周俊杰

(蓮花健康產業(yè)集團股份有限公司,河南 項城 466200)

蓮花健康產業(yè)集團股份有限公司(簡稱蓮花健康集團),前身是1983年8月始創(chuàng)的河南省周口地區(qū)味精廠,1998年8月在上海證券交易所掛牌上市,是一家關注人類對健康美味的需求,專注于傳統(tǒng)調味品到新型健康食品的研發(fā)、生產和銷售的上市企業(yè)。

近年來,蓮花健康集團為確保產品質量和安全生產,以退城入園為契機,2020年3月在項城市工業(yè)園區(qū)蓮花新區(qū)一期工程投資1.8億元,總建筑面積5.5萬平方米,生產工藝國內領先,配置先進的自動化、智能化生產裝備,全面提升企業(yè)生產管理水平和產品質量。2021年10月建成投產,形成了年產10萬噸味精、3萬噸復合調味品、3萬噸出口雞精的生產規(guī)模。伴隨著科學技術的快速發(fā)展,大量的新知識、新技術、新工藝和新材料不斷涌現(xiàn),現(xiàn)代生物發(fā)酵設備已不再是傳統(tǒng)意義上的機械技術、電氣技術的產物,而是機械技術、電氣技術、電子技術、光學技術和數字技術,乃至軟件技術有機結合的產物。對于一個現(xiàn)代生物發(fā)酵企業(yè)來說,沒有現(xiàn)代化的設備維修管理技術,就不可能構建現(xiàn)代化的生物發(fā)酵企業(yè)。這些先進的自動化、智能化程度高的系列裝備,給企業(yè)設備管理帶來了新的要求,在新時代背景下,結合蓮花健康集團實際情況,從現(xiàn)代生物發(fā)酵設備管理的實踐出發(fā),吸取有關書籍和文獻資料的精華,從理論上探討研究現(xiàn)代生物發(fā)酵設備管理模式和維修方法并加以闡述。研究成果對進一步推進現(xiàn)代生物發(fā)酵設備管理和維修技術有一定的作用,對建立生物發(fā)酵企業(yè)正常生產秩序,提高產品質量,增強企業(yè)活力有著重要的意義。

1 生物發(fā)酵設備管理的意義與任務

1.1 設備管理的概念

生物發(fā)酵設備既是生物發(fā)酵企業(yè)生產資料的主體,也是進行現(xiàn)代化大生產的生產工具[1]。發(fā)酵的目的是使微生物大量分泌抗菌素,發(fā)酵罐是一種生化反應設備,是在適宜的溫度,適當的通氣攪拌條件下,可以使菌種在液體培養(yǎng)基中大量繁殖及分泌抗菌素的設備。更換調整工裝夾具,搞好設備保養(yǎng),從事現(xiàn)場改善,對完成生產任務,保證產品質量,控制物料消耗具有極其重要作用[2]。

生物發(fā)酵設備管理是確保生產安全,設備均衡和穩(wěn)定運行的關鍵。常言說:“工欲善其事,必先利其器,磨刀不誤砍柴工”,設備管理在保證發(fā)酵生產正常運行方面起到重要作用[3]。管好、用好發(fā)酵生產設備是確保產品質量和安全的關鍵,是企業(yè)進行安全生產以及提高經濟效益的保障。

1.2 設備管理的意義

生物發(fā)酵設備管理是以企業(yè)經營管理目標為依據,應用現(xiàn)代生物發(fā)酵技術理論、方法和措施,通過一系列發(fā)酵技術、管理措施,對發(fā)酵設備全壽命周期進行科學地管理[4]。

加強發(fā)酵設備管理能夠保證企業(yè)正常的生產秩序,在現(xiàn)代生物發(fā)酵企業(yè)生產中,只有發(fā)酵設備經常處在良好的技術狀態(tài),才能保證生物發(fā)酵企業(yè)生產的正常運行。加強發(fā)酵設備管理可促進企業(yè)經濟效益不斷提高,由于發(fā)酵產品的生產過程是由發(fā)酵設備直接實現(xiàn)的,產品的產量、消耗、質量和成本在很大程度上受發(fā)酵設備運行狀況的影響,因此加強發(fā)酵設備管理是實現(xiàn)生物發(fā)酵企業(yè)經營目標的關鍵環(huán)節(jié)[5]。

1.3 設備管理的任務

生物發(fā)酵設備管理包括發(fā)酵設備的購置、安裝、調試、使用、維修和改造等,基本內容包括:合理地選擇使用發(fā)酵設備、加強發(fā)酵設備的維護和保養(yǎng)、進行更新和改造發(fā)酵設備、建立健全發(fā)酵設備工作制度以及加強發(fā)酵設備現(xiàn)場管理等[6]。

生物發(fā)酵設備管理的任務就是要保證為生物發(fā)酵企業(yè)提供最優(yōu)化的技術裝備,管理、使用、修理以及改造好現(xiàn)有發(fā)酵設備,保證生物發(fā)酵企業(yè)生產經營活動順利進行,充分發(fā)揮應有的生產效能,提高生產效率,降低生產成本[7]。

隨著科學技術的發(fā)展,發(fā)酵生產的自動化程度越來越高,發(fā)酵設備技術狀況良好是全面完成生物發(fā)酵生產任務的保證,做好對現(xiàn)有發(fā)酵設備的挖潛、革新和改造,實現(xiàn)生物發(fā)酵企業(yè)產品、工藝的更新?lián)Q代和企業(yè)生產水平不斷提高,對引進的發(fā)酵設備,要盡快掌握維修技術,及時解決備品配件的供應,保證其正常運轉,確保發(fā)酵設備的最佳技術狀況,既是全面完成生產任務的保證,又是職工健康和環(huán)境保護所要求的。

2 生物發(fā)酵設備的選擇與考慮因素

2.1 設備選擇的重要性

生物發(fā)酵設備的選擇與購置是實施生物發(fā)酵企業(yè)設備規(guī)劃的第一個環(huán)節(jié),也是重要的發(fā)酵設備資產投資決策工作。許多生物發(fā)酵企業(yè)往往由于這項工作沒做好,造成發(fā)酵設備投資的極大浪費。發(fā)酵設備選擇就是選用技術先進、經濟合理和適用可靠的產品。在可能的情況下,設備型號盡可能少,如果發(fā)酵設備型號太多,就會給發(fā)酵設備維護、檢修和備件管理等帶來很多麻煩(如圖紙、備件不統(tǒng)一,難以互換使用)。因此,在選擇發(fā)酵設備時,要對發(fā)酵設備的性能、質量、生產企業(yè)信譽和價格等進行細致地分析和比較,并擇優(yōu)采用[8]。

選擇發(fā)酵設備的目的是提高發(fā)酵設備和備件的互換性,降低維修費用,發(fā)酵設備型號不同,零件就不能互換,損壞后就不易修復[9]。發(fā)酵設備的統(tǒng)一,會大大提高發(fā)酵設備的能用性,方便發(fā)酵設備管理和維修管理工作,有利于建立設備生產企業(yè)和使用企業(yè)的聯(lián)系,加強信息反饋,促進生產企業(yè)改進產品設計和提高產品質量,向使用企業(yè)提供更好的裝備[10]。為做好發(fā)酵設備選擇工作,生物發(fā)酵企業(yè)平時就應注意廣泛收集市場貨源、價格、用戶使用情況和售后服務等信息,從中挑選一些可供選擇的企業(yè),并建立設備選擇信息臺賬[11]。

生物發(fā)酵設備選擇的原則是技術先進、經濟合理、生產適用、結構可靠、精度性能好、便于操作維護和安全節(jié)能[12]。一定要從生物發(fā)酵企業(yè)實際出發(fā),把發(fā)酵設備更新與現(xiàn)有發(fā)酵設備的改造結合起來。必須對發(fā)酵設備的效率、價格、質量、可靠性、維修性、節(jié)能性、環(huán)保性與生物發(fā)酵企業(yè)設備的相互關系和配套關系,操作要求及人機方面進行綜合考慮,力求綜合效能最高、壽命周期費用最經濟[13]。

2.2 設備選擇的考慮因素

生物發(fā)酵設備選擇應發(fā)揮對現(xiàn)有發(fā)酵設備主要技術狀況、綜合效率最熟悉,對發(fā)酵設備安裝、使用和維修等各項技術、經濟特性最了解,對發(fā)酵設備的先進性、工作范圍、工作效能、精度、質量、價格、性能和售后服務信譽等情況最清楚的優(yōu)勢,在選擇中起主導作用,并著重對發(fā)酵設備的可靠性、維修性和安全性進行認真地分析[14]。

1) 生產率是用發(fā)酵設備的功率和效率指標進行衡量的。生物發(fā)酵企業(yè)在選擇設備時,設備的生產率必須適應生物發(fā)酵企業(yè)的生產任務。計算生物發(fā)酵企業(yè)生產任務要結合生物發(fā)酵企業(yè)的生產和經營情況,考慮生物發(fā)酵企業(yè)的長遠規(guī)劃,同時分析生產產品市場占有率,并及時預測市場變化及發(fā)展趨勢[15]。

2) 可靠性是指發(fā)酵設備的精度、準確度的保持性,備品備件的耐用性,執(zhí)行功能的可靠性,操作的安全性等[16]。在衡量、比較和選擇時,既要考慮設備的使用條件和環(huán)境,又要考慮設備自身性能和結構。

3) 經濟性是選擇發(fā)酵設備的綜合指標。生物發(fā)酵企業(yè)既要考慮設備的投資費,又要考察整個壽命周期內設備的使用費。在總費用最少的前提下,實現(xiàn)生產量最大化。

4) 維修性是指發(fā)酵設備的維修與設備保養(yǎng)的難易程度。維修性能好的生物發(fā)酵設備可減少設備維修時間,降低設備維修成本[17]。維修性能好的發(fā)酵設備應具備設備系統(tǒng)設計合理,設備結構較為簡單,零備件裝配合理,設備維修時易拆裝、易檢查;設備的潤滑性和密封性能好等。此外,還要考慮技術服務的可靠性[18]。

5) 安全性是指發(fā)酵設備對安全生產的保障性能,具有必要的安全防護設計與裝置,安全性能達到規(guī)定標準[19]。

3 生物發(fā)酵設備的壽命周期與維修管理

3.1 設備的使用與維護

谷氨酸發(fā)酵屬于好氣性,因此均要用到機械攪拌通風發(fā)酵罐[20]。機械攪拌能使空氣和發(fā)酵液充分混合,提高發(fā)酵液的溶解氧,以滿足微生物生長、繁殖和代謝的需要[21]。為了提高空氣利用率,罐的高徑比一般取2。發(fā)酵罐攪拌器一般設2～3檔,其直徑取罐徑的1/3。一般小型發(fā)酵罐采用夾套冷卻裝置,大、中型發(fā)酵罐多采用立式排管或蛇管冷卻裝置[22]。

蓮花健康集團谷氨酸發(fā)酵設備在近10年發(fā)生了很大變化,發(fā)酵產酸由原來的10%～14%提高到19%～21%;發(fā)酵罐容積由原來的60～130 m3增加到200～360 m3,發(fā)酵中用的物料也發(fā)生了一定的變化,如硫酸代替鹽酸,液氨代替尿素,玉米代替大米等。谷氨酸發(fā)酵設備系統(tǒng)流程:高空采氣塔—空壓機—空氣儲罐—平熱器—空氣總過濾器—膜過濾器粗過濾—膜過濾器精過濾—低糖儲罐—噴射器—維持罐—噴淋冷卻器—種子罐—配料池—消油罐—油計量罐—高糖儲罐—發(fā)酵罐—滅菌罐。

發(fā)酵罐體的用材全是不銹鋼(304),它由罐體、攪拌棒、空氣分布環(huán)、熱交換裝置(降溫裝置),軸封及聯(lián)軸器、傳動裝置等組成[23]。它在生產中的作用是儲存發(fā)酵葡萄糖液等培養(yǎng)基,為等電提供發(fā)酵液?，F(xiàn)在蓮花所用的發(fā)酵罐沒有擋板,只有二級種子罐有擋板,發(fā)酵罐用的降溫管是立式、矩形環(huán)管,安裝在發(fā)酵罐內的上下壁上,它的側面可起到擋板的作用?，F(xiàn)在蓮花采用的空氣分布裝置是環(huán)形空氣分布器,它的用途是將輸送的空氣分散地進入發(fā)酵液中,這種形式比用空氣管直接進入發(fā)酵液有較大優(yōu)勢。

為提高發(fā)酵罐的利用率,需要擴大種子培養(yǎng),因此發(fā)酵車間都裝有種子罐。二級種子罐的體積是按發(fā)酵罐的體積和種量比例來確定的。以200 m3的發(fā)酵罐為例,二級種子罐為20 m3,即二級種子罐的體積是發(fā)酵罐體積的10%?，F(xiàn)在有的連消器和過去的連消塔不一樣,它是利用噴射器使蒸汽和培養(yǎng)基均勻混合高溫短時滅菌。

定期對發(fā)酵罐罐體、傳動裝置和蒸汽管線的安全狀況檢查及減速機,泵的潤滑保養(yǎng)十分必要。發(fā)酵罐罐體和罐座不必批批檢查,如果發(fā)現(xiàn)異常,如有泄漏現(xiàn)象,應予以及時修理;攪拌器、消泡漿、傳動機構、聯(lián)軸器、中間軸承、機械密封和排管,這些都是發(fā)酵罐內部的“零件”,如果到了定期檢查的時間,可以打開人孔進行檢查,確認是否有密封不好、泄漏和攪拌不靈活等現(xiàn)象。值得一提的是如果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵異常、甚至是連續(xù)異常而無操作失誤等情況,一定要下到罐內檢查,確認設備是否有異?，F(xiàn)象。對于發(fā)酵用泵需要每半個月進行一次加潤滑油操作,定時檢查泵有無異常聲音,對輪是否損壞等。定期給減速機加油,定期進行檢查減速機傳動裝置,尤其在減速機發(fā)生聲音異常時,必須對減速機進行檢查,確認是否有異常情況發(fā)生,并在記錄上標明,請維修人員進行詳細檢查。

3.2 設備的壽命周期

生物發(fā)酵設備壽命周期是指生物發(fā)酵設備從規(guī)劃設計開始,經過制造、運輸、安裝、驗收、使用、維修和改造直至報廢所經過的時間。生物發(fā)酵設備壽命周期的起點不同于生物發(fā)酵設備使用壽命起點[24]。

生物發(fā)酵設備的經濟壽命是分析和確定生物發(fā)酵設備最佳折舊年限和最佳更新時機的主要依據。當生物發(fā)酵設備的物質壽命小于經濟壽命和技術壽命時,只需考慮物質壽命;當物質壽命大于經濟壽命和技術壽命時,則應考慮生物發(fā)酵設備的經濟壽命和技術壽命。當生物發(fā)酵設備經濟壽命小于技術壽命時,應選擇經濟壽命;當經濟壽命大于技術壽命時,在國家政策允許的前提下,應根據生物發(fā)酵企業(yè)綜合經濟效益,確定生物發(fā)酵設備是更新改造還是繼續(xù)使用。當然,這里所說的綜合經濟效益是指生物發(fā)酵企業(yè)眼前的利益和長遠利益的結合[25]。

生物發(fā)酵設備壽命周期中的階段劃分。生物發(fā)酵設備從開始規(guī)劃到報廢,構成了它的壽命周期[26]。一般可以把一個完整的壽命周期劃分為3個部分:第1部分為規(guī)劃、設計和制造這3個階段,這部分的工作主要在制造廠和設計制造部門進行;第2部分為安裝和試車這2個階段,這部分的工作是由使用部門或專業(yè)安裝部門或制造部門或它們之間的相互合作完成的;第3部分為最后的使用和維修這2個階段,這部分正是生物發(fā)酵設備規(guī)劃和投資所要達到的目的,即生物發(fā)酵設備投入正式使用,投入的資金產生效果,并能按規(guī)劃生產出產品,獲得經濟效益,生物發(fā)酵企業(yè)開始具備良性循環(huán),逐步成長發(fā)展,這部分占生物發(fā)酵設備壽命周期的絕大部分。

3.3 設備的管理模式運用

3.3.1 強化管理堵漏增收

蓮花健康集團通過引入化工行業(yè)成熟的“創(chuàng)無泄漏工廠達標”管理模式,結合自身企業(yè)實際情況,制定出《創(chuàng)無泄漏工廠考核評分細則》,內容包括:組織機構、基礎管理和生產現(xiàn)場管理3大部分15項具體指標。推行創(chuàng)無泄漏工廠活動1年間,綜合水耗下降20%,電耗下降27.1%,汽耗下降16%,維修費用下降30%,淀粉收率上升5%,精制收率上升3%。這項活動的推行,規(guī)范了設備管理制度、標準,促進了設備管理整體水平的提高,為增加總體效益、降低生產成本起到關鍵性的作用。

3.3.2 科技創(chuàng)新降低成本

蓮花健康集團結合自身生產的實際,采用計算機自動控制,實施“設備備件微機化管理”運作模式。通過對各倉庫的摸底,將各種必要的備品配件的規(guī)格、型號和用量科學地劃分為24類4 800多種,依照使用頻率合理制定庫存的上下限,通過計算機設計每月購進入庫計劃,如果出現(xiàn)短缺,微機會打出報警單。這樣一來,非必要庫存被取消,庫存數量大幅度減少,占用資金明顯下降。備件庫存由原來的每月750萬元降低到300萬元。

3.4 設備的維修管理

生物發(fā)酵設備的維修管理是對維修資源、作業(yè)和信息資源進行計劃控制和組織協(xié)調,使維修嚴密、科學和有效地進行,并使設備的性能和有效利用率達到理想水平。維修管理有2個重要任務:1) 決定維修系統(tǒng)的規(guī)模和方式;2) 為了滿足維修要求,對人力、財力、物力進行組織和管理工作。

設備在正常運行和閑置中都會磨損。磨損可分為有形磨損和無形磨損,有形磨損是設備在運行中由于摩擦和腐蝕等原因造成的實際上的磨損,無形磨損是由于科學技術的進步,不斷出現(xiàn)性能更趨完善和生產效率更高的設備等原因造成的設備技術落后或設備的經濟貶值。

生物發(fā)酵設備運行狀態(tài)有故障狀態(tài)、異常狀態(tài)和正常狀態(tài)之分,通常因組成設備的某些零部件失去原有的精度或性能,或零部件之間的關系失常,使設備正常工作的條件失常,導致設備不能正常運行,技術性能降低,致使生產中斷。

生物發(fā)酵設備發(fā)生故障之前總會有一些征兆,我們稱之為異常。設備在運行中超越了正常狀態(tài)的性能參數,又尚未達到超限報警,稱之為設備異常,否則為設備故障。減少生物發(fā)酵設備故障的措施如表1所示。

表1 減少生物發(fā)酵設備故障的措施

生物發(fā)酵設備維修工作是對有形磨損的補償方法,生物發(fā)酵設備的改造和更新是對無形磨損的補償,而生物發(fā)酵設備報廢則是磨損的結果。在較長的運行時間中,為了檢查設備磨損的情況和采取必要的措施來補償發(fā)酵設備已發(fā)生的磨損,維修工作一直在進行。也可以說生物發(fā)酵設備在運行期間有2項活動:1) 通過發(fā)酵設備的使用和運行來創(chuàng)造價值,生產產品;2) 為了確保生物發(fā)酵生產產品的目標,以及今后有更多的生物發(fā)酵產品的產出,就必須對生物發(fā)酵設備進行維修。

生物發(fā)酵企業(yè)對設備的投資目的是為了使設備能有較長的運行時間,以達到較大的經濟效益,為了及時回收資金并達到較好的收益,發(fā)酵設備維修工作是非常重要的。由于發(fā)酵設備維修活動與生產活動同時存在,并且發(fā)酵設備維修工作又是當前和今后生產活動的重要保證,因而它在發(fā)酵設備管理中占有重要地位。

生物發(fā)酵設備維修管理的目標是通過管理功能,提高維修效率,減少停機時間,設法提高發(fā)酵設備維修質量和發(fā)酵設備維修的經濟性,把發(fā)酵設備維修費用和生產損失降低到最低限度,達到提高生物發(fā)酵企業(yè)綜合經濟效益的目的。

4 結 論

現(xiàn)代生物發(fā)酵設備管理與維修既是一項系統(tǒng)工程,又是生物發(fā)酵企業(yè)內部管理的重點之一。隨著科學技術的快速發(fā)展以及設計能力的不斷提高,設備的技術含量急劇增加?，F(xiàn)代生物發(fā)酵設備正經歷著一場巨大的變革,技術性能將進入一個嶄新的發(fā)展階段,面對先進的自動化生產裝備,現(xiàn)代設備管理與維修技術在企業(yè)管理中也顯得越來越重要。蓮花健康集團結合國內外先進的設備管理理論和方法,從企業(yè)自身的實際出發(fā),將現(xiàn)代設備管理方法與具體實踐相結合,通過實施先進的管理模式和計算機自動控制措施,提高現(xiàn)有生產設備的最高限運用,堅持以效益為中心,依靠技術進步,從而提升發(fā)酵設備管理與維修技術水平,確保企業(yè)的產品質量和安全生產,使企業(yè)達到降低成本和提高生產效率的目的,實現(xiàn)公司自身發(fā)展的新跨越。