制糖生產技術自動化、信息化發展趨勢探討

譚 敏

（廣西糖業集團西江制糖有限公司，廣西 貴港 537104）

制糖工藝存在高難度、復雜化的特點，在生產過程中，任何可能出現的偏差都會影響到最終的生產質量，因此運用信息化、自動化的制糖工藝提升制糖生產的效率和質量，成為未來制糖生產技術的主要發展方向。

1 中國制糖廠的制糖現狀

國內的制糖生產以甘蔗的品種、成熟狀況等作為參考因素，結合這些因素對工藝參數進行合理制定，但如果甘蔗的成熟度不足、糖分轉化不高等問題，就會對最終成品的產量和質量帶來嚴重影響［1］。國內制糖廠當前對于在制糖加工中容易出現的甘蔗成熟度低、糖分轉化不足、鈣鹽含量少等情況，一般采取添加石灰的方式來解決因糖分分解而帶來的有機酸問題。不過，即使如此，在分解過程中，依然會出現大量膠體狀物質，這些膠體狀物質會導致糖漿的黏度增加，使得制糖人員無法有效執行澄清、煮糖等加工工藝。所以要有效地增強糖產量和質量，推動制糖工藝的自動化、信息化發展就十分必要。

2 國內糖廠的自動化、信息化不足

目前，隨著我國信息技術的快速成長，大部分糖廠在生產管理上已經實現了自動化、信息化轉變，但因為國內自動化生產的起步較晚，和國外的制糖行業自動化發展體系相比，存在的差距還較大。譬如，國外的制糖過程從甘蔗收獲到生產屬于全自動化，而我國的所謂制糖自動化生產多為半自動化。再如，國內糖廠在料位控制配置上相對落后，瞬時榨蔗量的穩定性非常差，常發生壓榨機組的負荷過大而導致壓榨任務無法順利完成的現象。尤其是近幾年，因為制糖行業的標準不斷增加，市場對糖廠的生產要求也更高，實現真正意義上的全自動化生產成為糖廠未來發展和轉型的主要方向。

3 糖廠的自動化、信息化發展趨勢

3.1 全程自動化的生產流程

隨著信息技術的發展以及互聯網技術在國內的逐漸普及，未來糖廠的生產架構將會從半自動生產模式轉向全自動生產模式，生產車間將會構建可編程控制器全自動制糖生產工藝流程，確保制糖生產精益化、自動化以及信息化水平的全面提升，使得生產管控與優化能力隨之提升，從而滿足糖廠高效、批量生產的目標，助力制糖生產流程的成功轉型升級。全自動制糖生產工藝流程劃分為五個組成部分［2］。第一部分為生產現場層，主要包括各種設施設備、傳感器以及執行機構等，在現場生產線的各個工位合理分布。第二部分為生產線控制層，現場的所有機械設施、設備都可以通過可編程控制器進行數據采集與控制，從而發揮生產線優化作用。第三部分為數據采集與操作層，國內糖廠一般采取SCADA系統，對生產所涉及的數據進行采集、監控和分析，同時系統還可以提供可視化監控界面，并向產線控制系統傳輸生產指令。第四部分為車間管理部分，國內糖廠一般采取包括MES和WMS兩大系統，其中MES系統主要負責車間任務執行管理，WMS系統則負責物料綜合管理，兩大系統均為自動化管理。第五部分為企業管理層，主要涉及ERP系統，對企業產銷供人、財、物進行自動化綜合管理。

綜合來看，未來的糖廠全自動生產模式會是集ERP系統、PDM系統、SCADA系統等于一體的縱向管理體系，從用戶操作到現場生產控制，打通了制糖生產各個層級的信息壁壘，使得產品從訂單到生產均實現智能化生產。

3.2 生產線的柔性化

隨著數字技術在生產線中的逐漸融入，糖廠將重新對車間各個功能區域布局進行調整，進一步強化物流規劃，確保最大程度縮短物料流距離。對存在重新的工序進行優化，降低各個工序間生產任務的等待時間，優化生產工藝，引進先進技術，通過變更生產模式，實現連續生產。而結合工廠生產任務，糖廠也將合理對庫存進行優化，同時實行供應商庫存管理模式，在使得供貨周期縮短的同時，提高響應速度。針對每周所需送貨物料、預測采購的物料以及最低安全庫存物料數，制定不同的采購方案，并對物料最小包裝量進行優化調整，切實提高供貨能力。將條碼引入車間倉庫管理，優化原材料配送，對高頻區和低頻區進行有效區分，并通過接插件標準容器提升物料管理水平和作業操作效率。

3.3 生產作業的全面信息化

糖廠需實現生產作業的全面信息化，將生產計劃等信息直接導入到系統中，然后結合設備參數信息對生產節拍進行自動平衡，并推ERP所下達的生產指令進行接收，然后開展排產、計劃模擬、計劃調度等操作，當生產計劃發生變動時，會及時向相關工位傳遞信息。在生產過程中利用傳感器對生產量進行統計，同時聯合測試系統判斷產品是否合格，對生產過程以及生產質量進行實時追蹤，而通過電子看板還可以直接觀察到生產現場。同時，生產管理員也可以實時查看生產計劃，并自動形成報表。報表內容包括產量、效率、設備以及人員等內容，有助于為管理者提供可靠的數據參考。

3.4 生產排程的智能化

糖廠需實現生產排程的智能化，根據智能系統所下達的生產訂單，按照工序的不同拆分為多個子級訂單，然后按照產品生產規則，結合生產進度、資源可用性、物料配套性等，自動生產車間執行計劃、庫房備料計劃，并通過甘特圖的形式直觀展現出來。同時在排產結果評估上形式多樣，同時從設備利用率、人員工作飽滿度、產品交期滿足度等多種維度進行評估，最后以圖形的形式將評估結果展現出來，以便管理人員能夠及時掌握和了解排產效果。同時，糖廠要對生產路徑進行自動化規劃，并且可以實時進行在線調整，如對混合汁箱液位、中和汁箱液位、清汁箱液位、流量自動控制及混合汁加熱器進行智能化控制，實現更精確的罐糖漿液位控制和蒸發，粗糖漿箱控制及糖漿加熱，生產出質量更好的糖產品。如果糖產品存在多種流動路徑，系統需在生產前根據排產規則提供最優路徑。支持計劃執行情況的數據匯總統計、偏差分析和預警，并自動對計劃修改提供建議，可手動做小幅調整，優化排產結果。對委托加工和外協加工，系統可按照預先設置，將超出當前產能的需求，自動在智能系統上生成外部加工訂單，對原理樣機和首制樣機的生產，根據流程規定開發放行條件和特定排產規則，提供庫房備料方案，包括先入先出、先到期先出、指定批次出貨、需求優先級設置，同時還可以按照“按類分區、預留庫位”等原則，根據產品的不同設定對應的上架規則。提供庫房和線邊庫的補貨方案，并可以根據物料類型、配料周期等信息智能化生產配料規則。

4 結語

在當前大力推動自動化生產的當下，糖廠也需積極改進生產技術，實現從半自動向全自動的轉向，通過更高效、高質量的生產方式創造具有更高市場價值的糖產品，如此才能滿足市場需求，同時確保糖廠的長期發展。