工厂的改造升级往往是逐台设备推进的。但他们是作为一个整体展开的。冷却系统和干燥机虽然各自都能高效运行,但其中却存在一个被忽视的机会:一个系统排出的热量,恰恰是另一个系统所需要的。或者,设备可能完全按照预期运行—但生产要求却已发生变化。这也不是一次性的工作。若要提升工厂绩效,首先要识别正确的机遇,接着通过整合加以推进,并依赖于随着时间的推移不断提升运营水平。这就是GEA Better Journey 背后的理念:Think Better, Build Better 和 Run Better。
三个乳品项目展示了这在实践中意味着什么。在 Arla Foods,对能源流进行更全面的考察后,发现了一个超越喷雾干燥机本身的机遇。在 Aurivo,加工、加热和冷却系统是相互协调设计的—这几乎完全消除了为巴氏杀菌而对燃料油的需求。在密歇根州牛奶生产者协会 (MMPA),数据和持续的专家支持正帮助长期维持并提升干燥机的性能。
不同的工厂,不同的挑战,但有一套共同的方法:着眼于全局,将其转化为综合解决方案,并随着生产需求的变化不断改进。
GEA 如何提升工厂性能
Think Better
提出正确的问题。从全局角度审视各项流程和系统,以把握整体情况,并找出哪些方面的改变能产生最大影响。Build Better
将全局视野付诸实践。将这种思路转化为针对生产实际情况量身定制的综合解决方案。Run Better
随着时间的推移不断进步。利用运营数据、经验和持续服务维持绩效、适应不断变化的需求,并发掘更多机遇。Think Better: 提出正确的问题
在丹麦的 Arla AKAFA 奶粉工厂,Arla 和 GEA 不仅着眼于干燥机本身,更将整个工厂作为整体考量。2018 年进行的一项全面能源审计揭示了一个机遇:喷雾干燥机需要大量热量,而工厂的其他部分则需要冷却。两项看似独立的要求,却可能成为同一解决方案的一部分。
Arla 和 GEA 随后将 GEA AddCool® 高温热泵系统集成到一台正在运行的乳品喷雾干燥机中,从而实现了全球首创。现在,从冷却过程中回收的能量可以经过升级处理,并作为有用热量重新投入使用。该系统将喷雾干燥所需热风的天然气消耗量减少了 59%;若使用可再生电力驱动,每年可减少约 1,500 公吨的二氧化碳排放量。
正如 Arla Foods 供应链可持续发展总监 Line Brandt Pedersen 所言:“从 AKAFA 项目中获得的一项重要经验是,可持续性和性能(包括财务)可以齐头并进。”该项目最初着眼于排放问题,但最终的解决方案必须在所有三个方面都行之有效。
Build Better: 将全局视野付诸实践
在爱尔兰的 Aurivo 公司,采用类似的方法使得在巴氏杀菌过程中几乎不再需要燃油锅炉了。在 Aurivo 公司位于 Killygordon 的乳品厂进行大规模升级期间,GEA 公司不仅安装了更大的巴氏杀菌机和其他液体加工设备,还更换了老化的制冷系统。这为将这些系统相互整合提供了机会。
GEA 没有简单地将冷却过程中散发的热量直接排出,而是集成了热泵,以回收该能量并将其提升至可利用的温度。随后,可使用温度约为 78 摄氏度的热水进行巴氏杀菌。“我们不仅提供了一台热泵或一台巴氏杀菌机,还针对热泵的应用对巴氏杀菌机进行了优化,”GEA热泵产品经理 Kenneth Hoffmann 解释道。燃油锅炉现在每周运行约一小时—这刚好足以启动每个工艺循环。
工程设计还必须避开一家正处于满负荷生产的奶牛场;因此,周密的协调至关重要。“我们最担心的就是设备长时间停机,导致无法向客户交付产品,”Aurivo工程经理 Stephen Carlin 回忆道。他表示,在试运行期间,牛奶加工产能和质量均未受到影响。
此次大规模升级使 Killygordon 厂区的二氧化碳排放量减少了 80%。在加工、加热和冷却等环节,能耗下降了约 12%,而每小时牛奶加工能力提高了 80%,年度运营成本节约额超过 €347,000。
即便是设计精良的工厂,也无法凭自身保持最佳状态。产品、产量和运行条件在不断变化,这意味着优化工作也必须持续进行。
Run Better: 随着时间的推移而不断改进
在 MMPA 位于密歇根州 Ovid 的工厂,操作员的频繁更替导致喷雾干燥机的性能不稳定。GEA OptiPartner 先进过程控制系统将干燥机的数学模型与实时运行数据相结合,使设备性能不再那么依赖于具体操作人员。该系统会自动调整温度和气流等运行参数,从而处理了大部分为使生产保持在接近最佳状态所需的持续微调工作。
这些成效体现在整个生产过程中:生产率有所提高,干燥机的单位能耗下降了 6.4%。自 2021 年安装 OptiPartner 以来,这些改进一直得以保持。但该系统本身并非一成不变。随着配方调整、设备重新配置或生产重点的转变,它可以随之调整。
GEA 将 OptiPartner 与 Performance Care 相结合,后者是一项旨在实现持续优化的订阅服务。一位专职的 GEA 专家会长期与该工厂合作,利用性能数据优化运行参数、排查故障并发掘更多改进机会。正如 GEA 数字优化专家 Kristina Uhd 所言:“我们的工作实际上是在调试完成后才开始的。”对于MMPA 工程总监 Gasper Calandrino 而言,这种持续的合作关系至关重要:“对我们来说最大的收获是我们拥有始终与系统和工艺绩效相关的资源。”
下一个机会
这些项目反映了当今工厂运营的实际情况。工厂不只是一组机器的集合,更是一个相互作用的流程系统—而且这个系统始终处于变化之中。五年前经过优化的工厂,现在可能承担着略有不同的任务。
而且,并非每项改进都需要进行大规模的新系统部署—或新算法的引入。在工厂的整个生命周期,维护、设备升级、改造,或者仅仅是对多年前设计的工艺流程进行重新审视,都可能带来新的机遇。调试是一个重要的里程碑,但并非工厂在效率方面需要做出的最后一个决策。
目前,与这三家客户的合作仍在继续。Arla 和 GEA 正在探讨在 AKAFA 工厂分阶段增设更多喷雾干燥机。在 Aurivo,该项目已从建设阶段过渡到运营阶段,GEA 正持续提供服务、监控和优化。在 MMPA,喷雾干燥机的先进过程控制方面的经验正指向下一个机遇:将这一方法推广到其蒸发器。
在每种情况下,逐步发展而来。工厂效能的提升并非仅靠某一项技术或某一项决策就能实现。这源于对整个过程的连接。这三个项目共同展示了 Think Better, Build Better 和 Run Better 之间的联系:对整个工厂的了解决定了最终的建设内容,而运营中的经验则指明了下一步的关注方向。
因为工厂永远不会停滞不前,因此改善工厂的工作也不会停滞不前。
