)榨蔗量的穩(wěn)定性非常差，常發(fā)生壓榨機(jī)組的負(fù)荷過(guò)大而導(dǎo)致壓榨任務(wù)無(wú)法順利完成的現(xiàn)象。尤其是近幾年，因?yàn)橹铺切袠I(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不斷增加，市場(chǎng)對(duì)糖廠的生產(chǎn)要求也更高，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)化生產(chǎn)成為糖廠未來(lái)發(fā)展和轉(zhuǎn)型的主要方向。

3 糖廠的自動(dòng)化、信息化發(fā)展趨勢(shì)

3.1 全程自動(dòng)化的生產(chǎn)流程

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的逐漸普及，未來(lái)糖廠的生產(chǎn)架構(gòu)將會(huì)從半自動(dòng)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向全自動(dòng)生產(chǎn)模式，生產(chǎn)車(chē)間將會(huì)構(gòu)建可編程控制器全自動(dòng)制糖生產(chǎn)工藝流程，確保制糖生產(chǎn)精益化、自動(dòng)化以及信息化水平的全面提升，使得生產(chǎn)管控與優(yōu)化能力隨之提升，從而滿(mǎn)足糖廠高效、批量生產(chǎn)的目標(biāo)，助力制糖生產(chǎn)流程的成功轉(zhuǎn)型升級(jí)。全自動(dòng)制糖生產(chǎn)工藝流程劃分為五個(gè)組成部分［2］。第一部分為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層，主要包括各種設(shè)施設(shè)備、傳感器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線的各個(gè)工位合理分布。第二部分為生產(chǎn)線控制層，現(xiàn)場(chǎng)的所有機(jī)械設(shè)施、設(shè)備都可以通過(guò)可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，從而發(fā)揮生產(chǎn)線優(yōu)化作用。第三部分為數(shù)據(jù)采集與操作層，國(guó)內(nèi)糖廠一般采取SCADA系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控和分析，同時(shí)系統(tǒng)還可以提供可視化監(jiān)控界面，并向產(chǎn)線控制系統(tǒng)傳輸生產(chǎn)指令。第四部分為車(chē)間管理部分，國(guó)內(nèi)糖廠一般采取包括MES和WMS兩大系統(tǒng)，其中MES系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車(chē)間任務(wù)執(zhí)行管理，WMS系統(tǒng)則負(fù)責(zé)物料綜合管理，兩大系統(tǒng)均為自動(dòng)化管理。第五部分為企業(yè)管理層，主要涉及ERP系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)供人、財(cái)、物進(jìn)行自動(dòng)化綜合管理。

綜合來(lái)看，未來(lái)的糖廠全自動(dòng)生產(chǎn)模式會(huì)是集ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等于一體的縱向管理體系，從用戶(hù)操作到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制，打通了制糖生產(chǎn)各個(gè)層級(jí)的信息壁壘，使得產(chǎn)品從訂單到生產(chǎn)均實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

3.2 生產(chǎn)線的柔性化

隨著數(shù)字技術(shù)在生產(chǎn)線中的逐漸融入，糖廠將重新對(duì)車(chē)間各個(gè)功能區(qū)域布局進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步強(qiáng)化物流規(guī)劃，確保最大程度縮短物料流距離。對(duì)存在重新的工序進(jìn)行優(yōu)化，降低各個(gè)工序間生產(chǎn)任務(wù)的等待時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)變更生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。而結(jié)合工廠生產(chǎn)任務(wù)，糖廠也將合理對(duì)庫(kù)存進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)實(shí)行供應(yīng)商庫(kù)存管理模式，在使得供貨周期縮短的同時(shí)，提高響應(yīng)速度。針對(duì)每周所需送貨物料、預(yù)測(cè)采購(gòu)的物料以及最低安全庫(kù)存物料數(shù)，制定不同的采購(gòu)方案，并對(duì)物料最小包裝量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，切實(shí)提高供貨能力。將條碼引入車(chē)間倉(cāng)庫(kù)管理，優(yōu)化原材料配送，對(duì)高頻區(qū)和低頻區(qū)進(jìn)行有效區(qū)分，并通過(guò)接插件標(biāo)準(zhǔn)容器提升物料管理水平和作業(yè)操作效率。

3.3 生產(chǎn)作業(yè)的全面信息化

糖廠需實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的全面信息化，將生產(chǎn)計(jì)劃等信息直接導(dǎo)入到系統(tǒng)中，然后結(jié)合設(shè)備參數(shù)信息對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行自動(dòng)平衡，并推ERP所下達(dá)的生產(chǎn)指令進(jìn)行接收，然后開(kāi)展排產(chǎn)、計(jì)劃模擬、計(jì)劃調(diào)度等操作，當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)生變動(dòng)時(shí)，會(huì)及時(shí)向相關(guān)工位傳遞信息。在生產(chǎn)過(guò)程中利用傳感器對(duì)生產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)判斷產(chǎn)品是否合格，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程以及生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，而通過(guò)電子看板還可以直接觀察到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，生產(chǎn)管理員也可以實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)計(jì)劃，并自動(dòng)形成報(bào)表。報(bào)表內(nèi)容包括產(chǎn)量、效率、設(shè)備以及人員等內(nèi)容，有助于為管理者提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

3.4 生產(chǎn)排程的智能化

糖廠需實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)排程的智能化，根據(jù)智能系統(tǒng)所下達(dá)的生產(chǎn)訂單，按照工序的不同拆分為多個(gè)子級(jí)訂單，然后按照產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則，結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)度、資源可用性、物料配套性等，自動(dòng)生產(chǎn)車(chē)間執(zhí)行計(jì)劃、庫(kù)房備料計(jì)劃，并通過(guò)甘特圖的形式直觀展現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)在排產(chǎn)結(jié)果評(píng)估上形式多樣，同時(shí)從設(shè)備利用率、人員工作飽滿(mǎn)度、產(chǎn)品交期滿(mǎn)足度等多種維度進(jìn)行評(píng)估，最后以圖形的形式將評(píng)估結(jié)果展現(xiàn)出來(lái)，以便管理人員能夠及時(shí)掌握和了解排產(chǎn)效果。同時(shí)，糖廠要對(duì)生產(chǎn)路徑進(jìn)行自動(dòng)化規(guī)劃，并且可以實(shí)時(shí)進(jìn)行在線調(diào)整，如對(duì)混合汁箱液位、中和汁箱液位、清汁箱液位、流量自動(dòng)控制及混合汁加熱器進(jìn)行智能化控制，實(shí)現(xiàn)更精確的罐糖漿液位控制和蒸發(fā)，粗糖漿箱控制及糖漿加熱，生產(chǎn)出質(zhì)量更好的糖產(chǎn)品。如果糖產(chǎn)品存在多種流動(dòng)路徑，系統(tǒng)需在生產(chǎn)前根據(jù)排產(chǎn)規(guī)則提供最優(yōu)路徑。支持計(jì)劃執(zhí)行情況的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)、偏差分析和預(yù)警，并自動(dòng)對(duì)計(jì)劃修改提供建議，可手動(dòng)做小幅調(diào)整，優(yōu)化排產(chǎn)結(jié)果。對(duì)委托加工和外協(xié)加工，系統(tǒng)可按照預(yù)先設(shè)置，將超出當(dāng)前產(chǎn)能的需求，自動(dòng)在智能系統(tǒng)上生成外部加工訂單，對(duì)原理樣機(jī)和首制樣機(jī)的生產(chǎn)，根據(jù)流程規(guī)定開(kāi)發(fā)放行條件和特定排產(chǎn)規(guī)則，提供庫(kù)房備料方案，包括先入先出、先到期先出、指定批次出貨、需求優(yōu)先級(jí)設(shè)置，同時(shí)還可以按照“按類(lèi)分區(qū)、預(yù)留庫(kù)位”等原則，根據(jù)產(chǎn)品的不同設(shè)定對(duì)應(yīng)的上架規(guī)則。提供庫(kù)房和線邊庫(kù)的補(bǔ)貨方案，并可以根據(jù)物料類(lèi)型、配料周期等信息智能化生產(chǎn)配料規(guī)則。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前大力推動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)的當(dāng)下，糖廠也需積極改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從半自動(dòng)向全自動(dòng)的轉(zhuǎn)向，通過(guò)更高效、高質(zhì)量的生產(chǎn)方式創(chuàng)造具有更高市場(chǎng)價(jià)值的糖產(chǎn)品，如此才能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，同時(shí)確保糖廠的長(zhǎng)期發(fā)展。