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案例研究

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通过使用罗克韦尔软件模型预测控制解决方案,北欧乳制品生产商的牛奶生产工厂提高生产能力并降低成本

奶基成分供应商因严格的酪蛋白酸盐生产控制而受益

挑战

  • 为了提高酪蛋白酸盐生产线干燥机的综合效率。

解决方案

  • 对三台干燥机及其他影响水分含量的过程因素进行评估。
  • 使用罗克韦尔软件模型预测控制 (MPC) 解决方案加强过程控制 ,使水分含量保持一致。
  • 使用罗克韦尔软件模型预测控制 (MPC) 解决方案加强过程控制 ,使水分含量保持一致。

成果

  • 质量差异降低高达 42%
  • 平均水分含量增加 0.12-0.38%
  • 产量提高 6-15.8%

关注环境和资源效率

与以前相比,现在的制造商更需要审查自己的生产工厂,并找到提高效率和保持利润率的方法。通过优化制造过程,企业不但可以减少制造产品所消耗的能源和资源,还可以保持消费者所期望的稳定品质。

北欧一家乳制品生产商,同时也是由 8000 多家牛奶生产商组成的大型合作团体,堪称乳制品行业的佼佼者。在一个多世纪的发展历程中,该企业一直致力于将运营对环境的影响降至最低,并对资源进行有效利用。

上述工厂是向全球食品和饮料生产商提供奶基成分的主要供应商,它是该企业拥有和运营的六个生产工厂之一。该工厂每年可以处理约 50 万吨牛奶,同时生产超 6.3 万吨乳清蛋白浓缩物,超 1.4 万吨酪蛋白酸盐,600 吨水解蛋白以及超 1000 吨乳矿物质。

通过增加酪蛋白酸盐中的水分含量来降低能耗并提高产量

酪蛋白酸盐是一种用于制造塑料、粘合剂和某些奶酪及其他食品的乳蛋白,通常以粉状固体形式交付客户。管理层希望酪蛋白酸盐生产线的运营能够更加高效和稳定。

在酪蛋白酸盐的生产过程中,必须将产品干燥成粉状。这一过程需要通过三台工业塔式干燥机来完成。政府法规明确了用于检验酪蛋白酸盐质量的特定水分含量。如果企业将产品烘干至超出规定最低标准,则粉末的重量会减轻。由于酪蛋白酸盐是按重量销售的,因此必须使用更多的原材料来完成订单,同时,由于干燥机的运行时间延长,能源成本也会随之增加。

乳制品生产商必须严格控制干燥过程,以保证始终符合政府法规。如果粉末未干燥至最低要求,则无法出售,为了达到标准并避免浪费,该企业不得不延长干燥机的运行时间。这些问题消耗了大量能源,最终对产品产量造成影响。因此,优化干燥过程控制成为该企业的首要问题。

该企业的技术经理表示:“我们只需确保干燥机的运行时间恰好能够抽出适量水分,就可以显著提高利润率。因此,我们需要更好地识别当前过程控制系统的低效领域,并想办法做出重大改进。”

该企业希望找到一种解决方案,在提高每条生产线产能的同时,保持产品质量并降低能耗。
需要实现以下目标:
  • 减小产品质量差异
  • 提高平均水分含量
  • 增加产量
  • 减少/消除不合格产品或返工
…我们需要更好地识别当前过程控制系统的低效领域,并想办法做出重大改进。

罗克韦尔软件提升产能,降低成本

通过与罗克韦尔软件合作,该企业提高了酪蛋白酸盐生产线干燥机的综合效率。对三台干燥机及其他影响水分含量的过程因素进行了评估。通过使用罗克韦尔软件模型预测控制 (MPC) 解决方案,过程控制得以加强,有助于使水分含量保持一致,进而优化生产线产能和资源消耗。

罗克韦尔软件建议使用闭环水分控制应用程序更好地管理产品水分。他们在 Pavilion8 模块化软件平台的基础上设计、开发和部署了一款基于预测模型的控制解决方案。通过向整个生产线提供传感器数据,基于模型的控件可以使用这些数据使生产线作出预测性响应,从而显著减小水分差异,提高干燥机产量,并减少干燥酪蛋白所需的能源。

干燥机用 MPC 解决方案:

  • 直接对固体干扰(根据生产线密度计进行推断)和环境条件的变化做出反应。这样可以干燥更多的酪蛋白酸盐固体进料,从而提高粉末产量。

  • 利用 Soft Sensors® 进行线上推断式粉末水分(质量)测量,从而增加实时控制反馈的频率。

  • 在保证较高平均水分和产量的情况下稳定生产。

  • 直接控制粉末通过量,并通过改进工艺来提升产能,从而再次提高产量。

工厂通过将 MPC 解决方案应用于酪蛋白酸盐生产线(3 个喷雾塔),取得了如下成果:

  • 质量差异降低高达 42%

  • 平均水分含量增加 0.12-0.38%、

  • 产量提高 6-15.8%

该北欧牛奶生产商已在所有配料工厂中成功部署了 19 款 Pavilion8 MPC 应用程序。

该乳制品生产商的技术经理表示:“借助罗克韦尔自动化的理论和基于模型的过程控制工具,我们获得了在当下困难的经济环境中保持生产力和盈利能力所需的竞争优势。罗克韦尔自动化兑现了他们的承诺。”

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