5.2啤酒行業(yè)
啤酒行業(yè)的特點(diǎn)是工廠的能力可大可小，變化很大。小啤酒廠的規(guī)模約為每年生產(chǎn)20萬(wàn)升啤酒，即40萬(wàn)瓶0.5升的啤酒;而德國(guó)最大的啤酒廠每年可生產(chǎn)約5億升啤酒，還有跨國(guó)的高達(dá)10億升/年的啤酒廠，有些啤酒廠的生產(chǎn)能力甚至超過(guò)這個(gè)數(shù)字。酒廠規(guī)模對(duì)自動(dòng)化和MES的需求也發(fā)生了相應(yīng)變化。在型小啤酒廠，一般只有釀造廠房和一些清洗設(shè)備作為“自動(dòng)化孤島”而自動(dòng)運(yùn)行。起步的產(chǎn)量約為1千萬(wàn)升/年，啤酒廠用一套完全集成的自動(dòng)化解決方案控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。大型啤酒廠則完全依靠生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，由中央控制室監(jiān)視。
MES的主要功能是保證質(zhì)量，生產(chǎn)調(diào)度支持，包括物流和庫(kù)存的數(shù)據(jù)，并用產(chǎn)品質(zhì)量和效益評(píng)估生產(chǎn)。
MES系統(tǒng)的核心功能是面向目標(biāo)的生產(chǎn)支持。專有系統(tǒng)超出辦公軟件產(chǎn)品范圍的情況，通?？梢栽谀戤a(chǎn)量5千萬(wàn)升的啤酒廠中找到。釀造業(yè)一直都在考慮大型化和國(guó)際化的運(yùn)營(yíng)模式，對(duì)不同工廠選定的性能指標(biāo)進(jìn)行比較也變得越來(lái)越重要。而MES正好能夠提供這些性能指標(biāo)。
生產(chǎn)企業(yè)的內(nèi)部設(shè)施主要分成兩個(gè)區(qū)域，分別是釀造和裝瓶，即啤酒原漿的生成和各種瓶子的灌裝，最后成為準(zhǔn)備銷售的啤酒。這兩個(gè)區(qū)域是不同的部門，需要不同MES功能。下面的敘述著重于生成過(guò)程，即釀造部分。
5.2.1典型運(yùn)行的一般描述
啤酒的準(zhǔn)備部分分成四個(gè)過(guò)程單元：
● 筒倉(cāng)區(qū)域=原料儲(chǔ)存;
● 釀造廠房=麥汁準(zhǔn)備;
● 發(fā)酵酒窖=發(fā)酵過(guò)程;
● 過(guò)濾啤酒=啤酒過(guò)濾，準(zhǔn)備裝瓶。
在大多數(shù)情況下，所用的原料是麥芽和啤酒花。酵母在生產(chǎn)過(guò)程中生成并再產(chǎn)。消耗的材料是清潔劑和助濾劑。副產(chǎn)品包括酒糟，酵母和助濾劑。
由于完整的釀造過(guò)程需要約4周時(shí)間，為了保證必要的生產(chǎn)時(shí)間，銷售需要進(jìn)行相應(yīng)地預(yù)測(cè)。
原料的質(zhì)量變化和市場(chǎng)的口味變化，需要產(chǎn)品不斷創(chuàng)新以及靈活的配方管理。這個(gè)功能通常在控制系統(tǒng)級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)。配方在單元級(jí)或設(shè)備級(jí)上定義。廠級(jí)或通用配方已不太常見(jiàn)，偶爾存在于制造的說(shuō)明書(shū)上。從80年代以后，啤酒廠已普遍采用在控制系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)配方。
各個(gè)過(guò)程工位的生產(chǎn)調(diào)度：
筒倉(cāng)區(qū)
a)從ERP系統(tǒng)得到原材料的采購(gòu)規(guī)劃;
b)在ERP內(nèi)發(fā)貼，或在集成環(huán)境下，通過(guò)MES反饋給ERP;
c)庫(kù)存水平和消耗，從MES反饋到ERP。
釀酒廠
a) 規(guī)劃時(shí)限：1個(gè)星期;
b)相對(duì)較少的變化(大約1 - 10);
c)按釀造線規(guī)劃釀造過(guò)程(圖8)。
圖 8:使用罐調(diào)度支持調(diào)度功能
d)發(fā)酵窖(下一階段)的容量決定了同一釀造的順序號(hào);
e)為規(guī)劃輸入?yún)?shù)(圖9)
圖 9: 在MES中自動(dòng)關(guān)聯(lián)資源和過(guò)程執(zhí)行
-發(fā)酵窖中的目前液位;填補(bǔ)發(fā)酵窖中丟失容量。
- 根據(jù)選擇釀造的品種，預(yù)測(cè)長(zhǎng)期銷售。這決定了這種釀造類型要生產(chǎn)的數(shù)量。作為規(guī)劃的一部分，還要把該總量分成為多個(gè)批次(啤酒)。
- 計(jì)劃的不確定性是由于釀造生成與成品啤酒銷售要有2?4星期的延遲。
發(fā)酵酒窖
a)酒罐的灌裝是按釀造規(guī)劃決定的。
b)1?4周的批次時(shí)間。
c)酒罐的排空是由過(guò)濾規(guī)劃決定的。
d)在發(fā)酵窖中其余的工作(酵母培養(yǎng)，清洗)作為每周調(diào)度的一部分執(zhí)行。
成品啤酒裝瓶的過(guò)濾和交付
a)規(guī)劃時(shí)限為2至3天。
b)相對(duì)高的品種數(shù)量(約為5 – 50種)。
c)裝瓶要快速適應(yīng)規(guī)劃的變更。
d)裝瓶的典型緩沖時(shí)間小于1天。
生產(chǎn)調(diào)度主要由工廠和設(shè)備的可用性決定，而不是由原材料調(diào)度。
人員規(guī)劃
這項(xiàng)工作與所提的能力要求差不多。因此，每個(gè)班次的人員規(guī)劃要有足夠的人數(shù)。這可以通過(guò)簡(jiǎn)單的列表完成。
生產(chǎn)準(zhǔn)備要求：
a)原材料供應(yīng)是ERP系統(tǒng)的責(zé)任。
b)所需設(shè)備單元和路線的選擇與分配。
c)檢查批次(質(zhì)量發(fā)布)以及設(shè)備(清洗)的必要狀態(tài)。
d)考慮了從過(guò)程控制系統(tǒng)或MES得到的當(dāng)前過(guò)程狀態(tài)后，對(duì)下一個(gè)處理步驟提出要求。
生產(chǎn)執(zhí)行要求：
a)自動(dòng)化過(guò)程的監(jiān)視。
b)為手動(dòng)任務(wù)描述完成工作流程。
c)在MES中獲得生產(chǎn)和消費(fèi)量數(shù)據(jù)。
d)觸發(fā)所需樣品的收集和質(zhì)量保證的分析。
e)根據(jù)質(zhì)量結(jié)果，為進(jìn)一步的處理阻止或釋放批次。
f)在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)請(qǐng)求清洗。
生產(chǎn)評(píng)估要求：
a)從該過(guò)程控制系統(tǒng)獲得批處理數(shù)據(jù)。
b)合并所有相關(guān)的數(shù)據(jù)(DCS，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，手動(dòng)收集)。
c)根據(jù)規(guī)范檢查選擇的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
d)對(duì)與目標(biāo)值產(chǎn)生偏差的批次進(jìn)行快速檢查。這有助于對(duì)生產(chǎn)問(wèn)題的識(shí)別。
e)對(duì)沒(méi)有產(chǎn)生缺陷批次的百分比評(píng)估。
f)根據(jù)有限數(shù)量的性能指標(biāo)，評(píng)估生產(chǎn)目標(biāo)。
g)用驗(yàn)證的收集數(shù)據(jù)，評(píng)估生產(chǎn)批次的管理。
h)可能需修正所有收集數(shù)據(jù)，其中包括自動(dòng)收集的數(shù)據(jù)。當(dāng)把數(shù)據(jù)導(dǎo)出到ERP系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致無(wú)用和引起問(wèn)題。
5.2.2由MES功能支持運(yùn)行
資源管理
定義管理
詳細(xì)調(diào)度
分派
執(zhí)行管理
數(shù)據(jù)收集
跟蹤
分析
雖然本文介紹的是啤酒行業(yè)，但也適用于類似的食品和飲料行業(yè)。
