《食品安全导刊》刊号:CN11-5478/R 国际:ISSN1674-0270

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智能化工厂 让生产越来越简单

2015-12-04 13:14:51 来源: 食安中国网

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  今年5月由国务院发布的《中国制造2025》,是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。在这个纲领中,国家将智能化工厂的建立放在了重要的位置,并指出全球制造业格局面临重大调整, 国内经济发展环境发生重大变化,我国制造业发展必须紧紧抓住历史机遇,积极稳妥应对内外部挑战。对于食品饮料行业来说也同样如此,智能化工厂在未来企业的竞争和发展中具有决定作用。

  食品饮料行业势在必行的智能化

  在“十二五”规划期间,中国食品行业增长迅速,中国食品的总产值已在几年前超过了美国,成为世界第一。但随着近两年中国食品产业增长速度的放缓,其背后的危机越来越多的显现出来。国家“十二五”制造业信息化科技工程总体专家组专家黄永友说:“过去几年中国的市场优势、原料优势、人口优势促进食品生产的产值的增加,而如今,这三个方面的优势越来越不明显,特别是随着中国市场的开放,中国企业面临的压力将越来越大。如果不从技术上取得突破,中国食品不但在世界上没有竞争优势,在国内的生存空间也将越来越小,日益俱下将是中国食品产业经济所要面临的严峻现实。借助智能化工厂的建立可以大幅改善劳动条件、提升管理效率,并进一步提升整个企业的运行效率,最重要的是借助于信息化技术的覆盖以打通企业的各个流程,并在此基础上实现资源的整合优化和提高。”

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  中国企业面临的诸多挑战

  建立智能化工厂是企业未来发展的需要。不论是食品行业还是其他行业,最初的生产都是大批量生产,随着技术及时代的发展,市场上产品同质化越来越严重;另一方面客户的个性化需求逐渐增强,迫使企业由大批量生产转向多品种小批量生产,更进一步,将逐步转向个性化定制生产。“十三五”先进制造技术领域及工信部两化融合专家组成员、国家信息化专家咨询委员会委员敬石开介绍:“市场需求的变化使得各行各业逐步开始进行转型升级,要求生产线具有高度的柔性,能够进行模块化的组合,以满足生产不同产品的需求。与此同时,为了响应客户的需求,需要及时对客户的信息进行收集、处理及反馈,也促使企业开始关注自己的数字化、信息化建设,各种实用的系统逐步上线;更进一步为了提升生产效率,使得设备与设备之间、设备与人之间要有信息互通和良好的交互,又要求利用相关技术实现互联。总体来说,智能制造的出现是生产发展一定程度的必然趋势,技术的革新、市场的需求以及政策的引导都将智能制造推向了历史的前端,而中国的食品企业也将开始智能制造的进程。”

  智能化工厂为食品饮料企业带来低成本高效率

  当前食品企业面临一系列的困境。一方面是产品销售越来越困难,市场竞争越来越激烈, 消费者口味越来越多样, 还有渠道通路对厂商的成本压力也越来越大, 另外一方面是原材料价格的持续上涨,造成企业的盈利空间越来越小。最近新《食品安全法》的实施,让企业对食品安全越来越重视。而智能化工厂的建立可以对原料供应、生产过程、产品销售以及企业员工管理等各个方面进行管控,节约原始成本,使企业运营更加有序。

  智能化工厂可以使原料的供应管理变得简单、高效。在智能化的管理下,企业未来需要生产的产品种类、数量等信息将得以确认,生产变的精确,生产过程中所需要的原料等也能及时的通过平台系统确认;与此同时,供应商的相关情况,例如质量等级、交货时长、价格等信息也在平台系统中可以及时获取。由于信息的共享性和透明性,在智能系统管理下,平台可以通过以上各方面的信息在客户订单下达的同时自动计算所需要的原材料,并且根据供应商的相关情况及时计算出原料的采购时间,并通过相关算法确保在满足交货时间的同时使得库存成本最低,甚至为零。“智能工厂将企业的原料采购成本达到最低,而且所有的信息在客户下单的同时都可以及时的得到确认,效率变得异常的高效,并且,如果出现特殊情况,大系统平台可以及时的进行调整,原料供应策略方面又实现了高度的柔性。”敬石开介绍道。

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  企业管理人员需要对生产、流通等各个环节深入了解(图片来源于网络)

  智能化工厂可以使生产过程中设备之间实现良好的信息交互,使各个环节紧密配合。智能化工厂可以使生产过程中每个环节的生产时间、原料供应以及下一环节的生产情况在设备中及时进行处理。智能化系统平台通过整体的优化,使得各个环节的生产配置最优,各个环节的设备得到了高效的利用。黄永友说道:“未来工厂生产的产品品种会越来越多,工艺也会越来越复杂,这就需要灵活有效的智能排产来管理生产,达到资源的优化配置和设备的最大使用。”

  智能化工厂的建立也有利于销售的管理。由于未来产品都是定制化程度越来越高,因此,每类产品(甚至每个产品)的交付信息在生产之初已经确认,智能工厂将利用自身的物流系统或者外部更为高效的物流系统进行配货,并实时掌握产品的配送进展。客户的信息也能进行及时的反馈,使得企业对于产品的优化变得可能而具体。

  智能化工厂的建立可以提高保障食品的安全的能力。智能化工厂建立以后可以使生产过程中的质量信息得到了有效的采集,确保了产品在出现质量问题时及时发现问题出现的具体环节、具体设备以及具体的人员,进行有效的追踪,。与此同时,得益于质量信息的采集,使得企业对于质量的大数据分析变得可能,通过大量产品的数据分析,发现影响质量的关键因素,优化生产过程,使得食品的缺陷率降到最低。

  智能化工厂的建立过程

  智能化工厂的建立涉及到多个部分,首先是信息感知,信息感知主要利用传感器、RFID等技术,实现信息的收集,涉及市场信息的采集、人员信息的采集、设备基础信息及运行信息的采集、产品生产信息采集、客户信息采集、销售物流信息的采集等;其次是互联互通,互联互通指的是通过各种途径,实现信息之间的互联和共享。“在智能化工厂的建立中除了必要的硬件外,重要的还是在软件方面,例如:ERP系统、OA系统、MES系统、DCS系统、电子商务系统、知识管理系统等等。”敬石开说道,“与此同时,智能工厂还需要具备基础的信息模型、业务模型、工艺模型以及相关的知识库、专家库等,实现收集信息以及企业原有基础信息的共享和沟通;其次是智能处理,智能处理是通过收集的数据以及原有的信息进行分析处理,实现应用,包括信息的可视化展示、生产过程预测预警、生产优化处理以及相关流程的决策分析。”

  在谈到智能工厂的难点时,敬石开谈到了两个方面。第一是理念意识的问题,从传统的生产模式到智能化生产模式,对于企业的员工以及高层领导的思想来说是一个巨大的挑战,智能工厂的实施是一个缓慢的过程,企业在此过程中要牺牲很多眼前的利益,能否把握现实利益与长远利益的关系,将智能工厂的实施坚持下去,对于企业来说至关重要;另一个方面是对于企业整体业务流程的认识,智能工厂的实施不是一个标准化的过程,而是要根据企业自身的业务流程以及实际的需要进行个性化实施的过程,因此,要对于企业的业务流程具有整体性、宏观性的深刻认识,然后根据智能工厂的要求进行企业自身的规划,以适应企业自身的发展,否则,盲目的实行智能工厂,企业很可能会由于各种的不适应而制约自身的发展。

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  施耐德如何助客户实现智能制造和精益生产

  在谈到智能化工厂如何建立时,施耐德电气食品饮料与生命科学行业解决方案经理王文亮认为要从夯实基础开始。首先是推广和实践精益生产,精益思想作为生产运营的管理基础,从客户需求出发定义价值主张,梳理价值流并消除浪费,指导智能化工厂的规划与管理;其次是建设CPS信息物理系统,CPS作为技术基础,利用物联网与工业以太网技术,实现企业基础设施的互联互通,完成智能化工厂的数字化转变。精益生产和CPS将帮助中国制造业解决目前质量水平低下,生产效率落后,自动化与信息化程度不高等的问题。接下来食品饮料与生命科学制造企业需要通过分步实施“三大集成”逐渐实现智能化。第一步是“纵向集成”,借助在过程和机器管理、电力管理、安防管理、楼宇管理和IT机房管理等领域的专业经验,实现由控制层、运营层到企业层的网络化、信息化集成,消除存在的信息孤岛与信息断层。第二步是端到端集成,以生产订单为主线,实现研发、工艺、生产、质量、设备、物料、营销的业务协同;以生产业务管控为核心,支持生产现场可视化、业务流程信息化、绩效管理即时化;实现产品全生命周期的信息化闭环,以及全产业链可追溯;第三步是横向集成,在企业内部复制智能化,实现企业集团化、标准化、透明化运营。

  目前,中国的食品饮料行业在处于由粗放式、劳动密集型产业向集约型、技术型产业转变的关键时期,而作为现代科技的代表智能化将在这个转变的过程中起到决定性的作用。已经助力众多国外客户成功打造一体化世界级智慧工厂的施耐德电气认为:“虽然目前中国食品饮料行业的智能化与欧美等相比还有很大的差距,但在未来几年,随着国家的重视、市场竞争的加剧、国际化市场一体化程度的加强等,智能化将会在中国食品饮料行业取得跨越式的发展。”

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