利樂如何融合自動(dòng)化與信息化

韓舒淋

上世紀(jì)50年代成立于瑞典的利樂公司，從1979年在廣州賣出第一臺(tái)灌裝機(jī)開始，一路見證了國(guó)內(nèi)乳品乃至液態(tài)食品行業(yè)的發(fā)展。目前，利樂在中國(guó)有三大業(yè)務(wù)板塊：液態(tài)食品灌裝設(shè)備及包裝材料；加工技術(shù)與設(shè)備；以及技術(shù)服務(wù)。

中國(guó)在利樂的商業(yè)版圖中舉足輕重。其呼和浩特市的包材加工廠如今已經(jīng)是利樂全球37個(gè)包材工廠中產(chǎn)量最大的工廠。

在設(shè)備領(lǐng)域，利樂全球首個(gè)自動(dòng)化中心于2010年在上海浦東設(shè)立，這個(gè)自動(dòng)化中心有利樂最為先進(jìn)的Tetra Plantmaster平臺(tái)。該平臺(tái)聚焦在液態(tài)食品生產(chǎn)中的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）環(huán)節(jié)，其信息化與自動(dòng)化的融合程度，代表了液態(tài)食品加工行業(yè)的前沿水平。

液態(tài)食品加工行業(yè)是一個(gè)已經(jīng)高度自動(dòng)化的行業(yè)，利樂MES平臺(tái)的意義在于，它展現(xiàn)了在不需要很多硬件投入的條件下，如何將信息技術(shù)與自動(dòng)化設(shè)備融合，從而提升制造水平。

根據(jù)利樂的經(jīng)驗(yàn)，通過搭建信息平臺(tái)，規(guī)范了生產(chǎn)流程，避免了人工出錯(cuò)；面對(duì)越來越多樣化的產(chǎn)品需求，通過信息平臺(tái)智能排產(chǎn)，提高了產(chǎn)線利用效率；通過搜集整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過程更精細(xì)的分析，并得以定位需要改善的環(huán)節(jié)；將利樂在細(xì)分領(lǐng)域的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與信息技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更底層的操作流程優(yōu)化。

全流程控制平臺(tái)

包括中國(guó)在內(nèi)，全球絕大部分液態(tài)食品的生產(chǎn)加工都已經(jīng)告別了手工為主的原始加工模式，整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化水平已經(jīng)較高。在液態(tài)食品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，利樂的整體解決方案主要包含兩個(gè)環(huán)節(jié)：對(duì)原料進(jìn)行前處理，對(duì)處理成品進(jìn)行灌裝，制成最終成品。前端原料的供應(yīng)和后端產(chǎn)品的分銷則由食品生產(chǎn)商來完成，中間的制造環(huán)節(jié)正是由利樂打造Tetra PlantMaster掌控。

利樂加工系統(tǒng)資深自動(dòng)化工程師韓俊告訴《財(cái)經(jīng)》記者，Tetra PlantMaster的設(shè)計(jì)遵循了國(guó)際通用的ISA-88和ISA-95的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在執(zhí)行過程中，根據(jù)不同產(chǎn)品需要?jiǎng)?chuàng)建不同的批次，每個(gè)批次對(duì)應(yīng)不同的工藝路徑和不同原料。這些批次需要提前依據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)好，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，就可以根據(jù)不同批次，在系統(tǒng)平臺(tái)的中控室控制產(chǎn)品的生產(chǎn)?！安僮鲉T的作用就是監(jiān)控畫面，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)?！表n俊說。

通過流程互鎖來防錯(cuò)是最新版Tetra PlantMaster的一大目的。以前處理為例，利樂加工系統(tǒng)資深自動(dòng)化工程師劉俊杰介紹，在投料環(huán)節(jié)，由整體的批次去觸發(fā)配料平臺(tái)系統(tǒng)，打印出生產(chǎn)需要的信息。通過條碼槍、電子秤，就可以知道配料是什么，多少量，通過掃描打印出來的條碼，操作工就知道該把這一段料加到哪一個(gè)罐里面。利樂在三個(gè)點(diǎn)上做把控，程序互鎖，出現(xiàn)任何問題都無法進(jìn)入下一步，加料完成后，現(xiàn)場(chǎng)操作員可以更新自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)，讓控制系統(tǒng)知道加料已經(jīng)完成。

這一環(huán)節(jié)的處理，是將原來已有的流程通過信息化平臺(tái)互鎖，防止操作出錯(cuò)。液態(tài)食品的生產(chǎn)流程并不復(fù)雜，在各個(gè)環(huán)節(jié)也有自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作，但實(shí)際生產(chǎn)過程中依然有可能由于操作人員失誤，出現(xiàn)錯(cuò)誤投料的問題。而利樂將操作的每一步流程都與MES平臺(tái)結(jié)合，在執(zhí)行裝料操作時(shí)通過掃碼進(jìn)行加料，掃碼反饋給平臺(tái)的信息將及時(shí)讓平臺(tái)做出判斷，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤的加料，平臺(tái)將提示修正。

打通設(shè)備間的信息流

在利樂看來，工業(yè)智能化由三組要件構(gòu)成：物理部件，如機(jī)械和電子零件，液態(tài)食品生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備：均質(zhì)、分離、滅菌、混料、灌裝、分銷等設(shè)備；智能部件，如傳感器、微處理器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置、控制器、軟件、內(nèi)置操作系統(tǒng)和數(shù)字用戶界面等，比如客戶生產(chǎn)端的管理軟件、中控系統(tǒng)、關(guān)鍵點(diǎn)記錄等；互聯(lián)部件，如互聯(lián)網(wǎng)接口、天線、連接協(xié)議、連通產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程服務(wù)器，包含外部操作系統(tǒng)的產(chǎn)品云等等。

韓俊介紹，對(duì)許多液態(tài)食品制造企業(yè)來說，生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度已經(jīng)較高，因此實(shí)施MES系統(tǒng)并不需要對(duì)原有的硬件做大變動(dòng)，只是原有的信息搜集過程沒有完全電子化、信息化。實(shí)施MES系統(tǒng)更重要的是對(duì)邏輯的整合，將不同設(shè)備的數(shù)據(jù)采集上來做關(guān)聯(lián)，打通整個(gè)制造環(huán)節(jié)的信息流。

韓俊介紹說，以往的工廠中，不存在物理上的聯(lián)網(wǎng)，各個(gè)設(shè)備的信號(hào)是單個(gè)信號(hào)點(diǎn)，通過三四個(gè)信號(hào)燈顯示設(shè)備的狀態(tài)信息。而這套新的平臺(tái)下，設(shè)備之間通過網(wǎng)線連接，采集的信息是設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，在MES系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)。

信息的打通有助于流程的規(guī)范，這一方面避免了出錯(cuò)，另一方面也提高了效率。

以質(zhì)檢環(huán)節(jié)為例，劉俊杰舉例說，操作工在中控室操作，生產(chǎn)了一批漿料以后，需要通知質(zhì)量檢驗(yàn)室。這里有一個(gè)機(jī)器到人、人再將信息傳遞給另外一個(gè)人的過程，不僅降低了效率，也容易產(chǎn)生差錯(cuò)。

針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，利樂提出改進(jìn)方案：中控室的操作工啟動(dòng)質(zhì)檢的功能，直接在質(zhì)檢室打印出條碼，然后質(zhì)檢人員進(jìn)行取樣掃碼，就可以立即知曉樣品來源和需要檢測(cè)的指標(biāo)。對(duì)于質(zhì)檢人員來說，要求也放低了，不用靠人腦記憶需要檢測(cè)哪些指標(biāo)，也不會(huì)發(fā)生漏檢的情況。每一條檢測(cè)記錄，參考值都可以一并記錄到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，這些數(shù)據(jù)對(duì)于工廠的整體管理和最終產(chǎn)品來說，都是很重要的信息。

信息的打通不僅在單個(gè)環(huán)節(jié)上提高了效率，在工廠的整體生產(chǎn)計(jì)劃、能源利用上也將發(fā)揮作用。隨著市場(chǎng)不斷細(xì)分，未來的液態(tài)食品的產(chǎn)品線將更加多樣化，同一條生產(chǎn)線需要在不同時(shí)間生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，而通過平臺(tái)的排產(chǎn)軟件輸入不同產(chǎn)品的需求之后，就可以得出最優(yōu)的排產(chǎn)計(jì)劃。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)

更多的數(shù)據(jù)，也將帶來直觀的維護(hù)、評(píng)價(jià)體系。如前文所述，這套MES系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)品的前處理、灌裝兩個(gè)環(huán)節(jié)，而這兩個(gè)環(huán)節(jié)有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在之前的體系里，各個(gè)環(huán)節(jié)只關(guān)心自己所在環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)，譬如在前處理環(huán)節(jié)，乳品企業(yè)會(huì)關(guān)心蛋白得率、單噸成本，而在灌裝環(huán)節(jié)則會(huì)關(guān)心灌裝成品率、千包成本等參數(shù)。兩個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來分析之后，追溯問題就更加容易，能具體看到每一個(gè)環(huán)節(jié)的損失情況。

在制造環(huán)節(jié)內(nèi)部，Tetra Plantmaster平臺(tái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)MES系統(tǒng)的高度整合。然而對(duì)客戶來說，MES系統(tǒng)只是整個(gè)產(chǎn)品環(huán)節(jié)的一環(huán)，利樂采集的數(shù)據(jù)，還需要在前后兩端與客戶的平臺(tái)對(duì)接。

據(jù)韓俊介紹，目前Plantmaster已經(jīng)能夠與SAP、Oracle這些主流的ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）管理軟件連通。ERP與MES在兩端發(fā)生關(guān)系，在前端，ERP給MES系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)指令；在后端，MES向ERP返回可追溯的數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)量、質(zhì)檢、成本等ERP所需要的數(shù)據(jù)?！癊RP是一個(gè)物料清單，而MES是一個(gè)工藝清單?！表n俊這樣理解二者的差別。

除開與客戶ERP系統(tǒng)的連接之外，目前在歐洲一些工廠，在與客戶達(dá)成保密協(xié)議的條件下，利樂已經(jīng)開始嘗試?yán)玫谌降钠髽I(yè)云平臺(tái)來搜集數(shù)據(jù)，從而對(duì)產(chǎn)線狀態(tài)進(jìn)行更深入的分析。利樂在液態(tài)食品制造業(yè)有50余年的積累，利樂認(rèn)為，這有助于自己在搜集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供更多的增值服務(wù)。

罐體、管線清洗即是一例。生產(chǎn)線在生產(chǎn)不同產(chǎn)品期間，需要對(duì)罐體、管線進(jìn)行清洗之后再繼續(xù)生產(chǎn)，有經(jīng)驗(yàn)的工人會(huì)根據(jù)此前生產(chǎn)產(chǎn)品的報(bào)表來選定合適的清洗工序，而工程師則會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、電導(dǎo)、流量曲線來判定清洗效果。這樣底層、直接的優(yōu)化可以幫助經(jīng)驗(yàn)不足的員工也能快速完成任務(wù)，而其中具體參數(shù)的取值，則來自于利樂在行業(yè)里積累的經(jīng)驗(yàn)。

在韓俊看來，利樂的優(yōu)勢(shì)就在于細(xì)分行業(yè)積累。若單論軟件研發(fā)能力，利樂顯然無法與SAP、Oracle這些公司相比，但是基于多年經(jīng)驗(yàn)，利樂熟悉液態(tài)食品的生產(chǎn)流程，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)有足夠的經(jīng)驗(yàn)積累，因此可以進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。