巴西最大的糖類產(chǎn)品生產(chǎn)商之一，用甘蔗作物來生產(chǎn)食用糖和純乙醇，并同時發(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)量來滿足全球對乙醇不斷增長的需求。(基于在巴西乙醇生產(chǎn)的高度競爭性，該公司要求匿名。)

此類公司在行業(yè)中拓展的最大動力，就在于出口市場糖類產(chǎn)品不斷升高的價格以及混合燃料汽車引擎技術的發(fā)展。這種技術中，乙醇可以單獨使用或者以某種比例和汽油混合使用。現(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的20%。在巴西販售的汽油基本上都是20%乙醇和80%汽油的混合。

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

甘蔗用手動或者機器收割下來，然后通過特制的卡車，運送到整個國家的數(shù)百個蒸餾廠。這些蒸餾廠基本上都是屬于大農(nóng)場或者農(nóng)場聯(lián)盟,同時也由他們來管理。工廠都位于種植場地的附近，大部分在圣保羅州。

在碾磨工廠，甘蔗被滾壓來榨取甘蔗汁，留下甘蔗渣—富含纖維的殘渣。然后汁液用酵母來發(fā)酵，把蔗糖分解為二氧化碳和乙醇，再被蒸餾來生成含水的乙醇。甘蔗渣被燃燒來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，或者賣給其他機構。

戰(zhàn)略上的自動化

大多數(shù)的糖類產(chǎn)品生產(chǎn)商的商業(yè)策略是設立額外的新碾磨工廠，來滿足增長的需求，而該公司感興趣的是使其現(xiàn)有的碾磨工廠保持一個高水準的技術水平，來增加現(xiàn)有資產(chǎn)的功效。公司相信改進過程自動化，將減少停工時間，同時提高質(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，同時檢測和分析批次處理的效率和變化。

對于公司來說，保持低成本最有效的方法之一是檢測和嚴格控制設備整體效能(OEE)。因此，公司要加強自動化，就要首先在甘蔗接收和壓榨的現(xiàn)場，安裝GE Fanuc的Proficy Plant Applications效率模塊的試用程序。

該模塊提供了關鍵因素的全面視圖，包括設備的停機時間、數(shù)量和事件發(fā)生的順序。如能正確應用，該模塊就可以在設備、人員和原料不變的情況下，提供詳細、實時的報告來支持增加的產(chǎn)量。

在決定何時、如何在其他兩個工廠使用試用程序前，作為測試，該試用程序先在一個工廠中運行。因為5到11月的產(chǎn)量增長和處理過程中的進步，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，基于那些最初的結果，試用程序很快地拓展到三個工廠。

由于系統(tǒng)配置數(shù)量及應用深度的拓展，Proficy Plant Applications的批處理執(zhí)行模塊被加入到發(fā)酵操作領域。軟件幫助管理符合ISA S88規(guī)格的配方，來保護知識產(chǎn)權。S88標準定義了一套通用的模型和術語，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個標簽和30個客戶端。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模塊也是該自動化系統(tǒng)的一部分。如果有需要的話，Proficy的開放結構也允許這些產(chǎn)品與公司現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)交互。

項目已經(jīng)由一隊來自系統(tǒng)集成商STI Canada和STI do Brasil的人員分幾個階段完成了。第一階段是更換了一些管理報告及現(xiàn)有MES方案的質(zhì)量和實驗室參數(shù)，獲得了既定的包括停機控制和質(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，操作的控制平臺是自行開發(fā)的方案，已經(jīng)運行了大約4年。管理層對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MES系統(tǒng)。

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

在每個環(huán)節(jié)上投入多少，取決于現(xiàn)在市場上對成品的需求狀況。價格的變化通常都不夠劇烈，不足以驅動日產(chǎn)或是周產(chǎn)的變 化。但是產(chǎn)品的調(diào)度程序可以每個生產(chǎn)季度變化配置兩次或者三次。因為公司可以從兩個環(huán)節(jié)過程中獲得效益，相對于那些只生產(chǎn)乙醇的競爭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)可以是非常有利潤可圖的。對于大規(guī)模商業(yè)的乙醇生產(chǎn)來說，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)量最大的國家。隨著不斷增長的全球需求，巴西的生產(chǎn)商已經(jīng)極力地在技術革新上投資，來降低生產(chǎn)的費用。在1980年，巴西每加侖乙醇的生產(chǎn)花費了生產(chǎn)商超過2.50美元。現(xiàn)在，由于技術的改進，一加侖的產(chǎn)出成本只需0.75美元，對過程改進的研究將找到方法使成本降到更低。

但是不僅僅是關于乙醇的問題，在糖類產(chǎn)品生產(chǎn)方面也存在改進的可能。比如可以從同一種原材料中，獲取不同等級的糖，每種都有自己的市場價格。而現(xiàn)在的做法是，生產(chǎn)過程完成時，同一個批次的所有等級糖類產(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，來決定售出價格。

工程師正致力于運用Plant Applications平臺，以一種可以根據(jù)不同等級來把成品分離到不同儲倉里面的方式，來控制生產(chǎn)過程。這種方法最終可以讓調(diào)度程序基于市場的要求來合成特定等級的糖類產(chǎn)品。

維持質(zhì)量

這個自動化難題最重要的部分是過程的實驗室部分。現(xiàn)在，大多數(shù)乙醇生產(chǎn)商簡單地把實驗的結果保存在數(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)上的測試程序性能不好，就需要重新處理消耗的附加生產(chǎn)時間和成本。

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

鑒于全球都在試圖降低對石油的依賴，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爭力的價格水平。(end)