甜味剂乙醇，糖混合物

巴西最大的糖生产商之一将其甘蔗作物加工成可消费的糖和燃料乙醇，同时共同发电供内部使用并出售给电网。在当前燃料市场处于高位的情况下，该公司面临的挑战是在不进行大量新资本投资的情况下，提高其生产能力和酒精产量，以满足全球对乙醇不断增长的需求。

布兰登·亨宁，通用发那科二零零八年九月一日

巴西最大的糖生产商之一将其甘蔗作物加工成可消费的糖和燃料乙醇，同时共同发电供内部使用并出售给电网。在当前燃料市场处于高位的情况下，该公司面临的挑战是在不进行大量新资本投资的情况下，提高其生产能力和酒精产量，以满足全球对乙醇不断增长的需求。(考虑到巴西乙醇生产的激烈竞争，该公司要求不具名。)

工业扩张的最大动机是出口市场上糖的价格上涨，以及灵活燃料汽车发动机技术的发展，在这种技术中，酒精可以单独使用，也可以与汽油以任何比例混合使用。目前在巴西，90%的新车都使用弹性燃料发动机，乙醇约占汽车燃料供应的20%。巴西销售的汽油通常是由20%的乙醇和80%的汽油混合而成，但灵活燃料发动机可以使用0%至100%的混合燃料。

巴西的大部分乙醇都是由糖通过酵母驱动的发酵和蒸馏过程制成的。与美国生产的玉米乙醇相比，这一过程所需要的能量更少。因此，巴西乙醇产生的能量是生产乙醇所用能量的8.2倍，而类似的玉米乙醇燃料的能量为1.5倍。

甘蔗是用人工或机械收割的，然后用特制的卡车运往全国各地的数百家酿酒厂。酿酒厂通常由位于产地附近的大农场或农场财团拥有和经营，这些农场大多位于圣保罗州。

在磨坊里，甘蔗被辊压以提取汁液，留下一种叫做甘蔗渣的纤维残留物。然后用酵母发酵果汁，将蔗糖分解成一氧化碳₂还有乙醇，蒸馏后得到水合乙醇。燃烧甘蔗渣会产生用于蒸馏和干燥的热量，甚至还会产生供工厂自己使用或出售给公用事业公司的电力。

战略自动化

虽然大多数糖生产商的商业策略是建立额外的新工厂来满足增长，但该公司非常有兴趣在现有的工厂中保持高水平的技术，以提高现有的资产效率。该公司认为，改进过程自动化将减少停机时间，同时提高质量、一致性和盈利能力。管理层还希望能够跟踪其产品的谱系，从原材料到批处理的计划执行，以及监控和分析批效率和变化。

公司保持低成本的最有效方法之一是监测和严格控制整体设备效率(OEE)。因此，该公司的增强自动化之路始于GE发那科的Proficy Plant Applications效率模块在甘蔗接收和压榨的一个站点的试点。

该模块提供了关键因素的全面视图，包括设备停机时间，数量和事件序列。如果应用得当，它可以提供详细的实时报告，以支持使用相同的设备、人员和材料增加生产吞吐量。

在决定何时以及如何在其他两个地点实施之前，试点在一个工厂开始作为测试。随着5月至11月种植和加工季节的推进，新系统帮助控制了问题停机时间，从而提高了整体产量。因此，根据这些初步结果，试点迅速扩大到三个地点。

随着系统部署数量的增加，实现深度也在增加。Proficy Plant Applications批量执行模块被添加到发酵操作区域。这个实用程序帮助管理遵循ISA S88指导方针的食谱，以保护知识产权。S88标准定义了一组通用的模型和术语，用于描述和定义批量生产系统。

除了工厂应用模块，该公司还安装了Proficy Portal和Proficy history，包含10,000个标签和30个客户端。扩展的系统还包括Proficy HMI/SCADA simplicity, PACSystems控制器，系列90-30 plc和Genius块也是自动化系统的一部分。Proficy的开放式架构允许这些产品根据需要与公司现有的ERP系统进行交互。

该项目由系统集成商STI加拿大和STI巴西的一个团队分几个阶段实施。第一阶段替换了现有MES解决方案的一些管理报告和质量/实验室特性，并带来了包括受控停机时间和质量控制在内的目标效益。

控制系统迁移

在公司开始试点之前，操作控制平台是一个定制开发的解决方案，已经存在了大约四年。管理层对它不能提供所需的数据速度和可用性感到失望，因此他们决定寻找另一个MES。

当公司经理们开始编制一份业务需求清单时，有几项需求很快被认为是至关重要的，并被排到了首位。所有人都同意避免计划外停机是最关键的。工厂全天候运转，即使中断30分钟，也会对月产量产生重大影响。深入研究性能数据，很明显，磨床是大多数停机问题开始的地方。在这里，甘蔗被磨碎，榨汁。从那里，果汁可以用作成品糖或乙醇的原料。

决定每道工序投入多少取决于成品的当前市场状况。价格波动通常不会剧烈到足以推动每日甚至每周的变化，但生产调度人员可以在每个生产季节改变两到三次分配。由于该公司从这两种工艺中都能产生收入，因此它比只生产乙醇的竞争对手有更多的选择。新的控制系统有助于支持这种灵活性，促进所需的变化，以创造最有利的平衡。

乙醇是非常有利可图的。目前，糖是大规模商业乙醇生产最有效和最具成本效益的原料，巴西拥有世界上最大的甘蔗作物。随着全球需求的增长，巴西的生产商在创新技术上投入了大量资金，以降低生产成本。就在1980年，生产一加仑乙醇的成本还超过2.5美元。现在，由于技术的进步，一加仑汽油的成本仅为0.75美元，对工艺改进的研究应该会找到进一步降低成本的方法。

但这个故事不只是关于乙醇。在糖方面也有替代品。同样的原料可以制成不同等级的糖，每一种都有自己的市场价格。今天，这个过程的结束是将所有等级混合在一起，然后根据不同质量的百分比出售。

工程师们正在研究如何使用工厂应用平台来控制生产过程，以便根据不同的等级将成品分离到不同的筒仓中，这最终将允许调度人员根据市场需求生产特定的等级。