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无线压力跟踪推动了啤酒酿造商的成功

   日期:2019-09-03     浏览:17    评论:0    
核心提示:Badger Hill没有传统的监控自动化系统或过程数据历史。像许多手工酿酒厂一样,我们的主要是手动操作,带有驱动电机、阀门和泵的基本可编程逻辑控制器,并且只有少量的仪器。当我们安装第一台无线压力变送器时,我们的初始步骤是找出提取数据并将其发布到云端进行分析和存档的最佳方法。

手工酿造的发展改变了整个美国的啤酒模式,将市场从传统的“三巨头”中分离出来。从2004年到2015年,每年的手工啤酒和麦芽酒生产行业增长了5倍,达到2500万桶,而传统啤酒的销量却下降了。

手工酿造起源于一种“自己动手”(DIY)的反文化心态,这种心态将风格、品牌和质量的界限推到了公认的标准之外。许多制造工艺啤酒的人不是工艺工程师,而是来自不同的职业,他们正在寻找不同的途径。大多数人都有敏锐的创业精神、独立的性格和对酿酒艺术的热爱。他们来到工艺酿造与不同的动机,并认为不同于他们的许多同行在其他行业

在Badger Hill(图1),我们喜欢精酿啤酒,因为我们制造了乐趣,制造的产品不是商品。我们的客户希望我们成为具有创新精神和与众不同的工匠,这正是我们作为一家公司所希望的。我们的员工理解这一点,我们一直在寻找新的改进方法。

但是,手工酿酒厂也是制造商。我们知道,我们需要提供足够可靠的产品,使其在财务上具有可持续性,这意味着我们需要处理许多与传统制造商相同的问题。通过良好的制造工艺,使工艺和创新资本的表达成为可能。客户期望一致性,并且运营必须遵守适当的法规。我们需要向其他公司学习,这样我们就可以专注于新的问题,而不是已经解决的问题。

这种持续改进的愿望从一开始就是Badger Hill的核心宗旨。每一项改进都扩展了我们的视野,使我们接触到新技术和应用程序。当我们在DIY和物联网(IOT)应用程序中使用这些技术时,有趣的事情开始发生。

有些人可能会发现,冒险和试验新的物联网和无线自动化技术是令人望而生畏的,但它有可能从小处做起并取得成功。收集运行数据的传感器和发射器是起点。这些技术具有可扩展性,使其很容易从小处做起并不断增长。

滚动我们自己的数据历史记录

Badger Hill没有传统的监控自动化系统或过程数据历史。像许多手工酿酒厂一样,我们的主要是手动操作,带有驱动电机、阀门和泵的基本可编程逻辑控制器,并且只有少量的仪器。当我们安装第一台无线压力变送器时,我们的初始步骤是找出提取数据并将其发布到云端进行分析和存档的最佳方法。

这意味着要了解Modbus,这是一个令人惊奇的前瞻性的协议,考虑到它的时代,我们并不熟悉它。两条线为数十个设备提供远程数据访问和自动化。它还可以在TCP/IP上透明地扩展。我们的第一个测试就是使用一个工业无线网关,将所有的发送器捆绑到一个虚拟的Modbus网络中。

作为我们的第一个实验,我们在我们的冷液罐(酿造水储存罐)上安装了一个压力传感器来测量压差(dp)的水平并将其贴到云端。考虑到云存储的低成本,我们开始持续收集数据。

数据由一个简单的Modbus主机请求,主机位于一个20美元的类似Arduino的芯片上,称为粒子光子。它读取响应并使用HTTP上的RESTful接口将其发布到基于云的数据库中。对于数据分析,我们在互联网上有漂亮的图表,我们可以下载数据进行分析。未来,我们希望利用谷歌或亚马逊等公司的大数据能力。新公司,如初始状态和网格化,也存在于这种类型的应用程序中。

我们在温度控制器、酿酒厂、啤酒灌装机、罐装生产线和离心机中也有Modbus功能。我们正在慢慢地将更多的数据源引入我们的分析中。安全是并且应该是一个问题,但是云并没有比我们这样的公司通常能够在内部实现的更糟,甚至更好。

从数据推断信息

有趣的部分是看看从所有数据中可以推断出什么信息。如果你愿意花些时间查看数据,你能学到什么?推理提供了与一个人或一个过程相关的行为信息,并为Badger Hill带来四大好处:

◆通过捕获过程步骤的指示,自我记录人类活动

◆通过说明当前实践与理想实践,创建有助于培训的信息

◆提供有关主要职能的二级和三级信息,有助于风险管理

◆显示通过长期分析可以提高效率的地方

这在实际操作中意味着什么?我们是如何认识到这种潜力的,以及我们是如何实现这些好处的?

不仅仅是水平

压力变送器的首次使用是作为冷液罐上的DP液位仪表,这是新一批淡水使用的初始阶段。在初始数据中(图2),有正常的数据散点,但在某些区域,它更为明显。虽然这可能被认为是仪表故障,但我们意识到这些区域与向热液罐换热器输送蒸汽的区域一致。

冷热液罐相邻,并有连接管。热液罐中的加热水包括通过浸入水中的热交换器来供给蒸汽。如果有太多的蒸汽进入热交换器,水里会形成蒸汽泡,使水箱摇晃,管道发出嘎嘎声。这显示在安装在冷液罐上的压力传感器上。因此,从这个分散我们可以推断蒸汽调节到热液罐换热器是错误的设置。

这是一个有趣的实现,但很明显,当查看更复杂的操作时,可能会有更多的操作(图3)。在热液罐中启动新一批啤酒的过程遵循配方中概述的一系列步骤。通常我们试着做两批,一批接一批,超过20到25小时,以更有效地利用能源。冷热液罐相互作用,因为水需要加热,第一批通过将其热量转移到第二批来冷却。图中显示了两个储罐上的液位与同一时间刻度重叠。当液体在两个罐之间流动时,很容易看到变化。通过遵循概要文件,可以看到流程中的每个步骤并识别更改。那么我们如何使用这些信息呢?

这些概要文件记录了每一个步骤,并将该过程放在适合于将其与类似批次进行比较的形式中。这提供了我们手动记录的90%的信息,并提供了更详细的信息。当我们将来自多个酿造日的剖面图放在一起时(图4),我们可以看到与这些手工流程的高度一致性。这表明我们有一个好的配方,我们的酿酒师知道他们在做什么。它还向我们展示了不需要动态地调整流程,这为计划自动化流程提供了基础。这使我们能够将我们的手工酿酒师的专业知识应用到自动化中。

我们通过实时监控流程来管理风险。如果有任何值偏离公认的规范,我们就知道这批数据有问题。

我们可以使用这些信息进行培训,因为我们可以了解最有效批次和最有效酿酒商的特点。可以捕获和分析与正常操作的正偏差,从而重复改进。

让这种事情发生并不复杂也不昂贵。这是几种技术方法共同作用的结果:

◆持续记录关键流程变量,使用云实现永久数据保留

◆使用具有强大功能的小型,廉价,可更换设备进行数据收集和报告

◆战略性地放置过程工具

◆能够识别何时可以从所有数据中推断出有用的信息

过程工程师的经验是,你不应该害怕寻找有效的推论。这些都不是猜测,如果他们被数据告知。数据本身没有帮助。信息来自于对数据的理解和它告诉你什么。洞察来自于对信息的理解,并利用它来改进您正在做的事情以获得竞争优势。

 
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