巴西最大的糖類產品生產商之一，用甘蔗作物來生產食用糖和純乙醇，并同時發(fā)電，以供內部自用及發(fā)售到電網上。該公司的挑戰(zhàn)是，在沒有重大新資本投資的情況下，提高其生產能力和乙醇的產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。

巴西的大多數乙醇都是糖類產品通過一個以酵母來發(fā)酵的發(fā)酵和蒸餾過程生產出來的。這種過程相對于在美國的以玉米做原料的乙醇生產，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，這個數字僅僅是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百個蒸餾廠。這些蒸餾廠基本上都是屬于大農場或者農場聯盟,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

大多數的糖類產品生產商的商業(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有的碾磨工廠保持一個高水準的技術水平，來增加現有資產的功效。公司相信改進過程自動化，將減少停工時間，同時提高質量、連貫性和收益性。該公司還要求管理能夠追蹤到其產品的生產過程，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品與公司現有的ERP系統(tǒng)交互。

項目已經由一隊來自系統(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有MES方案的質量和實驗室參數，獲得了既定的包括停機控制和質量控制的效益。

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，已經運行了大約4年。管理層對其不能夠提供所要求的數據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，在月生產中，即使是30分鐘的停機也顯示出很大的不同。當對性能數據更深入地探究，就會很明顯地發(fā)現，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，不足以驅動日產或是周產的變 化。但是產品的調度程序可以每個生產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)的乙醇生產來說，糖類產品現在是最有效、最劃算的原料。巴西已經成為世界上甘蔗產量最大的國家。隨著不斷增長的全球需求，巴西的生產商已經極力地在技術革新上投資，來降低生產的費用。在1980年，巴西每加侖乙醇的生產花費了生產商超過2.50美元。現在，由于技術的改進，一加侖的產出成本只需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，在糖類產品生產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。而現在的做法是，生產過程完成時，同一個批次的所有等級糖類產品都混合在一起，然后基于不同質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，來控制生產過程。這種方法最終可以讓調度程序基于市場的要求來合成特定等級的糖類產品。

維持質量

這個自動化難題最重要的部分是過程的實驗室部分。現在，大多數乙醇生產商簡單地把實驗的結果保存在數據表里，做為人工質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時間和成本。

但是在應用了Proficy Plant應用軟件后，公司將質量測量值連接到生產參數中。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)