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數(shù)字化轉(zhuǎn)型是個(gè)范圍很大的話題，為了細(xì)化痛點(diǎn)并結(jié)合乳制品企業(yè)管理現(xiàn)狀，避免講空話，本次我們就聚焦在工廠生產(chǎn)管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型上。

經(jīng)驗(yàn)證，總體來說乳制品企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，生產(chǎn)計(jì)劃管理， 作業(yè)執(zhí)行管理，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理，過程質(zhì)量管理， 生產(chǎn)追溯管理，物料流轉(zhuǎn)管理，設(shè)備運(yùn)行管理，生產(chǎn)績(jī)效管理，以及 ERP/WMS/LIMS 集成等功能，對(duì)下與自動(dòng)化系統(tǒng)、控制 PLC，稱量設(shè)備及過程儀表等進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了 IT 與 OT 的融合，實(shí)現(xiàn)前處理、灌包裝等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、監(jiān)控分析和全程追溯，對(duì)上與原奶、ERP、WMS、LIMS、 包裝追溯等系統(tǒng)集成協(xié)同，進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互。以此奠定智能制造平臺(tái)基礎(chǔ)，成為集團(tuán)數(shù)字化、智能化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的有力支柱。

系統(tǒng)藍(lán)圖

通過梳理各業(yè)務(wù)部門及管理層的需求， 結(jié)合乳制品企業(yè)現(xiàn)狀并與系統(tǒng)功能的匹配，羅克韋爾自動(dòng)化首先規(guī)劃了集團(tuán)及中央工廠的系統(tǒng)規(guī)劃藍(lán)圖，以界定系統(tǒng)功能和范圍，各司其職，減少功能重合和重復(fù)投資，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過 程追溯化 ；生產(chǎn)調(diào)度智能化 ；現(xiàn)場(chǎng)操作合規(guī)化 ；生產(chǎn)過程透明化 ；和生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中化。

本次我們介紹以 MES 為核心的企業(yè)“數(shù)字化”轉(zhuǎn)型需求和方案。

以下會(huì)從常見的生產(chǎn)，質(zhì)量，設(shè)備，能源等四個(gè)乳制品企業(yè)核心部門需求與系統(tǒng)功能進(jìn)行闡述，并從使用者角度講述數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)其工作方式和管理模式的影響 ：

生產(chǎn)部門：

涉及到 SCADA，ERP 和MES系統(tǒng)的集成使用。從收奶開始一直到成品入庫各個(gè)關(guān)鍵工藝段的管理，包括生產(chǎn)指令的下達(dá)， 物料的配料與核算，配方修改，標(biāo)簽管理，啟動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)指導(dǎo)，產(chǎn)出計(jì)算， 直到產(chǎn)生完整的生產(chǎn)報(bào)表等功能。

SCADA 能夠通過 HMI 界面實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)狀態(tài)和關(guān)鍵生產(chǎn)參數(shù)，自動(dòng)記錄并整理成生產(chǎn)報(bào)表 ； 

MES 系 統(tǒng) 通 過 接 受 從 ERP 發(fā) 送 的 工 單 和 BOM 信 息， 根 據(jù) SCADA 獲得的設(shè)備占用狀態(tài)，自動(dòng)拆解并下發(fā)到各設(shè)備操作工位，并依據(jù)電子 SOP 合規(guī)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作步序的防錯(cuò)，生產(chǎn)完畢自動(dòng)發(fā)送消耗信息給 ERP 報(bào)工 ；

在前處理投料和小料添加環(huán) 節(jié)，MES會(huì)依據(jù)配方進(jìn)行工單校驗(yàn)， 稱量復(fù)核校驗(yàn)，并與前處理中控集成（投料口電磁閥控制）系統(tǒng)自動(dòng)放行， 實(shí)現(xiàn)投料三重防錯(cuò) ；

三個(gè)系統(tǒng)的集成可以幫助生產(chǎn)部門提高溝通效率，生產(chǎn)信息透明化， 人員操作合規(guī)化，系統(tǒng)通過人、機(jī)、料、法、環(huán)等不同種類的數(shù)據(jù)再利用和數(shù)據(jù)分析，可以幫助客戶更好的指 定黃金批次標(biāo)準(zhǔn)，和質(zhì)量相關(guān)性分析，以穩(wěn)定產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)關(guān)聯(lián)到班組和操作工個(gè)人的績(jī)效考核指標(biāo)評(píng)估，讓數(shù)據(jù)發(fā)揮更大的作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化助力生產(chǎn)。

質(zhì)量部門 ：

關(guān)注食品安全與合規(guī)，包括質(zhì)量防錯(cuò)、追蹤追溯和生產(chǎn)批記錄等功能。主要涉及實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) (LIMS)， 全廠SCADA 系統(tǒng)和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）使用和對(duì)接 ；

1、其中 LIMS 負(fù)責(zé)原奶接收檢驗(yàn)， 半成品檢驗(yàn)，成品檢驗(yàn)和過程抽檢等實(shí)驗(yàn)室相關(guān)流程管理 ；

2、SCADA 系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集并記錄生產(chǎn)過程中所有質(zhì)量相關(guān)的工藝參數(shù)，通過關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)的閾值設(shè)定，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的超限報(bào)警，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中工藝符合性追溯的及時(shí)性，改善原有通過保溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果或市場(chǎng)投訴尋找工藝缺陷點(diǎn)的不足；

3、MES 則負(fù)責(zé)質(zhì)量配方，檢測(cè)計(jì)劃，問題升級(jí)流程，生產(chǎn)中質(zhì)量相關(guān)點(diǎn)巡檢（移動(dòng)端）與質(zhì)量放行，消息推送，作業(yè)指導(dǎo)，SPC 分析，質(zhì)量和生產(chǎn)電子批記錄等功能 ；

4、MES 系統(tǒng)的另一個(gè)主要功能 就是完成訂單生產(chǎn)過程中的追蹤追溯，根據(jù)工單號(hào)，記錄當(dāng)批工藝配方， 操作步序，操作人員信息，當(dāng)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)，質(zhì)量過程參數(shù)，報(bào)警信息， 環(huán)境信息等數(shù)據(jù)完成正反追溯，實(shí)現(xiàn) “人、機(jī)、料、法、環(huán)”質(zhì)量管理。

通過三大系統(tǒng)的集成，可以幫助質(zhì)量部門實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)狀態(tài)及過程質(zhì)量參數(shù)，異常預(yù)警及時(shí)處理，通過系統(tǒng)建立計(jì)劃并跟蹤檢驗(yàn)結(jié)果，實(shí)時(shí)干預(yù)并回溯，以減少損失，提高質(zhì)量穩(wěn)定性和均一性。未來，利用已有的質(zhì)量數(shù)據(jù)還可以與企業(yè)的投訴系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，利用大數(shù)據(jù)分析，快速定位問題產(chǎn)品批次及當(dāng)批的生產(chǎn)質(zhì)量信息，實(shí)現(xiàn)追蹤溯源。

設(shè)備部門：

主要涉及 SCADA，OEE，設(shè)備管理系統(tǒng)使用。

SCADA 可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，故障信息并報(bào)警記錄，通過故障信息采集，維修人員能夠及時(shí)獲取故障信息快速維修（實(shí)時(shí)短信提醒），通過故障維修時(shí)間計(jì)時(shí)，提高維修的效率，也為未來人員績(jī)效考核提供依據(jù) ；OEE通過SCADA采集到的灌裝設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算整線或單機(jī)OEE，及手持終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)OEE效率看板，操作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率及過程問題，再結(jié)合TPM方法進(jìn)行有效的改善，使設(shè)備發(fā)揮生產(chǎn)效率 ； 

設(shè)備管理系統(tǒng)涵蓋了設(shè)備資產(chǎn)管理（設(shè)備臺(tái)帳、設(shè)備改造），設(shè)備維護(hù)管理（設(shè)備預(yù)防性管理），設(shè)備點(diǎn)巡檢管理（包括現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)管理 系統(tǒng)），設(shè)備維修管理（設(shè)備知識(shí)庫）， 備品備件管理（與 ERP 對(duì)接），設(shè)備報(bào)表等功能模塊。

三個(gè)系統(tǒng)的集成可以為設(shè)備管理部門提供及時(shí)的設(shè)備動(dòng)態(tài)和 OEE 分析結(jié)果，有重點(diǎn)的把脈瓶頸設(shè)備， 建立生命周期設(shè)備健康管理體系，從而減少停機(jī)時(shí)間和損失。

能源部門 ：

涉及 SCADA 和能源管理系統(tǒng)的使用。

SCADA系統(tǒng)通過通訊從前處理成套設(shè)備讀取已有能源數(shù)據(jù)，另外通過獨(dú)立PLC自動(dòng)采集質(zhì)量流量計(jì)、源水表，純水表，軟水表，蒸汽表， 壓縮空氣表，電表等過程儀表數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)計(jì)量牛奶、料液、水、蒸汽、壓縮空氣的過程使用數(shù)量，改變?cè)瓉砩a(chǎn)結(jié)束后倒推計(jì)算的方式。通過過程使用量能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)具體的損失點(diǎn)， 從而結(jié)合精益生產(chǎn)的方法進(jìn)行快速改善，提升成本管理精度 ；

能源管理平臺(tái)通過從SCADA拿到的能源數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)查看當(dāng)前值以及歷史曲線預(yù)警，自動(dòng)生成能源報(bào)表（需量，耗量，趨勢(shì) ）和預(yù)測(cè)曲線，同時(shí)通過與MES系統(tǒng)的交互，綁定前處理批次信息、產(chǎn)量信息， 碼垛機(jī)批次信息、品項(xiàng)信息等，以便實(shí)現(xiàn)單品項(xiàng)，單批次，單班組，甚至生產(chǎn)單瓶產(chǎn)品所需能耗，并根據(jù)計(jì)算換算成二氧化碳排放量從而形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也為未來KPI指標(biāo)的考核提供依據(jù) 。

以上從工廠使用者角度闡述了數(shù)字化轉(zhuǎn)型給他們帶來的改變， 通常來說數(shù)字化轉(zhuǎn)型會(huì)涉及到企業(yè)所有的部門，從生產(chǎn)部門到財(cái)務(wù)部門， 從員工到高層管理者都會(huì)用到這一系統(tǒng)，所以系統(tǒng)的成熟度就尤為重要。

方案成熟性

作為羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)上述功能的核心解決方案 CPGSuite套件，其基礎(chǔ)平臺(tái)FactoryTalk Production Center( 簡(jiǎn)稱 FTPC) 從軟件研發(fā)之初到如今已經(jīng)發(fā)展了 15 個(gè)年頭，10 個(gè)版本的更新，全球有上百家工廠，上千個(gè)用戶在使用此平臺(tái)，在食品飲料行業(yè)例如雀巢， 瑪氏，卡夫，芝華士，康尼格拉，恒天然，雅培，阿拉等全球客戶，和國內(nèi)乳制品客戶，例如貝因美，伊利， 味全等，尤其伊利項(xiàng)目申請(qǐng)的《乳品生產(chǎn)智能工廠試點(diǎn)示范》獲得了國家智能制造 2015 年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目及由 e-works 評(píng)選的 “2020年中國智能制造標(biāo)桿工廠”的稱號(hào)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型收益

以某品牌為例，羅克韋爾自動(dòng)化從 2007 年開始與新西蘭乳制品集團(tuán)合作部署 MES 試點(diǎn)工廠， 到如今已經(jīng)部署了 25 家子工廠，總體產(chǎn)量提高大約8%，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程的追溯，并滿足出口法規(guī)的要求，另外MES的部署使得恒天然在生產(chǎn)，質(zhì)量，設(shè)備管理，KPI 指標(biāo)計(jì)算、考核，工廠建設(shè)等的企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化方面有了很大提升，也為其實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路邁了一大步。

總結(jié)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路并不易走，其中不乏實(shí)施失敗的案例，羅克韋爾自動(dòng)化也總結(jié)出自己的建議供大家參考 ：

認(rèn)清自我 ：理清現(xiàn)狀，制定目標(biāo)，規(guī)劃優(yōu)先 ；

分布實(shí)施 ：試點(diǎn)為先，先易后難，標(biāo)準(zhǔn)先行 ；

堅(jiān)定決心 ：領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)，負(fù)責(zé)到底，部門協(xié)同 ；

跨行借鑒 ：跨行業(yè)借鑒經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。