【方原柏专栏】全自动订制化什锦早餐麦片混合机

1 概述

德国有一个订制化什锦早餐麦片品牌Mymuesli，在什锦早餐麦片中除了指定的成分外，客户还可以在订制时选择他们想要的每一种成分及其数量，从而确定独特的什锦早餐麦片混合比例。可供选择客户的有80种不同的基本原料，如谷物、添加剂、坚果和水果干，这包括燕麦、小麦、斯佩尔特小麦、葵花籽、石榴、覆盆子、草莓、黑加仑、蔓越莓、全麦、棕榈油脂、玉米粉、大米等。

在Mymuesli电子商务网站上，客户有机会在不同的谷物、添加剂、坚果和水果干等原料中选择自己喜爱的配方，从而得到客户自己的什锦早餐麦片。

2 订制化什锦早餐麦片的工艺要求

什锦早餐麦片的订制与以往少数几种既定配方的混合产品相比，各种原料的添加量随时都在变化，人工配料在订货量少时虽然可以应付，但很难做到百分之百的产品不出差错、配料准确、质量合格。从2007年Mymuesli问世后，订单年年增加，大规模生产全靠人工配料是难以支撑的。

Mymuesli的什锦早餐麦片可供客户选择的有80种不同的基本原料，乍一看，80种原料并不多，似乎各种配方是很容易管理的，但是数学知识告诉我们，80种什锦早餐麦片原料可组合的数量是以惊人的万亿级为单位的！由此可见，按订制要求进行配料的难度有多大。

2012年，Mymuesli和位于德国北部埃姆登机械制造公司的Supertek部门共同开发了一套现代化的配料解决方案——全自动订制化什锦早餐麦片混合机，Supertek是专门生产特殊配方灌装设备的制造商，所开发的设备可以为用户提供订制配方的什锦早餐麦片生产过程的原料称量、混合、包装。

3 现代化的配料解决方案

现代化的配料解决方案采用的是全自动订制化什锦早餐麦片混合机，由于可供客户选择的有80种不同的基本原料，所以给每一种原料安排一个减重秤配料站进行配料，每个减重秤配料站应配有小称重料仓和电控卸料装置。在一字排开的多个减重秤配料站之前，是一个空包装罐的排队等候区（见图1）。

图1  生产车间的80个减重秤配料站的自动化生产线

1- 减重秤配料站；2-空包装罐的排队等候区

在每一个减重秤配料站上都有编号，通常还表示了原料名称及实物图片（见图2）。

图2   编号为70的苹果肉桂脆和编号为71的葵花籽减重秤配料站

自动配料的过程是基于一个数据矩阵码，对每个客户订购的配料赋予一个配方代号。所有空包装罐沿整条配料线移动排队，每个空包装罐将接收到从机器上读取的相应客户订购配方代号的条形码，通过这个条形码，按配料成分和该成分多少的信息将客户要求的配料灌装到相应的包装罐并通过配料站检测。

全自动订制化什锦早餐麦片混合机采用的控制系统和称重设备都由西门子公司提供，小称重料仓配有5kg称重传感器，通过SIWAREX MS称重模块接入西门子SIMATIC S7-200 CPU控制器，再加上电控卸料装置，构成一个减重秤配料站。SIWAREX MS称重模块完成的功能相当于一台称重显示仪（控制器），它向称重传感器提供工作电源，同时接收其输出的重量mV信号。MS称重模块是作为一个S7-200的I/O组件接入的，可完成称重功能，而控制功能交给S7-200控制器。MS称重模块的内部分辨率可以达到65535，测量准确度为0.05%，采样次数为50次/s，足以满足什锦早餐麦片配料准确度和配料速度的要求。

对每一种原料来说，如果客户指定了这种原料及其配料量，那么当包装罐通过这种原料的减重秤配料站时，就将进行这种原料的配料灌装。配料灌装的过程应该是这样的：本次装料前小称重料仓的重量值（例如2500g）减去该原料要求的重量值（例如50g），得到料仓重量卸料的控制值（2500-50=2450g），当料仓重量从卸料前的2500g减少到2450g时，该料仓的电控卸料装置关闭，50g的原料卸到包装罐中（见图3）。客户要求的其他原料的配料过程与此相同，当包装罐走完80个失重秤配料站后，通过法定的贸易平台秤测量订购混合物的最终重量，并记录保存。

图3  每一罐都是按客户订制的原料和数量精确灌装

整个称重配料过程一直由SIMATIC S7-200 CPU控制器检测并控制，由SIMATIC触摸屏监视（见图4），如有任何问题在早期就可发现并及时补救。

 图4  灌装过程通过SIMATIC触摸屏进行监视

4 结束语

由于SIMATIC控制器访问当前重量数据只是通过其I/O组件MS称重模块直接访问，而不需要额外的接口，其分辨率又高，所以减重秤非常适合于像这样要求复杂的称重应用，重要的是工作过程非常准确和快速。这样就可以在客户轻松完成在线订购后，在自动化装置上快速生产出独特的Mymuesli什锦早餐麦片，并在最短的时间内交付。

配料解决新方案投运后，其成本进一步降低，已实现产品售价与商店内高端麦片持平。

Mymuesli的一个部门经理Philipp kraiss在谈到自动化新系统时很高兴：“这个自动化解决方案的优点是，我们可以在更短的时间内生产更多的产品，过去这对我们来说是艰难的，特别是大的订单。现在不管客户订制的什锦早餐麦片配料变化怎样多，订单数量怎样大，也不再是一个问题了”。

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