乳品配料柔性化與智能制造防錯的完美結(jié)合

杜文明 高安平 牛世禎 董成 吳志東 蘭繼平

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，以及科技水平的不斷提高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。人們對乳品的需求，已不再是僅僅為了滿足營養(yǎng)需求，更希望可以品嘗到“多口味”和“個性化”的產(chǎn)品，產(chǎn)品配方越來越變化多樣，這對乳制品的配料工藝流程提出了更高要求。在自動化、信息化和智能化技術(shù)日趨成熟的今天，配料柔性化工藝技術(shù)與防錯技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外各食品行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的乳品生產(chǎn)工藝發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的配料生產(chǎn)工藝存在的問題。傳統(tǒng)的配料生產(chǎn)工藝流程主要實現(xiàn)單一品種產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，其優(yōu)點是配料效率高；由于使用專用設(shè)備，所以設(shè)備利用率高，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低。但設(shè)備價格高昂，且只能生產(chǎn)一種或幾種相類似的產(chǎn)品，生產(chǎn)多種產(chǎn)品容易出現(xiàn)混料的質(zhì)量問題，多品種、中小批量的生產(chǎn)需求很難滿足，不能夠快速、靈活地適應(yīng)新型市場的變化需求。

柔性化生產(chǎn)。配料系統(tǒng)柔性化生產(chǎn)是相對于硬性標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)而言的一種新型的生產(chǎn)方式，通過配料系統(tǒng)和防錯系統(tǒng)等方面技術(shù)升級，使配料系統(tǒng)能對市場需求變化做出快速適應(yīng)，同時消除冗余設(shè)備，使企業(yè)獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。柔性化配料系統(tǒng)能力的強弱，主要體現(xiàn)在從一種產(chǎn)品生產(chǎn)轉(zhuǎn)向另一種產(chǎn)品生產(chǎn)的難易程度。比如，乳品企業(yè)的某個生產(chǎn)廠，主要生產(chǎn)常溫調(diào)制乳，但根據(jù)市場情況，近期市場對常溫乳飲料的需求量增大，而對常溫調(diào)制乳的需求量有所減少，為滿足當(dāng)前市場需求，需要對該廠配料系統(tǒng)做調(diào)整，由原來的生產(chǎn)調(diào)制乳轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)乳飲料，該過程看似簡單，但需要對整廠配料系統(tǒng)做改造，這樣就會導(dǎo)致停產(chǎn)、生產(chǎn)成本變高、所需生產(chǎn)時間變長等問題。

柔性化的工藝設(shè)計介紹

配料柔性柔性化工藝設(shè)計是實現(xiàn)多種原材料嚴(yán)格按照一定的科學(xué)配比，進(jìn)行全自動化的、實時的、高精度的送料、化料、出料的控制裝置。滿足多品項配料乳制品的生產(chǎn)。

柔性化生產(chǎn)的特點。采用配料柔性化生產(chǎn)技術(shù)，意味著前處理的工藝設(shè)備具有很大程度的通用性，在進(jìn)行新品或者其他品種的產(chǎn)品生產(chǎn)時，不需要或者較少對原有配料進(jìn)行改造，從而可以更加靈活地調(diào)整生產(chǎn)線，達(dá)到及時生產(chǎn)所需產(chǎn)品的目的。柔性化生產(chǎn)具有以下特點：

（1）通用性。柔性化配料系統(tǒng)的應(yīng)用，可大大加強前處理生產(chǎn)設(shè)備的通用性。生產(chǎn)線除了可以大批量生產(chǎn)某一產(chǎn)品外，還可以靈活的調(diào)整，并方便的進(jìn)行多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)各品種之間生產(chǎn)切換，成本低且快速。

（2）智能化。柔性化生產(chǎn)技術(shù)對前處理生產(chǎn)設(shè)備的智能化要求高。基于規(guī)則的防錯系統(tǒng)在柔性化配料生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍，防錯系統(tǒng)能簡便地將各種配料進(jìn)行設(shè)定。以智能技術(shù)做質(zhì)量保證，柔性化配料系統(tǒng)與防錯系統(tǒng)的結(jié)合在前處理生產(chǎn)中起著日趨重要的作用。

（3）高效性。柔性化配料生產(chǎn)技術(shù)是一種高效的生產(chǎn)方式，能夠靈活地適應(yīng)千變?nèi)f化的市場需求。為了實現(xiàn)配料系統(tǒng)的柔性化，企業(yè)采取一系列的科學(xué)措施，如對設(shè)計生產(chǎn)部門進(jìn)行模塊化設(shè)計、工序編排。

柔性化配料系統(tǒng)技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用。近年來，人們生活水平不斷提高，對健康與營養(yǎng)知識的了解增加，對乳制品產(chǎn)生了很大需求，加上國家政策的大力扶持，我國乳制品行業(yè)有了突飛猛的發(fā)展。但由于乳品市場的“多變性”，行業(yè)競爭激烈，只有不斷創(chuàng)新、尋求突破才可能立足于乳品行業(yè)之中。

柔性化配料系統(tǒng)中防錯設(shè)計的需求與現(xiàn)狀。

（1）柔性化配料系統(tǒng)需自動化解決的問題：

原料存放不規(guī)范，存放位置錯誤；

拿錯料、混料的錯誤；

錯投誤投的料、投料量錯誤、投料順序錯誤、未投料的錯誤；

原料投入錯誤的設(shè)備；

在錯誤的時間投入物料，投料時機(jī)錯誤；

投料不符合工藝時序要求的錯誤。如混料時間不足等；

投料人身份錯誤、越權(quán)操作；

不按照生產(chǎn)計劃執(zhí)行的錯誤；

（2）配料防錯系統(tǒng)在柔性化配料系統(tǒng)中的應(yīng)用：

防錯系統(tǒng)平臺是與PLC過程自動化監(jiān)控平臺無縫集成，匯集了配方管理、工藝管理、過程控制、信息采集、原料防錯和數(shù)據(jù)報表等功能，可以達(dá)到生產(chǎn)過程監(jiān)控、投料控制與追蹤的管理目的。

防錯系統(tǒng)的主要功能：

通過I/O服務(wù)器實現(xiàn)與自控系統(tǒng)的無縫集成；

生產(chǎn)計劃與調(diào)度；

生產(chǎn)過程控制與投料防錯；

庫存管理，支持批次管理、先進(jìn)先出管理、有效期管理、貨位管理；

生產(chǎn)報表、追蹤報表等；

當(dāng)今，“柔性”、“敏捷”、“智能”配料系統(tǒng)與防錯系統(tǒng)的完美結(jié)合是主要發(fā)展趨勢，此技術(shù)成為當(dāng)今世界生產(chǎn)自動化發(fā)展的前沿科技。柔性化配料系統(tǒng)與防錯系統(tǒng)的完美結(jié)合是實現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢，是決定乳品工業(yè)未來發(fā)展前途的，且具有戰(zhàn)略意義的舉措。