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編者按：對于化工、制藥或食品飲料等過程工業(yè)，發(fā)展穩(wěn)定的過程和資源節(jié)約型技術(shù)具有重要的意義。西門子作為全球領(lǐng)先的自動化解決方案供應(yīng)商，憑借全面集成的產(chǎn)品與系統(tǒng)，可完美滿足過程工業(yè)和制造業(yè)中的所有客戶需求。西門子的所有部件都經(jīng)過嚴格的系統(tǒng)測試，且相互兼容。這些部件可確保所有工業(yè)應(yīng)用任務(wù)可靠、高效地協(xié)同運行，不僅縮短了各自動化解決方案的實施時間，同時還顯著提高了生產(chǎn)效率。在統(tǒng)一的工程組態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中集成眾多的具體工程組態(tài)任務(wù)，可大幅降低運行成本并縮短實施時間。

山東煙臺是中國東海岸的知名葡萄產(chǎn)區(qū)。在中糧長城葡萄酒（煙臺）有限公司（長城葡萄酒煙臺工廠），西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的應(yīng)用正在改變葡萄酒釀造的傳統(tǒng)方式，從而實現(xiàn)從田園到餐桌的數(shù)字化全覆蓋。

長城葡萄酒是國內(nèi)行業(yè)標(biāo)桿，帶動了國內(nèi)葡萄酒和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，產(chǎn)品遠銷海內(nèi)外。年產(chǎn)干紅、干白葡萄酒達5萬噸的長城葡萄酒煙臺酒廠于2000年投產(chǎn)。

葡萄酒釀造是一項傳統(tǒng)工藝，但高效生產(chǎn)也需要科技的支撐。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，酒廠需要全面掌握并分析葡萄生長、釀造、質(zhì)量控制等整個產(chǎn)業(yè)鏈的詳細信息，并實現(xiàn)從產(chǎn)品到原料的可追溯。這樣的信息價值鏈在啤酒釀造領(lǐng)域已非常成熟，但在葡萄酒行業(yè)卻仍有待改進。

圖1 中糧集團長城葡萄酒煙臺工廠

葡萄種植往往靠天吃飯，釀造工藝復(fù)雜又要求精細，追求品味至上，同時也要保證安全。長城葡萄酒煙臺工廠基于西門子MES系統(tǒng)Simatic IT，構(gòu)建了“葡萄酒全產(chǎn)業(yè)鏈信息化系統(tǒng)”管理平臺，實現(xiàn)更智能、高效的生產(chǎn)。

“傳統(tǒng)工藝中，原料的品質(zhì)和釀酒師的技藝決定了葡萄酒的最終質(zhì)量。”長城葡萄酒煙臺工廠的總釀酒師李澤福說，“但現(xiàn)在，借助西門子的數(shù)字化力量，我們首次實現(xiàn)了整個生產(chǎn)過程的標(biāo)準化管理，使質(zhì)量有了科技的保障。”

圖2 煙臺龍山葡萄園

“透明”的葡萄園

一顆小小的葡萄往往蘊含著豐富信息：氣候、水土、產(chǎn)地分布，甚至種植習(xí)慣等。

“業(yè)內(nèi)流傳著這樣一種說法：七分原料，三分釀造。因此，更好地管理葡萄園是提高葡萄酒質(zhì)量的前提。”西門子工業(yè)軟件（上海）有限公司項目經(jīng)理丁建強解釋道。

一個9月末的下午，煙臺龍山葡萄園里的工人忙碌地采摘葡萄，接著裝車運往酒廠。一個熟練工人通常一天內(nèi)能采摘6大筐葡萄，重約120公斤。在忙季，酒廠收購葡萄有時直至深夜兩點。

現(xiàn)在煙臺工廠依靠西門子MES平臺管理著約1.9萬畝（約12.7平方公里）葡萄種植園，其中包括酒廠自有的葡萄種植基地，也有當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的葡萄園。

酒廠利用西門子建造的氣象觀測站來收集關(guān)于土壤養(yǎng)分、濕度和溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。農(nóng)場技術(shù)人員則使用西門子開發(fā)的APP記錄著園內(nèi)施藥的情況。這些信息都會導(dǎo)入MES平臺。技術(shù)人員據(jù)此針對每個品系的葡萄樹創(chuàng)建檔案，分析葡萄樹的生長狀況和受到病蟲害侵染的可能性。

“我們通過匯集這些數(shù)據(jù)，能準確地了解整個葡萄園的情況。”長城葡萄酒煙臺工廠信息科負責(zé)人劉建波說。

“現(xiàn)在我們可以依靠歷史數(shù)據(jù)進行分析，而非僅僅依賴經(jīng)驗來管理葡萄園。這樣可以做出更好的決策，更好地應(yīng)對天氣變化和病蟲侵害，收獲更優(yōu)質(zhì)的葡萄。”他補充道。

更高品質(zhì)，更少差錯

釀酒包含一系列復(fù)雜甚至定制化的工藝流程，比如壓榨、發(fā)酵、熟成、換桶、樣品測試和灌裝。因此對于這個復(fù)雜的勞動密集行業(yè)來說，難免有時會埋下忙中出錯的隱患。

如今，整個流程正變得流暢有序。釀酒師通過MES平臺，向操作人員提供明確的工作流程和工藝步驟的指示，以避免錯漏。而操作人員也無需在紙上手工記錄數(shù)據(jù)，然后再傳遞給下一道工序。取而代之的是掃描諸如酒罐上的條形碼，直接進行各條目信息輸入，并通過工廠的局域網(wǎng)上傳到MES系統(tǒng)中。

“生產(chǎn)線上的操作員只需要做好自己負責(zé)的工序，不用在不同工序之間往返穿梭，傳遞不同的生產(chǎn)指令和數(shù)據(jù)。生產(chǎn)、質(zhì)檢等數(shù)據(jù)在整個生產(chǎn)鏈中有序流動。”李澤福說。

圖3 農(nóng)場技術(shù)人員掃描二維瑪可記錄園內(nèi)施藥情況

從發(fā)酵到不銹鋼酒罐熟成，再到橡木桶轉(zhuǎn)桶，可能要經(jīng)過10道以上的工序。通過MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)追溯功能，可確定哪名工人在哪個工藝步驟使用了何種酒罐。

此外，系統(tǒng)能幫助實現(xiàn)工藝管理的標(biāo)準化。自動上傳的信息不能手動更改，可實時現(xiàn)場追蹤，監(jiān)測任何與生產(chǎn)指令偏離的工序操作，并在造成進一步損失前快速發(fā)出警告。

來自現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)中的信息也可采集并存儲到MES平臺上。譬如在自動溫度控制系統(tǒng)中，實時數(shù)據(jù)能與已有的數(shù)據(jù)進行比對分析，為員工提供操作指導(dǎo)。

“在釀酒廠，隨著更多自動化硬件和傳感器的安裝，效率和質(zhì)量會得到不斷提高，信息化系統(tǒng)能進一步使控制層和運營管理層之間的信息連接更有效。”丁建強說。

圖4 氣象觀測站可收集土壤養(yǎng)分、濕度和溫度等數(shù)據(jù)

品味葡萄酒背后的故事

圖5 煙臺酒廠工作人員掃描二維瑪記錄操作信息

此外，煙臺工廠正與西門子合作開發(fā)一款A(yù)PP，為消費者提供生產(chǎn)追蹤，以及信息查詢功能，拉近消費者和釀酒廠乃至葡萄園間的距離。

消費者在手機上就能了解葡萄品種、產(chǎn)地、釀酒過程和橡木桶等基本信息，從而更放心地消費，也能更好地了解葡萄酒文化。

“對于葡萄酒行業(yè)而言，為應(yīng)對不斷提升的管理要求和食品安全要求，形成可追蹤的產(chǎn)業(yè)鏈將成為必然。”李澤福說，“西門子的技術(shù)和經(jīng)驗在這方面對我們助益良多。”

李澤福表示，西門子MES平臺能將釀酒師從日常事無巨細的工作中解放出來，這樣他們有更多時間針對不同消費者的需求來進行個性化釀造。

未來，煙臺工廠也將會添置更多自動化設(shè)備，將底層數(shù)據(jù)進一步集合到MES平臺上，提升運營效率。李澤福所期望的由信息技術(shù)帶來的管理變革正在逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。

圖6 在煙臺工廠，葡萄酒釀造正變得更加高效透明

精彩提煉

食品飲料行業(yè)自動化應(yīng)用水平有很多提升空間

食品飲料行業(yè)是關(guān)乎民生的行業(yè)，追求安全和健康的食品飲料是消費者的最基本需求。食品行業(yè)安全生產(chǎn)，質(zhì)量保障體系的標(biāo)準，食品本身較為嚴格的規(guī)定也給企業(yè)發(fā)展帶來了不小的壓力，要求生產(chǎn)制造商的系統(tǒng)要具備更高的標(biāo)準，更多的功能，用完備嚴密的系統(tǒng)操縱供給高標(biāo)準、高品質(zhì)的食品飲料。

與此同時，由于食品飲料行業(yè)存在著激烈競爭，原料競爭、營銷市場競爭、人才競爭和技術(shù)競爭等，這些競爭無形中使得企業(yè)制造成本用度大幅增加，從而導(dǎo)致企業(yè)利潤空間日益縮減。在這種環(huán)境中，采用先進的自動化技術(shù)進行內(nèi)部工藝優(yōu)化，提高設(shè)備使用效率來降低企業(yè)成本是食品飲料企業(yè)極為關(guān)注的題目。因此，食品飲料行業(yè)自動化水平還有很多的提升空間。

西門子作為自動化技術(shù)供應(yīng)商，愿意憑借先進的自動化技術(shù)，助食品飲料企業(yè)一臂之力。西門子RFID技術(shù)可實現(xiàn)原料追蹤，保證生產(chǎn)過程中每一個環(huán)節(jié)的有據(jù)可查，最終保證食品飲料成品的安全；西門子還針對食品飲料行業(yè)專門開發(fā)了MES解決方案，能幫助相關(guān)企業(yè)實現(xiàn)精益生產(chǎn)，提升管理效率，節(jié)省生產(chǎn)成本；SIMATICPCS 7可無縫集成到西門子全集成自動化 (TIA) 中，包含各種產(chǎn)品、系統(tǒng)和解決方案，涵蓋工業(yè)自動化所有層級，從企業(yè)管理層到控制層，直至到現(xiàn)場層，實現(xiàn)所有生產(chǎn)、過程和交叉行業(yè)所有應(yīng)用領(lǐng)域統(tǒng)一可定制的生產(chǎn)自動化。

不管客戶生產(chǎn)的產(chǎn)品是飲料、奶制品、糖、面包還是蛋糕和酥皮糕點，西門子的全集成解決方案均可幫助客戶建立新的生產(chǎn)效率基準。西門子的食品與飲料行業(yè)解決方案代表著全面的產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)，可供食品與飲料行業(yè)使用。

摘自《自動化博覽》2016年4月刊