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食品工业自动化的演变(一)

 gong111 2017-03-10

食品工业自动化是一个逐步演变的故事,从继电器逻辑电路到PLCs,再到SCADA系统,从梯形逻辑到基于Windows的软件。此时此刻抛弃HMI还为时过早,工业物联网(IIoT)大框架下的基础已经奠定。

IIoT和工业4.0描述了如今的工厂自动化前沿。在大家的关注点还集中在运行层面时,IIoT已经开始转向IT 和设备与专业人员之间,或专业人员相互间的通信流量。移动设备和远程访问是令人兴奋的部分,借助的是Wi-Fi网络和云计算技术。

目标是为了促进信息共享,帮助制造商提高运行速度和质量,降低运行成本,这不仅仅是一个运行自动化上的重要转变。工厂获得的不仅是软优势,还能更切实减少劳动力成本。如果资本成本连续三年等同于劳动力成本,那么投资回报率是36个月。通讯更快也就意味着更少的停机时间和更少的物理运动,但这些都是难以量化的优势。

全新的自动化战线还需要一项重要的前期投资,这往往使一些食品和饮料商望而却步。数字化现场设备和带IP地址的设备是必要基础设施的一部分,此外还需要可靠安全的通信网络。

IIoT在食品领域最雄心勃勃的项目之一就是SugarCreek在剑桥城东的“新”工厂。这项翻新重建耗资1.3亿美元。凭借这家工厂,SugarCreek进入了餐饮领域,不仅仅局限于私人标签的熏肉和肉丸产品。

Wi-Fi网络、简化的无线调度和响应、网络会议、能源监控及管理以及250个可视摄像机,这些都是项目的组成部分。利用实时定位系统跟踪对象和工作人员也是高性能工作团队的关键因素。

整个项目中IIoT组件的总投资为600万美元。产量提升一个百分点就可以抵消这笔开支,尽管公司首席信息官Ed Rodden认为任何投资回报率的评估系统都对基础设施的投入考量没有意义。

“今天的生产商必须有一套全面的基础设施,利用广泛的技术支持业务发展,从合作到数据收集。我们不认为IIoT和其它业务中必须的基础设施有什么不同,它就像食品厂中的冷藏系统一样不可或缺。”

突破天际的香肠


除了少数例外,食品公司都在采取观望的态度,尤其是采取有线数据网络的生产设施。但这并不是说,他们没有考虑引进最先进自动化工艺的可能性。

犹他州OSI Industries 干式香肠厂就是其中一个案例。这家工厂五年前开业,配备了多台机器人,自动导引车(AGV)和自动仓储系统(AS/RS),可以在填充车间、烘干车间和其它生产点之间穿梭。

犹他州OSI Industries 干式香肠厂在五年前引入了自动化生产线和多台机器人。

当OSI开始这个项目的时候,美国的新式干香肠厂已经建成超过25年。据Aurora副总裁助理兼运行支持部总监介绍,由于缺乏新的销售机会,国内供应商已经萎缩,OSI设计工程师不得不到国外寻找最新技术。

操作人员唯一需要手工处理的环节就是把香肠挂到架子上,除此以外的研磨、填充、干燥和烹饪都由欧洲供应商的设备负责。架子一共有三层,每层可放72条长度为48英寸的香肠,需要拉伸18英尺的高度,从一个加工点移动到另一个加工点。在加工过程中,系统还会自动抓取样品送入湿度检测及其它质量和产品测试。

投资回报率的计算以劳动力的减少量为主。据工厂厂长助理Allen Forkell表示,工厂共拥有28名员工,而要保持同样产量的传统工厂至少需要100名工人。

食品安全的改进,事故率的降低和工厂面积的节省是这个项目的柔性优势。手工处理产品被视为交叉污染的载体之一。同时,Genoa意大利腊肠和意大利辣味香肠挂在高高的架子上,OSI可以在车间内储存,而不是在户外。

“这种类型的自动化需要有阶梯逻辑编程能力的人。”Glaser继续说,而工厂的工程师不太可能有机械背景,更多的是计算机背景。Forkell解释说,无线电控制的AGV自工厂开业就开始运行,但OSI已升级到Wi-Fi网络,可以支持质量检验数据和平板电脑上其它文档的信息输入。数字记录已基本取代了书面报告,但书面报告还是需要生成,主要用于公共卫生检查人员用于HACCP验证。

自2014以来,工厂一直有一名数据记录员,专门负责存储每个批次的跟踪和跟踪信息,以及统计过程控制的所有数据。相机系统也得到了很大程度的扩展,Forkell说。“我们工厂最酷的一件事情是,我们知道每一样东西在哪里,”尽管在制品代表着数以百万计的成品价值,他补充说。(未完待续)

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