液态食品工业智能工厂探索与实践-TetraPak

液态食品工业智能工厂探索与实践当前，“工业4.0”、“中国制造2025”等智能制造概念成为制造业最火热的话题之一，《中国制造2025》这一国家战略的主攻方向就是：智能制造，而智能制造的核心在于智能工厂。

这是制造业的大趋势，更是国家的宏观战略，并且这一战略在传统装备制造、汽车制造等离散制造行业已有了大量的探索与实践，那么对于液态食品工业而言，智能工厂能带给我们什么？具体到我们企业来讲如何顺应行业发展趋势乃至实现弯道超车？利乐结合自身的行业经验和行业发展要求，对于液态食品工业智能工厂进行了大量的探索与实践。

当前，我们共同面临着几大挑战：1. 我们的竞争越来越激烈，我们如何加强对生产链（包括供应链、生产、分销物流）的协同管控来提高效率、保证产品质量？2. 我们的消费者越来越挑剔，越来越个性化，当然你也可以说是喜新厌旧，我们如何更快准确地更高效为消费者提供他们喜欢的产品？3. 我们的监管越来越严格，我们如何更快更准确地追溯我们产品的质量问题，更重要的是通过产品追溯来完整重现和分析生产过程中的问题，这需要为持续优化改善确定方向？4. 在互联网+的大背景下，谁能消费者联系更紧密，就越能获得消费者的需要，就越能掌握市场，我们如何打通工厂与消费者的联系？智能工厂以工厂为核心整合供应链、工厂、市场信息，建立工厂数字化体系，实现企业、人、设备的互联互通，加强关键点管控，提供柔性化生产平台，提升全面控制、预测预警、协同优化、科学决策的四项关键能力，应对行业挑战。

工业4.0、中国制造2025并没有提出全新的技术，而是创新地将一系列成熟的技术进行整合，形成系统体系。

而下列技术的发展和逐渐普及已经为智能工厂概念的落地提供了可能：∙物联网：为全面感知提供基础∙大数据：为业务洞察提供依据∙云计算：为资源共享提供平台∙移动互联：为工作高效提供环境∙社交媒体：为消费者互动提供纽带既然技术上是可行的，那么对于液态食品工业而言，构建智能工厂需要具备怎样的基础？智能工厂要做到全面控制、预测预警、协同优化、科学决策需要能掌控所有数据，并能对数据及时分析，找到预警及决策依据，因此其重要基础是数据，然而在工厂日常生产运营过程中会涉及到大量的数据，比如生产计划、库存、原料批次、质量数据、工艺数据、操作数据、停机数据、成本数据等等，这些数据对于生产管控而言需要紧密联系，可是非常遗憾的是，所有这些数据都是分散的，分散在不同的设备、不同的部门、不同的系统、甚至分布在企业的外部。

因此需要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、市场通过网络紧密的联络在一起，进行共享，实现生产链协同，互联的数据就是智能工厂大厦的夯实的地基。

构建智能化工厂所需要解决的核心问题就在于如何整合应用工厂生产运营所涉及到的大量的不同类型的数据，在工业4.0白皮书提到了三大集成，分别是：∙从产品研发到产品生产到服务的端到端的集成，产品研发为生产执行提供指导，而生产执行和市场反馈为产品研发提供优化依据，实现是设计运营一体化；∙从供应链到生产执行到销售市场的横向集成，集成包括供应链、生产工厂、销售资源在内的整个生产链的信息，提高工厂内外运行效率，实现供应链协同一体化；∙从公司运营到工厂生产执行的纵向集成，生产制造与运营管理、采购销售等核心业务系统集成，促进企业内部资源和信息的整合，实现生产管控一体化；这三个一体化为智能工厂的规划指明了方向，同时我们也可以看到在这三个维度里的关键部分：那就是能承上启下、能承前启后的生产执行环节，也就是我们的生产线，生产设备。

所有的数据都将围绕生产执行环节实现数据的传递、集成、上传下达和统计分析，因此，智能工厂的核心在于以生产执行设备为核心实现制造企业数据的全面集成！这就要求我们需要建立一种沟通机制，来与生产线及设备互动（采集数据和下达指令）。

对于在液态食品工业，要做到这一点，至少需要具备以下条件：1. 掌握液态食品工业制造专业知识和服务，以确保能理解行业特点和发展要求。

2. 掌握液态食品工业工艺流程和生产管理流程，以确保能理解并高效处理工艺流程数据。

3. 掌握液态食品工业自动化控制技术标准，以确保实现与设备互联互动。

4. 掌握液态食品工业核心设备工艺特点，以确保能及时处理、分析、预警生产异常。

5. 掌握液态食品工业先进的生产管理经验，以确保能优化生产业务流程。

利乐数十年来专注于液态食品行业，已经具备了上述能力。

在生产执行的工厂段，以利乐整体自动化解决方案为基础，可以全面集成生产运营数据。

利乐整体自动化解决方案将包含两个层面的自动化：生产装备的自动化：首先解决的是生产装备的自动化，实现对设备的自动化控制，确保实现人与设备的对话，提升生产操作效率，确保产品质量安全，这一部分是基础。

数据流动的自动化：在装备的自动化基础之上，需要分析和处理大量数据，如生产设备的运行绩效、报警分析预警、不同产品质量规范的保证（如：确保关键控制参数）、需要实现数据的自动化采集、高效地分析生产运营数据，建立关键点管控流程，因此利乐基于对液态食品工业的生产各环节的深刻理解，建立了在数据流动的自动化平台，形成工厂数据的快速整合方案。

数据流动的自动化是智能工厂三大集成的核心本质，生产装备自动化确保了与设备的互动，而实现数据流动的自动化，一方面数据能对装备数据的自动化采集和分析处理，另一方面需要对对生产业务数据的整合和处理，因此需要在工厂建立一个统一的信息化平台，这一平台确保实现工厂和业务链条数据的承前启后、和信息（指令）的上传下达，这是实现自动化与信息化融合的重要手段。

利乐作为液态食品制造的整体解决方案提供商，经过数十年的积累，在液态食品工业领域具备了全方位的规划实施能力。

基于利乐液态食品领域自动化解决方案，经过长期的探索与实践，提出了液态食品工业工厂信息化解决方案。

本方案利乐工厂自动化平台为基础，以工厂MES为核心，整合工厂各业务系统数据，建立企业云平台，实现对移动办公、市场端的支持。

利乐MES解决方案完全专注于液态食品工业领域，为液态食品工业制造提供工厂信息化、数字化平台，通过对生产工艺过程的严格管控提升食品安全保证食品质量，通过整合工厂生产运营各个环节数据，实现生产管控一体化，各个业务部门协同一体化。

利乐MES解决方案提供的7大业务功能模块，完全立足于液态食品工业工厂各部门的管理需要，实现对工厂的可视化管理，做到对工厂的全面控制，保证食品全流程可追溯。

在利乐MES解决方案的实施应用过程中，针对生产运营过程中的实际问题，进行了大量的实践和探索，形成了能切实帮助液态食品制造企业解决实际问题的解决方案，举例说明：1. 配方变更对于企业而言，配方的变更涉及各个业务部门，需要完成大量的工作量，而未来消费者的口味要求越来越多样化，这要求企业能更快更高效地完成新配方的投产，在传统的生产模式下，更换配方的周期太长，工作繁重，难以满足市场需要，并且难以在初期确保工艺质量要求。

利乐MES平台通过简单的4个步骤就可以快速高效完成配方的变更并做到工艺的有效管控：第一步：系统设定（或同步）新的物料配方，建立配方备料、配料、投料规范，用于指导物料配方执行。

第二步：系统设定新的工艺配方，建立工艺执行监控标准，确保设备执行新配方时的工艺控制要求。

第三步：系统设定新配方执行过程中的品质检测要求，建立在制品的品质检测规范，确保生产过程中的品质检测符合新的品质监控标准。

第四步：系统接收新的订单，并按订单所匹配的生产配方（物料配方、工艺配方）自动下发生产指令到配料间、投料间，自动下发工艺参数到相关设备，指导自动化控制系统执行新的工艺标准。

2. 智能排产液态食品工业生产过程中生产计划执行复杂，涉及到整个生产线设备，牵一发而动全身，在小批量多品种的生产模式下尤其困难，高效的排产对于最大化利用工厂产量，提升生产效率，降低产品交货周期是液态食品工业排产的最大挑战。

利乐排产系统整合了液态食品工业生产的核心流程及关键设备特性，针对行业生产流程提供更实用更智能的设备级排产，即可以做到何时有哪些设备开始生产什么产品！这一工具可以帮助计划人员更快速地处理生产计划变更、更合理地规划设备启停机时间从而保证设备利用率和减低设备无效运转时间，同时，通过这一平台可以对工厂所有产线及设备的计划状态有准确的掌握，为排产的优化提供依据。

3. 投料防错在液态食品工业生产过程中，需要添加多种原物料，而原物料添加的精确与否直接关系到产品的质量，甚至影响食品安全，轻者增加物料浪费，重者为企业带来灭顶之灾。

利乐投料防错模块帮助物料添加环节准确备料、精准配料、正确投料，以确保产品质量。

备料：在备料环节，结合生产计划及配料间库存状况准确备料，同时可对小料香精通过小料香精柜实现精准化管理，确保不拿错物料，从而避免质量事故。

配料：根据配方及生产计划要求，物料条码识别、指导配料，同时通过电子称读数自动比对、自动去皮、分装容器验证、配料状态控制等细节管控确保物料精准称量，并打印条码用于投料验证。

投料：投料前验证物料准确性，验证包括原料是否匹配当前投料罐、是否匹配当前投料批次、投料目标罐是否具备投料状态、物料投料顺序是否正确等等，必要时通过投料口电子锁、电磁阀门进行投料控制。

投料过程可与自动化控制过程集成，确保投料过程中的自动化控制过程服务工艺规范，例如：确保投物料A后需要搅拌2分钟后再允许投物料B。

4. QC互锁生产过程中的很多过程控制需要依赖于外部数据，如生产计划信息、质量检测数据等等，如何将外部数据与生产过程控制无缝对接起来正确指导生产执行，是目前大多数企业面临的挑战。

利乐MES的QC互锁功能很好地解决了这一难题，通过系统建立的生产过程质量检测规范，可以确保在特定的生产状态下执行特定的检测标准，同时整合质量检测数据确保数据能到达中控并自动化自动化控制过程，确保正确的操作，保证产品质量。

前面的案例当中，实际上已经具备了智能工厂的雏形，利乐MES解决方案以自动化控制平台为基础，从各个业务系统整合相关生产数据（业务数据、工艺数据、过程规范等等）实现了数据流动的自动化，更重要的是通过MES平台指导人、设备按照相应的要求执行生产。

5. 全生产链追溯液态食品工业的全生产链追溯关系到食品的质量安全，同时也关系到生产过程中的成本控制，全面的食品追溯需要包含原料信息、质量检测信息、工业控制信息三方面的数据，然而，这些数据有不同部门掌握，很难全面、快速、准确地追溯生产过程中的问题。

利乐MES全生产链追溯将集成生产过程中所有相关的信息（包括生产过程参数、质量控制数据、设备运行数据、原物料数据、配方执行数据等等），并按生产过程生产生产工艺路径追溯树，提供直观的追溯图，同时可通过追溯树的多个辅助功能追溯所有生产相关信息。

6. 消费者追溯未来，与消费者的互动将越来越紧密，帮助掌握消费者需求、更好地进行市场活动推广。