Nhà máy Baltika tích hợp dây truyền sản xuất bia tự động với giải pháp phần mềm MES của Invensys 

Giới thiệu
Với hơn 200 năm lịch sử trong sản xuất bia, lĩnh vực sản xuất bia được coi là một trong những lĩnh vực có tốc độ phát triển thương mại nhanh nhất quốc gia. Tập đoàn Carlsberg đã nhanh chóng nhận thấy rằng công việc sản xuất bia tại Nga là một ngành kinh doanh mang lại lợi nhuận và đã đầu tư vào nhà máy sản xuất bia Baltika, một trong những nơi sản xuất lâu đời nhất nước Nga.
Để duy trì cạnh tranh và giữ được lợi nhuận, Baltika đã được đánh giá hiện trạng dây truyền sản xuất năm 2007 và quyết định đầu tư một giải pháp mới giúp cải thiện quá trình sản xuất tự động va tăng khả năng sinh lời trong thời gian hoạt động. Nhờ sự kết hợp với công ty mẹ là tập đoàn Carlsberg, đội ngũ quản lý sản xuất của Beltika quyết định tiêu chuẩn hóa toàn bộ công ty và hệ thống IT trong sản xuất trên phần mềm Wonderware MES từ Invensys Operation Management. Quyết định của công ty không chỉ dựa trên các công nghệ tiên tiến được tích hợp trong giải pháp Wonderware MES, mà còn dựa trên kinh nghiệm và danh tiếng của thương hiệu Wonderware đã thành công trong cung cấp giải pháp cho các nhà máy bia khác trên toàn thế giới.
St. Peetersburg, Russia – Beer là một trong những đồ uống lâu đời nhất kể từ thế kỷ thứ 6 trở lại đây. Ngày nay mức độ phổ biến của thứ đồ uống này tiếp tục với hơn 133 triệu lít bán trên toàn thế giới mỗi năm. Một quá trình lên men đơn giản của hỗn hợp nước, lúa mạch và cây hoa bia đã mang lại 259 tỉ USD, và hầu như bất kỳ quốc gia nào trên thế giới đều đầu tư vào làm thứ đồ uống này.
Baltika đưa yêu cầu hệ thống thiết kế thông số rất riêng biệt cho giải pháp phần mềm bao gồm một module, một môi trường có thể điều chỉnh để cho phép công ty mở rộng khả năng sản xuất để giữ được thị phần mong muốn. Giải pháp tự động hóa cũng được cung cấp với một kiến trúc mở mà có thể rễ ràng tích hợp với các hệ thống hiện tại và tương lai, vẫn đảm bảo chi ví vận hành bảo dưỡng và kỹ thuật ở mức thấp nhất có thể.
“Giải pháp toàn diện trong Invensys MES đã mang đến sự cải thiện đáng kể trong hệ thống điều khiển quá trình chính xác của chúng ta. Cho phép người vận hành theo dõi quá trình sản xuất trong thời gian thực và nhanh chóng phản ứng lại với các tình huống bất thường xảy ra.”

Mục tiêu
• Dây truyền sản xuất bia đòi hỏi giải pháp phần mềm tự động hóa dạng module mà cho phép đội ngũ quản lý quá trình sản xuất có thể điều chỉnh hệ thống để đạt được yêu cầu về sản xuất trong tương lai.
• Cắt giảm chi phí và tăng cường hiệu quả hoạt động của thiết bị, giảm thiểu tổn thất nguyên lieu, giảm chi phí sản xuất và có chuỗi cung cấp tốt hơn cho các nhà phân phối.
Challenges (Thách thức)
• Phải đảm bảo rằng giải pháp phần mềm tự động hóa mới có khả năng tích hợp một cách hiệu quả các phần cứng và phần mềm hiện có trong khi vẫn tăng cường hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống.
• Bởi vì việc giám sát việc cung cấp chính xác các thành phần là yếu tố quan trọng để duy trì chất lượng bia sản xuất ra, các giải pháp phần mềm trước đây chưa thực hiện được.
• Tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế, giảm chi phí trang thiết bị cho hoạt động sản xuất là ưu tiên số một cho bất cứ phần mềm ứng dụng mới nào.
Giải pháp và sản phẩm (Solutions and products)
• Wonderware Equipment Operations Module
• Wonderware InTouch HMI
• Wonderware MES/Performance
• Wonderware Information Server
• Wonderware System Platform
Kết quả (Result)
• Đã giảm được 8% năng lượng sử dụng trong quá trình sản xuất, và cho phép Baltika có chi phí hoạt động tổng thể thấp hơn.
• Giảm 5% mức tiêu thụ hơi trong quá trình sản xuất bia.
• Chi phí cho nguyên vật liệu cũng giảm tới 1,8% trên năm
• Bây giờ Baltika có thể xác định chính xác tổn thất trên mỗi mẻ và đã giảm được 0.56 % tổn thất trong khâu triết xuất.
Làm việc với công ty Vent một nhà tích hợp hệ thống đã được Wonderware chứng nhận, việc thực hiện giải pháp bắt đầu năm 2007 tại nhà máy Samara của Baltika. Giải pháp Invensys được cài đặt bao gồm Wonderware Intouch HMI cho việc mô phỏng quá trình, Wonderware Equipment Operations Module cho việc thu thập và vẽ đồ thị, Wonderware Information Server cho phép thực hiện truy cập dữ liệu giải rộng, và Wonderware MES/ phần mềm thực hiện thu thập, theo dõi và giao tiếp với thiết bị thời gian thực và thông tin hiệu quả KPIs. Nền tảng của những công nghệ mạnh mẽ này từ Invensys là hệ thống Wonderware System Platform, mà đã được cung cấp cho Baltika với một platform đơn và có thể mở rộng cho toàn hệ thống SCADA, giao diện giám sát HMI và ứng dụng MES được yêu cầu bởi công ty.
“ Trước khi sử dụng giải pháp của Invensys MES, Baltika đã sử dụng hệ thống truyền thống cho việc thu thập và xử lý dữ liệu”, ông Yuriy Chentyrev giám đốc vận hành ở baltika cho biết. “ tất cả dữ liệu hệ thống được nhập thủ công vào MS Excel hay phần mêm cơ sở dữ liệu Monolit, và cần thêm thời gian để xử lý số liệu và rễ nhầm lẫn. Dữ liệu sau đó được đưa vào các bảng tính để đưa ra báo cáo phân tích dữ liệu và sản xuất phục vụ quản lý, nhưng nó không phải lúc nào cũng chính xác. Baltika thật sự cần một phương pháp chính xác hơn để quản lý dữ liệu chi tiết về hoạt động của nhà máy và thống sản phẩm bia cuối cùng.
Phần mềm Invensys nâng cao độ chính xác của nhà máy Bia.
Để khắc phục những thiếu sót của hệ thống quản lý sản xuất tùy chỉnh trước, mục tiêu của Baltika cho giải pháp của Invensys là giảm thiểu tổng chi phí lao động, cải thiện thời gian báo cáo phân tích thông tin, tạo điều kiện để tạo ra các quyết định nhanh hơn và nâng cao độ tin cậy của dữ liệu thâu tóm quá trình sản xuất chi tiết và sản phẩm cuối cùng.
Phạm vi của Dự án dựa trên giải pháp Invensys bao gồm tích hợp thành công hệ thống MES với hệ thống điều khiển quá trình ProLeiT hiện tại của nhà máy bia cũng như các hệ thống điều khiển khác cái mà quản lý các các dòng máy của Baltika từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Giai đoạn đầu tiên nhắm mục tiêu vào một vài chức năng điều hành và thực hiện bao gồm hệ thống điều khiển giám sát của nhà máy để ấn định thời gian chết và khả năng phân tích hiệu quả cho xưởng làm đầy.
Giải pháp cũng là để quản lý phả hệ và chức năng truy xuất nguốn gốc cho quá trình sản xuất và cơ sở dữ liệu công nghiệp cho quá trình lưu trữ dữ liệu. Ngoài ra, một cổng Web có thể được thiết lập để xuất báo cáo cái mà có thể truy cập trên toàn công ty.
Phạm vi hoạt động của các trang thiết bị được quản lý bởi phần mềm Wonderware là tương đối rộng và bao gồm phòng thí nghiệm sản phẩm, thang máy và nhà kho, cũng như các xưởng chuẩn bị mạch nha, làm xôi, sản xuất và lọc bia. Tóm lại, có hơn 200 phần thiết bị cần thiết sử dụng giải pháp Invensys.
Để cung cấp trực quan sâu rộng về toàn bộ các hoạt động sản xuất bia, thì Wonderware InTouch là phần mềm cho sự lựa chọn. Wonderware InTouch cung cấp cho nhà máy Baltika tầm nhìn theo thời gian thực của quá trình sản xuất để đảm bảo rằng tất cả các hệ thống được đặt ở mức tối ưu. Màn hình Wonderware InTouch tại mỗi trạm điều hành đều cugn cấp một trực quan đồ họa tinh vi hiển thị chi tiết tình trạng hoạt động trong suốt quá trình sản xuất, từ khâu sản xuất cho đến khâu đóng gói.
Wonderware InTouch cũng cung cấp những tính năng cái mà không có sẵn để quản lý điều hành bởi hệ thống cao hơn bao gồm đồ họa độ phân giải độc lập và các biểu tượng thông minh tạo ra khả năng tương tác trực tiếp với hệ thống xử lý. Công nghệ này cũng bao gồm kịch bản phức tạp để mở rộng và tùy chỉnh các ứng dụng cho những yêu cầu đặc biệt của công ty, báo động phân phối theo thời gian thực với sự nhìn nhận lịch sử cho việc phân tích, xây dựng và xu hương báo cáo và phân tích theo thời gian thực về sự tính hiệu quả của quá trình điều hành.
Không chỉ có quản lý của nhà máy ở Samara có thể truy cập vào dữ liệu quan trọng của quá trình sản xuất mà ngay cả các giám đốc điều hành ở trụ sử chính tại St. Petersberg cũng có thể làm được điều đó. Sử dụng Wonderware Information Server, người ra quyết định trong toàn công ty có thể nhanh chóng đạt được tầm nhìn đến hoạt động điều hành sản xuất thông qua các báo cáo Web được tạo ra trên Wonderware Information Server. Khi một máy chủ Web được tích hợp, Wonderware Information Server giúp đơn giản hóa thông tin của các hoạt động điều hành tổ chức và di chuyển cho việc sử dụng chéo tất cả các chức năng trong tổ chức của Baltika.
Baltika cũng sử dụng Wonderware Equipment Operations Module để thu thập các dữ liệu trong quá trình theo thời gian thực và cung cấp các báo cáo dữ liệu chi tiết hàng loạt cho việc phân tích. Với Wonderware Equipment Operations Module, Baltika có thể theo dõi từng nguyên liệu tươi được sử dụng trong quá trình sản xuất Bia.
Phần mềm này cũng thu thập được hồ sơ truy xuất nguồn gốc cái mà có khả năng phúc đáp nhanh lẹ từ điều hành nhà máy đến việc thu hồi sản phẩm. Ngoài ra, hệ thống quản lý công thức của phần mềm giúp cho các nhà sản xuất bia có thể kiểm soát được nguyên liệu theo một cách chính xác hơn và cung cấp phả hệ phát triển sản phẩm cái mà tạo ra khả năng cho các công ty có thể theo dõi được các vấn đề quay trở lại với nguồn gốc xuất sứ nếu cần thiết.
Kết hợp với Wonderware System Platform, một nền tảng phần mềm công nghiệp toàn diện cho SCADA, HMI và các ứng dụng MES, Wonderware Equipment Operations Module cung cấp sự quản lý dữ liệu toàn diện và tương tác liền mạch với Wonderware InTouch HMI và các hệ thống trực quan tầng nhà máy khác.
“Giải pháp MES Invensys toàn diện đã cung cấp một sự gia tăng đáng kể tính chính xác của hệ thống kiểm soát quá trình của Baltika cho phép các nhà điều hành nhà máy có thể giám sát các dây truyền sản xuất theo thời gian thực và phản ứng một cách nhanh chóng với những bất thường có thể xảy ra “, Chentyrev nói. “Việc thực hiện các giải pháp Invensys cũng cung cấp cho Baltika một mức độ cao hơn trong việc truy xuất nguồn gốc dựa trên dữ liệu chính xác theo thời gian thực. Hệ thống MES Invensys hiện tại đã trở thành một công cụ hiệu quả để phản ứng một cách kịp thời với những thay đổi về các chỉ tiêu chất lượng hoặc là tiết lộ những những thiếu sót còn ẩn dấu cái mà có thể dẫn đến việc thất thoát sản phẩm hoặc là tắt đột ngột các thiết bị.”
Với phần mềm Wonderware MES/Performance Baltika có thể thực hiện việc kiểm soát nhà máy và sử dụng các nguyên liệu tươi cũng như cung cấp phân tích thời gian chết một cách chi tiết cho việc sử dụng tài sản một cách tốt hơn. Baltika cũng đã đạt được sự gia tăng đáng kể trong năng suất và hiệu suất nhà máy thông qua giám sát và báo cáo OEE (Hiệu quả thiết bị tổng thể). Các sự kiện sản xuất có thể được điều chỉnh và kiểm soát tại mức độ sản xuất và công ty có thể tính toán một cách tốt hơn lượng nguyên liệu mất mát theo thời gian thực thông qua các lô sản phẩm.
“Baltika cũng đã cải thiện rất nhiều khả năng tiếp cận của mình tới các hoạt động bảo trì đã lên kế hoạch”, Chentyrev nói. “Trước khi có các giả pháp phần mềm Invensys MES software, ban quản trị phải giữ giấy tờ liên quan đến các sự cố thời gian chết của từng cơ sở khác nhau. Bây giờ các nhà điều hành có thể dựa trên các biểu đồ Pareto chính xác hơn và dữ liệu thống kê máy móc cái mà cải thiện một cách đáng kể các hoạt động điều hành quản lý bảo trì của Baltika’s. Ngoài ra, bằng việc ghi lại tất cả các sự kiện sản xuất và số liệu thống kê máy, Baltika có thể xác định tự động nguyên nhân gây ra việc tắt dây truyền sản xuất đột ngột.”
“Baltika cũng đã cải thiện rất nhiều khả năng tiếp cận của mình tới các hoạt động bảo trì đã lên kế hoạch”, Chentyrev nói. “Trước khi có các giả pháp phần mềm Invensys MES software, ban quản trị phải giữ giấy tờ liên quan đến các sự cố thời gian chết của từng cơ sở khác nhau. Bây giờ các nhà điều hành có thể dựa trên các biểu đồ Pareto chính xác hơn và dữ liệu thống kê máy móc cái mà cải thiện một cách đáng kể các hoạt động điều hành quản lý bảo trì của Baltika’s. Ngoài ra, bằng việc ghi lại tất cả các sự kiện sản xuất và số liệu thống kê máy, Baltika có thể xác định tự động nguyên nhân gây ra việc tắt dây truyền sản xuất đột ngột.”
Những lợi ích mà Baltika đã đạt được
Dự án Invensys đã mang lại những lợi ích kinh tế lớn hơn trong việc sản xuất bia của Baltika cũng như quản lý tinh giản của các hoạt động điều hành sản xuất bia của các cơ sở. Một số khoản tiết kiệm hoạt động chính bao gồm việc giảm 5% hàng năm chi phí sản xuất hơi nước trong suốt quá trình sản xuất beer; giảm 0.56% trong việc mất triết xuất; tăng cường 8% trong việc sử dụng năng lượng; và giảm 1.8% trong chi phí nguyên liệu đóng gói.
Baltika cũng đã có kế hoạch sử dụng công nghệ Invensys trong việc tối ưu hóa các hoạt động chuỗi cung ứng bằng cách mở rộng sự tích hợp của phần mềm tới hệ thống lịch trình ERP của công ty. Mục tiêu là để cho phép quản lý và điều hành nhà máy quan trọng để tải dữ liệu sản xuất từ hệ thống ERP và phối hợp với lịch trình của nó và các nhiệm vụ sản xuất được quản lý bởi hệ thống Invensys MES. Hệ thống MES sẽ có thể tạo ra các báo cáo, giúp quản lý quá trình sản xuất tổng thể hiệu quả hơn từ việc kiểm tra các nhà cung cấp nguyên liệu tươi tới việc quản lý quá trình sản xuất, quá trình đóng gói và phân phối sản phẩm
Mặc dù các nhà sản xuất bia ban đầu sơ khai sử dụng nhiều phương pháp sản xuất bia, nhưng quá trình sản xuất bia không thay đổi nhiều lắm kể từ khi Cuộc cách mạng công nghiệp giới thiệu các công cụ và phương pháp hiện đại. Ngày nay, các quy định của chính phủ và sự gia tăng nhu cầu thị trường đã đặt nhiều áp lực vào các nhà sản xuất bia nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí nhằm duy trì lợi nhuận. Công nghệ từ Invensys đang tạo nên sự dễ dàng hơn choBatika và các nhà sản xuất Bia khác để theo dõi hiệu quả hơn quá trình sản xuất, quản lý các nguyên liệu tươi tới việc cung cấp ra ngoài thị trường những sản phẩm có chất lượng cao.

Q SYSTEMS CO.,LTD