PDF《百事中国数字化生产先锋——济南灌瓶厂》

5000 万吨,较2006 年增长了 20%以上,2007 年饮料全行业销售收入为 1861.40 亿元.而2008 年1~8 月,饮料行业的总产量就已经达到 4228.76 万吨.显然,饮料行业近几年一直保持的 20% 以上的增幅仍将在

2009 年延续.2008 年3月底,可口可乐公司正式在中国大陆推出旗下 全新的无糖饮料―― 零度可口可乐 登陆市场,成为可口可乐继续扩大在华市场份额的重 头炮,同时也激发了百事在华的斗志和活力. 时间:9 时30 分,李先生开始了在工厂的巡视,笔者一行人对济南百事的采访便从这 里开始.济南百事以其有利的地理环境与资源优势、先进的技术装备与硬件设施、强大的 生产能力与投资回报潜能,堪称国内首屈一指的生产基地,是百事中国战车全速冲刺的代 表.工厂中引进了来自克朗斯和西得乐的顶尖成套设备,均采用西门子 S7 PLC 作为控制 核心.PROFIBUS 和AS-i 现场总线相结合的自动化监控,代替了传统的一对一 I/O 连线, 减少了连接点造成的不可靠因素,同时节省了成本和安装费用.系统具有现场级设备的在 线故障诊断、报警、记录功能,可完成参数修改,增强了系统的可维护性,还可以扩展完 成远程控制. 图2:济南百事产品生产流程 碳酸饮料的生产中,配比过程要求操作的精度最高,浓缩液、糖和水需要高速精确混 合,因此设备对响应速度和控制精度要求很高,流量达到每小时

40 吨.李先生介绍: 我 们使用西门子 S7-400 进行 PID 控制,对控制的要求是达到瞬时响应,实现高精度的配比 变化.现在产品的理化指标控制在小数点后两位,波动范围只有 0.1,控制精度完全达到 预期. 在无菌设施严密的洗瓶和罐瓶工作间内,通过每台包装机械上的触摸屏,操作员清楚 的知道中这个批量的生产中,设备的运行状态,比如每个批次的预计容器数量、塑瓶种 类、盖子和标签等,因此能够预先准备并在生产中确保无误. 在济南百事的流水线上,自动化系统还扮演着维持秩序的重要角色.在早期的产线 中,通常将生产线中的每台机器看作是单独的个体,当转换到另一种不同的产品系列时, 多数情况下需要在生产之前将整条线清空,然后进行必要的生产程序调整.这要求操作员 在正确的时间调入原材料和补给,手动选择产品和设置机器上的参数,之后才能再次启动 生产线.这一系列的任务要求操作员具备很高的能力,加之济南百事产品的多样性,操作 员所要执行的任务被成倍扩大.现在自动化将生产线中的机器组合成紧密集成的系统,以 一个最优化的方式来生产一个接一个批次的产品.工厂能够基本实现生产线的自动切换, 使用上位机和下位机共同协调执行操作.产品配方存储在上位机中,下位机获取所有与生 产相关的信息负责执行,操作员只需要在触摸屏面板完成简单的人工干预,就可以实现产 品系列的切换,迅速的为下个批次的生产做好准备.一套设备中最多可以存储

99 套配 方,为工厂预留了极大的施展空间. 而且,系统使用在线自动监控设施,监测糖度等生产指标,保证产品品质,并且使 用在线监控的结果来控制设备.系统将检测结果自动返回 PLC,由PLC 控制后续操作, 我们只需设置初始糖度和目标结果,系统便会自动运行,这种控制功能处于同行业领先水 平. 李先生介绍了系统的另一个亮点. PROFISafe 和无菌生产的经典混搭 碳酸饮料市场已经进入微利年景,企业不再单纯依靠涨价、依靠垄断地位就可以获得 高额利润,生产必须实现规模化、专业化和集成化,管理和观点必须上升到一个新的高 度,不如乐观的竞争环境是济南百事创新管理的动力,在持续的鞭策中提高生产管理水 平.从控制和安全角度上来讲,让济南百事的生产线如此杰出的是 PROFISafe 和无菌生 产的经典 混搭 ,无菌生产保证了饮料符合 QS 质量安全和卫生标准,PROFISafe 则肩负 控制生产过程安全性的重任. 对于百事流水线来讲,它相对于其它行业更注重安全性,但并没有某个模块专门针对 卫生而设置.整个生产区域偏潮湿,生产环境相对特殊,所以即要求系统的控制性能,也 要保证其防水性. 李先生边走边说.笔者注意到很多员工都有一个小小的笔记本,甚至在 操作车间都可以见到.这些小本子上记着工作计划、工作目标以及发现的问题和解决方 案.正是这些记录着生产管理环节点滴的小本子,每年都为公司各个环节提供了达成目标 的保障,也让每个员工成为了安全和高效生产的主人. 图3:正在生产过程中的杀菌/冲洗/灌装/压盖一体机 济南百事将包装生产线分为两层布置,能够尽量容纳下生产线上的众多包装机械.多 种主要机械组成了完整生产线,包括杀菌/冲洗/灌装/压盖一体机、收缩套标机、电子验瓶 机和胶膜包装机等.在密封的舱壁内,杀菌/灌装/压盖一体机无菌运行.济南百事想要给 消费者提供口味最佳的碳酸饮料,灌装技术必须以此目的为出发点,确保饮料的口味.在 一个无菌舱内创造一个商业无菌灌装环境是一种途径. 另一方面,济南百事革新性的摒弃了旧式的安全继电器设备,系统中使用了具有故障 安全功能的安全 PLC 和PROFISafe 安全总线,安全 PLC 带有分布式安全外围设备,可以 灵活设置优化安全区域,并通过 PROFISafe 保护人员和机器: 我们选择系统的标准,一 方面是安全最大化,停产最小化,另一方面是在出现紧急制动时,将对产量的影响降至最 低.这是百事中国首次引入 PROFISAFE 这种先进技术. 具体的改善首先是系统通讯更加方便了,现在所有结点的信号都能够通过每一个安全 点在系统中得到反应,各点状态在系统中得到了很明显的体现.打开安全锁时在屏幕上很 容易查看到它的状态,关闭以后的复位也更加高效.安全产品与其它产品的通讯十分顺 畅. 李先生解释说, 有了 PROFISafe,标准功能和安全功能就可以用同一个 PLC 来实 现.这使得我们同时拥有了标准技术和灵活的新型安全技术.只要懂得编程知识,安全功 能和标准功能的程序可以由同一个人来编制,这大大减少了设计和试运营所用的时间.另外,复杂的硬件设备和配线如今也不再需要.安全切断不再通过线路硬性完成,而是根据 需要来进行编程,提供了极大便利. 在日常的操作中,PROFISafe 使用标准 PROFIBUS 设备用于与安全相关的通信,操 作员几乎感觉不到 PROFISafe 的存在,然而她却一直默默的随时待命,关键时刻一显身 手保障人员安全.自动化的杀菌/灌装/压盖一体机对安全要求很高,因为人与机器就在传 送带旁工作.使用光幕,开关,紧急制动按钮等设备可以确保人和机器的安全.只有分布 式的,易于编程的安全技术能在安全车间内实现灵活而高效的安全策略.比如,这种技术 允许在单个区域关闭停产.在这种模式下,某一局部的停产不会影响整体的生产计划.由 于线缆距离减短,安全技术与 PLC 的分布连接所需时间大大减少,另外由于取消了复杂的 硬件设备,系统所需空间也减少了. 蓝色可乐 的绿色生产 蓝色是百事可乐和西门子共同的标志颜色,蓝天、大海、地球、宇宙,蓝色带给人们 诸多美好感觉,济南百事延续了百事的蓝色风潮,并将绿色生产与之交相辉映.走进百 事,随时值冬季却感受到一股绿色的气息,良好的工厂环境和有条不紊的操作秩序交相辉 映,工厂的运载工具普遍使用电瓶车,既减少了对环境的污染,又节省了大量运输成本. 图4:济南百事工厂内景 济南百事生产线全线电机使用变频控制,实现了优化控制,生产线用水实现了有效回 收,节水型设计有效地控制了在生产过程中产生不必要的浪费.工厂通过变频调节,提高 了空压系统的效率,节约了能源,空压机的负载率达到 90%.生产线中的高压清洗站,通 过高压的调节喷射,有效地实现了清洁,同时又节约了大量的生产用水.百事中使用的各 种产品,比如 P+F、IFM、PILZ、Danfoss、Emerson CT、Sick、E+H 等公司生产的传感 器、变频器、变送器,全部经由蓝色的西门子 S7 PLC 组织成了有机的协作整体,通过 PROFIBUS 总线迅速交换工厂数据和诊断信息,缩短了安装时间、提高了操作和维护简便 性,优化了系统的效率与性能. 绿色生产与人员的高效直接相关,目前工厂员工