百事中國數(shù)字化生產(chǎn)先鋒——濟南灌瓶廠

       作為百事中國的第16個灌瓶廠，濟南百事在2003年11月正式投產(chǎn)。這個生產(chǎn)中心，匯集了豐富的灌裝線設(shè)計經(jīng)驗和各項尖端數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)，包含來自包裝巨頭克朗斯和西得樂的頂尖成套設(shè)備。在這個高度透明化、自動化和數(shù)字化的龐大產(chǎn)線中，一貫廣受信賴的S7 PLC組織生產(chǎn)有條不紊的進行，PROFIBUS和PROFIsafe相得益彰將安全與高效發(fā)揮的淋漓盡致，并將生產(chǎn)管理觀念帶入了新的高度，標(biāo)志著百事中國在中國邁出的一大步。地點：濟南高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。
        時間：2008年12月某日8時30分。濟南百事可樂飲料有限公司經(jīng)理李先生像往常一樣開始了一天的工作，元旦和春節(jié)迫在眉睫，現(xiàn)在正是碳酸飲料銷售的旺季，他必須確保生產(chǎn)的安全、可靠和迅速，責(zé)任非同小可。這是他從北京舉家搬遷到濟南的第5個歲末，每天李先生的工作都是從晨會開始。走在前往會議的路上，他的腳步并沒有顯示絲毫的壓力，正是現(xiàn)場總線、安全控制和數(shù)字化生產(chǎn)這些看似冰冷的技術(shù)，數(shù)年如一日像朋友一樣默默支持著他，支持著濟南百事的4條生產(chǎn)線。
        百事公司的前身百事可樂創(chuàng)始于1898年，以年營業(yè)收入350億美元躋身全球三大食品和飲料公司之列，產(chǎn)品行銷200 多個國家和地區(qū)。百事公司中國的歷史始于改革開放之初，濟南百事成立于2003 年11 月，占地面積5萬多平方米，是百事公司在華20家灌瓶廠中“年輕”卻頗有作為的企業(yè)之一，投產(chǎn)之初就獲得了“百事國際制造與倉庫最佳執(zhí)行獎”和“百事國際生產(chǎn)力最佳進步獎”，目前濟南百事?lián)碛?條生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達5,000萬標(biāo)箱。碳酸軟飲料是一個競爭非常激烈的市場，包裝和口味都能夠瞬間影響消費者的購買決定，目前濟南百事能夠最大限度的滿足消費者繁多的特色需求，生產(chǎn)不同容量、不同包裝的百事、百事清檸、百事極、七喜、美年達、美年達雪葩等6大系列的碳酸飲料。

圖1：濟南百事廠區(qū)概況

      碳酸飲料的生產(chǎn)中，配比過程要求操作的精度最高，濃縮液、糖和水需要高速混合，因此設(shè)備對響應(yīng)速度和控制精度要求很高，流量達到每小時40噸。李先生介紹：“我們使用西門子S7-400進行PID控制，對控制的要求是達到瞬時響應(yīng)，實現(xiàn)高精度的配比變化?，F(xiàn)在產(chǎn)品的理化指標(biāo)控制在小數(shù)點后兩位，波動范圍只有0.1，控制精度完全達到預(yù)期。”
     在密閉設(shè)施嚴密的沖瓶和罐瓶工作間內(nèi)，通過每臺灌裝機械上的觸摸屏，操作員清楚的知道在這個批量的生產(chǎn)中，設(shè)備的運行狀態(tài)，比如每個批次的生產(chǎn)容器數(shù)量、塑瓶種類、蓋子等，因此能夠預(yù)先準備并在生產(chǎn)中確保無誤。
     在濟南百事的流水線上，自動化技術(shù)還扮演著維持秩序的重要角色。在早期的產(chǎn)線中，通常將系統(tǒng)中的每臺機器看作是單獨的個體，當(dāng)轉(zhuǎn)換到另一種不同的產(chǎn)品系列時，多數(shù)情況下需要在生產(chǎn)之前將整個混比灌裝系統(tǒng)清空，然后進行必要的生產(chǎn)程序調(diào)整。這要求操作員在正確的時間調(diào)入原材料和補給，手動選擇產(chǎn)品和設(shè)置機器上的參數(shù)，之后才能再次啟動系統(tǒng)。這一系列的任務(wù)要求操作員具備很高的能力，加之濟南百事產(chǎn)品的多樣性，操作員所要執(zhí)行的任務(wù)被成倍擴大?，F(xiàn)在自動化技術(shù)將混比系統(tǒng)中的機器組合成緊密集成的整體，以一個最優(yōu)化的方式來生產(chǎn)一個接一個批次的產(chǎn)品。工廠能夠基本實現(xiàn)混比系統(tǒng)中產(chǎn)品系列的自動切換，使用上位機和下位機共同協(xié)調(diào)執(zhí)行操作。產(chǎn)品配方存儲在上位機中，下位機獲取所有與生產(chǎn)相關(guān)的信息負責(zé)執(zhí)行，操作員只需要在觸摸屏面板完成簡單的人工干預(yù)，就可以實現(xiàn)產(chǎn)品系列的切換，迅速的為下個批次的生產(chǎn)做好準備。一套設(shè)備中最多可以存儲99套配方，為工廠預(yù)留了極大的施展空間。
   “而且，系統(tǒng)使用在線自動監(jiān)控設(shè)施，監(jiān)測糖度等生產(chǎn)指標(biāo)，保證產(chǎn)品品質(zhì)，并且使用在線監(jiān)控的結(jié)果來控制設(shè)備。系統(tǒng)將檢測結(jié)果自動返回PLC，由PLC控制后續(xù)操作，我們只需設(shè)置初始糖度和目標(biāo)結(jié)果，系統(tǒng)便會自動運行，這種控制功能處于同行業(yè)領(lǐng)先水平?！崩钕壬榻B了系統(tǒng)的另一個亮點。

PROFIsafe和滅菌生產(chǎn)的經(jīng)典混搭
    碳酸飲料市場已經(jīng)進入微利年景，企業(yè)不再單純依靠漲價、依靠壟斷地位就可以獲得高額利潤，生產(chǎn)必須實現(xiàn)規(guī)?；?、專業(yè)化和集成化，管理和觀點必須上升到一個新的高度，不如樂觀的競爭環(huán)境是濟南百事創(chuàng)新管理的動力，在持續(xù)的鞭策中提高生產(chǎn)管理水平。從控制和安全角度上來講，讓濟南百事的生產(chǎn)線如此杰出的是PROFIsafe和滅菌生產(chǎn)的經(jīng)典“混搭”，滅菌生產(chǎn)保證了飲料符合QS質(zhì)量安全和衛(wèi)生標(biāo)準，PROFIsafe則肩負控制生產(chǎn)過程安全性的重任。
   “對于百事流水線來講，它相對于其它行業(yè)更注重安全性，但并沒有某個模塊專門針對衛(wèi)生而設(shè)置。整個生產(chǎn)區(qū)域偏潮濕，生產(chǎn)環(huán)境相對特殊，所以即要求系統(tǒng)的控制性能，也要保證其防水性?！崩钕壬呑哌呎f。筆者注意到很多員工都有一個小小的筆記本，甚至在操作車間都可以見到。這些小本子上記著工作計劃、工作目標(biāo)以及發(fā)現(xiàn)的問題和解決方案。正是這些記錄著生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)點滴的小本子，每年都為公司各個環(huán)節(jié)提供了達成目標(biāo)的保障，也讓每個員工成為了安全和高效生產(chǎn)的主人。

圖3：正在生產(chǎn)過程中的殺菌/沖洗/灌裝/壓蓋一體機
    濟南百事將包裝生產(chǎn)線分為兩層布置，能夠盡量容納下生產(chǎn)線上的眾多包裝機械。多種主要機械組成了完整生產(chǎn)線，包括殺菌/沖洗/灌裝/壓蓋一體機、收縮套標(biāo)機、電子驗瓶機和熱縮膜包裝機等。在密閉的灌裝間內(nèi)，殺菌/灌裝/壓蓋一體機高速滅菌運行。濟南百事想要給消費者提供口味最佳的碳酸飲料，灌裝技術(shù)必須以此目的為出發(fā)點，確保飲料的口味。在一個滅菌艙內(nèi)創(chuàng)造一個商業(yè)無菌灌裝環(huán)境是一種途徑。
    另一方面，濟南百事革新性的摒棄了舊式的安全繼電器設(shè)備，系統(tǒng)中使用了具有故障安全功能的安全PLC和PROFIsafe安全總線，安全PLC帶有分布式安全外圍設(shè)備，可以靈活設(shè)置優(yōu)化安全區(qū)域，并通過PROFIsafe保護人員和機器：“我們選擇系統(tǒng)的標(biāo)準，一方面是安全最大化，停產(chǎn)最小化，另一方面是在出現(xiàn)緊急制動時，將對產(chǎn)量的影響降至最低。這是百事中國首次引入PROFIsafe這種先進技術(shù)?！?BR>   “具體的改善首先是系統(tǒng)通訊更加方便了，現(xiàn)在所有結(jié)點的信號都能夠通過每一個安全點在系統(tǒng)中得到反應(yīng)，各點狀態(tài)在系統(tǒng)中得到了很明顯的體現(xiàn)。打開安全鎖時在屏幕上很容易查看到它的狀態(tài)，關(guān)閉以后的復(fù)位也更加高效。安全產(chǎn)品與其它產(chǎn)品的通訊十分順暢?！崩钕壬忉屨f，“有了PROFIsafe，標(biāo)準功能和安全功能就可以用同一個PLC來實現(xiàn)。這使得我們同時擁有了標(biāo)準技術(shù)和靈活的新型安全技術(shù)。只要懂得編程知識，安全功能和標(biāo)準功能的程序可以由同一個人來編制，這大大減少了設(shè)計和試運營所用的時間。另外，復(fù)雜的硬件設(shè)備和配線如今也不再需要。安全切斷不再通過線路硬性完成，而是根據(jù)需要來進行編程，提供了極大便利?！?BR>    在日常的操作中，PROFIsafe使用標(biāo)準PROFIBUS設(shè)備用于與安全相關(guān)的通信，操作員幾乎感覺不到PROFIsafe的存在，然而PROFIsafe卻一直默默的隨時待命，關(guān)鍵時刻一顯身手保障人員安全。自動化的殺菌/灌裝/壓蓋一體機對安全要求很高，因為人與機器就在傳送帶旁工作。使用光幕，開關(guān)，緊急制動按鈕等設(shè)備可以確保人和機器的安全。只有分布式的，易于編程的安全技術(shù)能在安全車間內(nèi)實現(xiàn)靈活而高效的安全策略。比如，這種技術(shù)允許在單個區(qū)域關(guān)閉停產(chǎn)。在這種模式下，某一局部的停產(chǎn)不會影響整體的生產(chǎn)計劃。由于線纜距離減短，安全技術(shù)與PLC的分布連接所需時間大大減少，另外由于取消了復(fù)雜的硬件設(shè)備，系統(tǒng)所需空間也減少了。

“藍色可樂”的綠色生產(chǎn)
    藍色是百事可樂和西門子共同的標(biāo)志顏色，藍天、大海、地球、宇宙，藍色帶給人們諸多美好感覺，濟南百事延續(xù)了百事的藍色風(fēng)潮，并將綠色生產(chǎn)與之交相輝映。走進百事，隨時值冬季卻感受到一股綠色的氣息，良好的工廠環(huán)境和有條不紊的操作秩序交相輝映，工廠的運載工具普遍使用電瓶車，既減少了對環(huán)境的污染，又節(jié)省了大量運輸成本。
    濟南百事生產(chǎn)線全線電機使用變頻控制，實現(xiàn)了優(yōu)化控制，生產(chǎn)線用水實現(xiàn)了有效回收，節(jié)水型設(shè)計有效地控制了在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生不必要的浪費。工廠通過變頻調(diào)節(jié)，提高了空壓系統(tǒng)的效率，節(jié)約了能源，空壓機的負載率達到90%。生產(chǎn)線中的高壓清洗站，通過高壓的調(diào)節(jié)噴射，有效地實現(xiàn)了清潔，同時又節(jié)約了大量的生產(chǎn)用水。
    綠色生產(chǎn)與人員的高效直接相關(guān)，目前工廠員工200余人，配備電氣維修人員5名，是百事中國同等規(guī)模工廠中最少的。李先生回顧說：“剛剛建廠時最大的問題是我們對控制系統(tǒng)的認識不夠，低估了它的能力。由于沒有認識到整個S7控制系統(tǒng)的先進性，在處理問題、解決問題方面遇到過一些難題，隨著人員對系統(tǒng)的熟悉和掌握，所有問題都迎刃而解。我曾經(jīng)接觸過眾多其它品牌的PLC，從開發(fā)者角度來講，西門子PLC給編程者的環(huán)境更友好，更容易開發(fā)出設(shè)想的結(jié)果。這完全符合我們選擇西門子產(chǎn)品的初衷，包裝機械領(lǐng)域一流的制造商都選用西門子的產(chǎn)品。系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性很強，在線控制精度高，耐得住高溫清洗和潮濕環(huán)境，5年運作中沒有出現(xiàn)系統(tǒng)性的故障，程序紊亂、程序丟失、控制失靈在我們這里都沒有出現(xiàn)。有了穩(wěn)定性這個首當(dāng)其沖的特點，系統(tǒng)還具備成熟度、兼容性高，使用起來比較放心，整個供應(yīng)和服務(wù)更讓人安心?！?/FONT>