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包装加工的批量解决方案

Arla食品公司应用的自动订单系统可以准确地将生产通知传达到牛奶灌装生产线上。

位于英格兰的Arla食品公司为其新的奶制品工厂应用了新的技术，其工程部负责人Soeren Vonsild先生介绍说，“我们为5家超市提供奶制品，包括脱脂奶、半脱脂奶和全脂牛奶，且每家的产品标签各不相同。为此，我们生产了4种不同大小的包装：容量分别为1、2、4和6品脱。由于奶制品需要送到55个不同的仓库，为了减少更换时间，我们必需一种全新的、灵活性高的管理方法”。

Arla公司的新方法是应用了一种集加工与包装完美结合的技术。加工厂房内安装的4条相同的包装生产线，从2004年8月正式投入运行。先但是吹塑成型高密度聚乙烯（HDPE）瓶，再将加工好的牛奶从桶中传送到生产线上，此过程涉及的操作人员很少。系统由Krones公司下的Syskron子公司提供，这是一套新开发的自动订单监控和管理系统。每一班的生产经理不再需要根据生产计划来安排操作人员停机或开机，因为这一切工作都是自动的，操作人员只需定时更换标签卷轴和补充料斗里的瓶盖。

Vonsild先生说：“现在，我们可以将生产指令从ERP向下传送到加工机械和包装机械上，再通过这些机械将数据汇集起来发回给ERP。这使我们的工作在一个系统内就可完成”。且每条包装生产线包含的设备都相同，如一台电子称重灌装机；一台轮转贴标机；一台Zalkin封盖机；一台Enercon感应密封机；两台Elopak手推式打包机。通常，用打包机装满一个包装箱可放100个瓶（数量取决瓶子的大小），然后通过小推车传送到装货卡车上，就可以直接送到客户最近的仓库了。

其他设备还包括由Tetra Pak公司提供的牛奶加工设备,以及8台Logoplaste公司的吹塑成型设备，其稳定的速度，保证了灌装生产线随时通过传送带根据需要自动索取牛奶瓶。

批量管理方法

通常，生产订单是以批量的形式通知工厂的。例如，一家超市需要一批数量为10000瓶4品脱包装的脱脂牛奶，而其他9家超市也需要同样包装的牛奶，但所需数量不等。此时，这10批订货都会从ERP系统通知加工车间，且流程是这样的：当发的货从一家零售商转到另一家时，贴标设备会在包装上打不同的标签，并等候发货。

如果有少数几个操作人员需要在灌装车间内工作，他们的位置应在二楼安装有贴标机和拧瓶盖的工位。他们的工作是通过HMI屏幕监控ERP系统将命令传达到哪一个生产工序，并为下一个工序做准备。每电子模块一批产品如果要变化，主要在于灌装牛奶的脂肪毛刺含量、所用的标签材料、在标签上打印的编码以及瓶盖（脱脂牛奶、半脱脂牛奶和全脂牛奶应采用不同的颜色）。操作人员根据他们在HMI屏幕上看到的情况，将卷筒的标签材料安装到贴标单元上，并确认安装无误。此外，他们还需将适当的瓶盖装满料斗，并通过HMI屏幕确认是否成功完成这一步骤。因为如果不对这些项目加以确认，系统将不会进行下一步的工作。

而如果是需要贴一种新的标签，首先贴有标签B的瓶子准备进入灌装机，一旦第一瓶上的条码被扫描后，灌装机上的进瓶工序会自动停止。这样，带有标签A的所有瓶子将从生产线上一一剔除，并完成最后的进入包装机的包装过程。当包装机也看不到贴有标签A的瓶子时，就会发出一个信号给灌装机上的进瓶工位上，使其继续进贴有标签B的瓶。

图例说明

图所示为4条包装生产线上所需的全部硬件设备及带有集成元件的控制系统。底部粉红色的部分代表设备：如贴标机、灌装机、拧盖机、封口

机和包装机。所有设备由以太连接，并然后振荡测验的意图都有一个固定的IP地址。设备上的PLC无论是哪家经销商提供，设备都可以联，并通过络接受生产订单。

在设备层上用灰色表示的是4个用于运行Syskron生产线管理系统软件的PLC。再上面的一层为4台流程数据服务器，用黄色表示。所有收集到的数据都需记录下来，以作日后生产发展趋势的分析之用。

流程数据服务器1和2之间是一台微软SQL数据库服务器，储存着由这两台服务器采集到的滚针轴承时间相关数据。SQL数据库服务器比流程数据服务器具有更大的储存量，适于数据的长期储存。而流程数据服务器3和4之间也是一台微软SQL数据库服务器，用于储存由流程数据服务器3和4采集到的批量相关数据。

与每对流程数据服务器连接的是 “关PC机”，它可将一切东西连接到ERP上。Arla公司的ERP程序由SAP提供，在关PC机的模块中是一个FTP（文件传输协议）服务器，可将文件在ERP与下层之间来回传送。关PC机的另一个模块为XML ISA-95接口，在闭环回路中，它允许实时信息在ERP传与工厂之间来回传送。

理论上讲ERP软件并不适于在工厂存取实时数据，而ISA-95标准就可以从一个络协议转换为另一个络协议，从一个高级业务协议转换成一个适用于工厂车间的生产协议。

再看图，在4台流程服务器上的一个蓝色层面所示为HMI屏幕，由于采用了HMI软件，Arla公司的工作人员可以得到实时图像，从图像中也需要UTM的发挥更大的作用了解整个吹塑成形/加工/包装系统所发生的一切情况。

图显示了4条生产线的组成情况，有一条生产线上的许多独立机械元件都紧密地与ERP系统组合在一起。可以看到4号生产线，就很适用于符合S88标准和概念的批量生产。

Syskron公司的Klaus Doppler先生说：“这是一种适合于包装生产的批量加工方法。以贴标为例，如采用S88标准方法，贴标机不再是一个单一的设备，你可以把贴标设备看作是焊割器功能单元或功能模块，依靠标准化的S88机械标准，您可将多个功能单元联系在一起。一个动作开始或结束，这种状态都会与下一个功能单元发生联系，从而使其发挥功能” 。

当操作员从HMI屏幕上看到需要将标签A转换成标签B时，他可在贴标机的进给点上安装一个新的标签卷，并将这个新卷轴的一边连接到滚筒的导向边上；同时，在HMI屏幕上确认标签B准备就绪。当达到前一批标签的生产临界点时，贴标机会自动将速度降低到正常工作速度的一半，然后切断标签A，这样标签B就自动衔接到A的尾端。标签虽然变化，生产速度只会自动降低，但永远不会停止。在运动状态下更换标签，生产线管理系统会一直跟踪是哪些瓶子接受了两种标签衔接处的标签，并自动将这些瓶子检测并剔除出来。

批处理指令由ERP发送并传输给生产线管理系统，它将一个指令分成多个小指令并分配给每一台包装设备。直接好处是，每一台包装机可以在任何位置及时获得所需的一切信息，不但能执行当前批量的生产，还能执行下一批量的生产。因此当下一批产品投产时，操作员也能正确处理与该产品相关的产品标签和相关的瓶盖颜色。

值得指出的是，上面所说的所有事情都发生在一个灌装速度很快的工厂环境下。例如以包装4品脱牛奶的生产线为例，其包装速度为345瓶/分。Syskron生产线管理系统的实时数据汇集能力是十分强大的，如果因为液体渗透、标签偏移、瓶盖异形而导致瓶子质量不合格，那么不合格瓶子的数量就会传送到上游的贴标机上，使其必须为更多合格的瓶子贴上标签以弥补那些不合格的数量。

Vonsild先生说：“以前，我们会存在贴标数量偏差、瓶子贴错标或打错编码、混乱瓶盖颜色等风险，但现在的生产线管理系统防止了这类问题的发生。我们按照规范，将一切设备按照参数调试设定。相信我们从自动订单系统中获得的好处还可以进一步扩大” 。

信息来源：现代包装