制糖生产技术自动化、信息化发展趋势探讨

2021-11-30谭敏

广西糖业 2021年4期

谭敏

（广西糖业集团西江制糖有限公司，广西贵港 537104）

制糖工艺存在高难度、复杂化的特点，在生产过程中，任何可能出现的偏差都会影响到最终的生产质量，因此运用信息化、自动化的制糖工艺提升制糖生产的效率和质量，成为未来制糖生产技术的主要发展方向。

1 中国制糖厂的制糖现状

国内的制糖生产以甘蔗的品种、成熟状况等作为参考因素，结合这些因素对工艺参数进行合理制定，但如果甘蔗的成熟度不足、糖分转化不高等问题，就会对最终成品的产量和质量带来严重影响［1］。国内制糖厂当前对于在制糖加工中容易出现的甘蔗成熟度低、糖分转化不足、钙盐含量少等情况，一般采取添加石灰的方式来解决因糖分分解而带来的有机酸问题。不过，即使如此，在分解过程中，依然会出现大量胶体状物质，这些胶体状物质会导致糖浆的黏度增加，使得制糖人员无法有效执行澄清、煮糖等加工工艺。所以要有效地增强糖产量和质量，推动制糖工艺的自动化、信息化发展就十分必要。

2 国内糖厂的自动化、信息化不足

目前，随着我国信息技术的快速成长，大部分糖厂在生产管理上已经实现了自动化、信息化转变，但因为国内自动化生产的起步较晚，和国外的制糖行业自动化发展体系相比，存在的差距还较大。譬如，国外的制糖过程从甘蔗收获到生产属于全自动化，而我国的所谓制糖自动化生产多为半自动化。再如，国内糖厂在料位控制配置上相对落后，瞬时榨蔗量的稳定性非常差，常发生压榨机组的负荷过大而导致压榨任务无法顺利完成的现象。尤其是近几年，因为制糖行业的标准不断增加，市场对糖厂的生产要求也更高，实现真正意义上的全自动化生产成为糖厂未来发展和转型的主要方向。

3 糖厂的自动化、信息化发展趋势

3.1 全程自动化的生产流程

随着信息技术的发展以及互联网技术在国内的逐渐普及，未来糖厂的生产架构将会从半自动生产模式转向全自动生产模式，生产车间将会构建可编程控制器全自动制糖生产工艺流程，确保制糖生产精益化、自动化以及信息化水平的全面提升，使得生产管控与优化能力随之提升，从而满足糖厂高效、批量生产的目标，助力制糖生产流程的成功转型升级。全自动制糖生产工艺流程划分为五个组成部分［2］。第一部分为生产现场层，主要包括各种设施设备、传感器以及执行机构等，在现场生产线的各个工位合理分布。第二部分为生产线控制层，现场的所有机械设施、设备都可以通过可编程控制器进行数据采集与控制，从而发挥生产线优化作用。第三部分为数据采集与操作层，国内糖厂一般采取SCADA系统，对生产所涉及的数据进行采集、监控和分析，同时系统还可以提供可视化监控界面，并向产线控制系统传输生产指令。第四部分为车间管理部分，国内糖厂一般采取包括MES和WMS两大系统，其中MES系统主要负责车间任务执行管理，WMS系统则负责物料综合管理，两大系统均为自动化管理。第五部分为企业管理层，主要涉及ERP系统，对企业产销供人、财、物进行自动化综合管理。

综合来看，未来的糖厂全自动生产模式会是集ERP系统、PDM系统、SCADA系统等于一体的纵向管理体系，从用户操作到现场生产控制，打通了制糖生产各个层级的信息壁垒，使得产品从订单到生产均实现智能化生产。

3.2 生产线的柔性化

随着数字技术在生产线中的逐渐融入，糖厂将重新对车间各个功能区域布局进行调整，进一步强化物流规划，确保最大程度缩短物料流距离。对存在重新的工序进行优化，降低各个工序间生产任务的等待时间，优化生产工艺，引进先进技术，通过变更生产模式，实现连续生产。而结合工厂生产任务，糖厂也将合理对库存进行优化，同时实行供应商库存管理模式，在使得供货周期缩短的同时，提高响应速度。针对每周所需送货物料、预测采购的物料以及最低安全库存物料数，制定不同的采购方案，并对物料最小包装量进行优化调整，切实提高供货能力。将条码引入车间仓库管理，优化原材料配送，对高频区和低频区进行有效区分，并通过接插件标准容器提升物料管理水平和作业操作效率。

3.3 生产作业的全面信息化

糖厂需实现生产作业的全面信息化，将生产计划等信息直接导入到系统中，然后结合设备参数信息对生产节拍进行自动平衡，并推ERP所下达的生产指令进行接收，然后开展排产、计划模拟、计划调度等操作，当生产计划发生变动时，会及时向相关工位传递信息。在生产过程中利用传感器对生产量进行统计，同时联合测试系统判断产品是否合格，对生产过程以及生产质量进行实时追踪，而通过电子看板还可以直接观察到生产现场。同时，生产管理员也可以实时查看生产计划，并自动形成报表。报表内容包括产量、效率、设备以及人员等内容，有助于为管理者提供可靠的数据参考。

3.4 生产排程的智能化

糖厂需实现生产排程的智能化，根据智能系统所下达的生产订单，按照工序的不同拆分为多个子级订单，然后按照产品生产规则，结合生产进度、资源可用性、物料配套性等，自动生产车间执行计划、库房备料计划，并通过甘特图的形式直观展现出来。同时在排产结果评估上形式多样，同时从设备利用率、人员工作饱满度、产品交期满足度等多种维度进行评估，最后以图形的形式将评估结果展现出来，以便管理人员能够及时掌握和了解排产效果。同时，糖厂要对生产路径进行自动化规划，并且可以实时进行在线调整，如对混合汁箱液位、中和汁箱液位、清汁箱液位、流量自动控制及混合汁加热器进行智能化控制，实现更精确的罐糖浆液位控制和蒸发，粗糖浆箱控制及糖浆加热，生产出质量更好的糖产品。如果糖产品存在多种流动路径，系统需在生产前根据排产规则提供最优路径。支持计划执行情况的数据汇总统计、偏差分析和预警，并自动对计划修改提供建议，可手动做小幅调整，优化排产结果。对委托加工和外协加工，系统可按照预先设置，将超出当前产能的需求，自动在智能系统上生成外部加工订单，对原理样机和首制样机的生产，根据流程规定开发放行条件和特定排产规则，提供库房备料方案，包括先入先出、先到期先出、指定批次出货、需求优先级设置，同时还可以按照“按类分区、预留库位”等原则，根据产品的不同设定对应的上架规则。提供库房和线边库的补货方案，并可以根据物料类型、配料周期等信息智能化生产配料规则。