基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飼料加工可追溯控制系統(tǒng)

褚慎強(qiáng)（上海富朗特動(dòng)物保健有限公司，上海 金山　201615）

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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飼料加工可追溯控制系統(tǒng)

褚慎強(qiáng)
（上海富朗特動(dòng)物保健有限公司，上海 金山201615）

本人現(xiàn)就任于上海富朗特動(dòng)物保健有限公司（以下簡(jiǎn)稱“富朗特”），富朗特是以生產(chǎn)多種維生素為主的一家公司，但是今天在這里并非向大家介紹維生素在動(dòng)物中的利用，而是要分享基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飼料加工可追溯控制系統(tǒng)。

目前，飼料生產(chǎn)過程中的困惑，首先是配方，優(yōu)秀的配方能為客戶解決很多問題。但是，如何讓生產(chǎn)體系再現(xiàn)配方設(shè)計(jì)的概念是個(gè)重要的問題。其次為成本，合適的成本可以為客戶帶來更大的競(jìng)爭(zhēng)力，可是成本已經(jīng)沒有下降的空間，價(jià)格作為一把雙刃劍，傷害他人更傷害自己。

個(gè)人理解的質(zhì)量是配方和成本的保障，任何一切考慮的問題都建立在產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，這里的質(zhì)量一方面是指產(chǎn)品能最大程度地表達(dá)配方師的設(shè)計(jì)意圖。配方師在設(shè)計(jì)特定的營(yíng)養(yǎng)配方時(shí)，是按照自身意圖來設(shè)計(jì)，但在整個(gè)加工過程中如何再現(xiàn)該配方的意圖，這就是所謂的質(zhì)量。另一方面，質(zhì)量要最大程度地反映使用者的成本核算方式，客戶花錢買的是營(yíng)養(yǎng)，并非是消耗。如果產(chǎn)品原料、加工選擇和檢測(cè)都沒問題，但在飼喂過程中，穩(wěn)定性發(fā)生了變化，那么客戶的成本核算方式會(huì)遭到質(zhì)疑。

飼料產(chǎn)品的質(zhì)量保證，必須涉及過程化控制體系、質(zhì)量保障體系、6S管理體系三大部分。大家都知道5S體系，而6S是在5S體系的基礎(chǔ)上增加了安全生產(chǎn)管理，這里提到的“安全”范圍很廣，不僅僅是人員的安全，還囊括了工廠的整體運(yùn)營(yíng)，包括質(zhì)量安全、財(cái)物安全、信息安全等。這里應(yīng)該將質(zhì)量安全放在第一位，因?yàn)闆]有質(zhì)量的產(chǎn)品就沒有客戶，也就無(wú)所謂財(cái)物安全、信息安全了。

作為企業(yè)，質(zhì)量的重點(diǎn)在于：第一是外觀，例如客戶無(wú)法接受產(chǎn)品外觀；第二是含量，含量合格的產(chǎn)品未必是好產(chǎn)品，因?yàn)槠浞€(wěn)定性可能存在問題，這里牽涉到整個(gè)生產(chǎn)鏈，包括企業(yè)對(duì)供應(yīng)商的審核以及對(duì)原料的特定需求；第三是如何解決客戶的問題，今天主要介紹圖1中紅線下面的部分——收貨、生產(chǎn)、品控、倉(cāng)儲(chǔ)，即基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飼料加工可追溯控制系統(tǒng)。

圖1　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飼料加工可追溯控制系統(tǒng)

很多飼料企業(yè)包括外資企業(yè)，如果對(duì)質(zhì)量缺乏保障時(shí)，都會(huì)安排一個(gè)“現(xiàn)場(chǎng)審核”的職位（IPC），主要職責(zé)是復(fù)核配料員的配料。但個(gè)人理解這里會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“兄弟效應(yīng)”，當(dāng)一個(gè)員工犯錯(cuò)時(shí)，心里可能會(huì)存在不安情緒。但是，當(dāng)相互關(guān)系非常好的另一位員工進(jìn)行復(fù)核簽字后，那么存在的問題可能會(huì)瞞天過海。只有當(dāng)客戶投訴后，才會(huì)知道產(chǎn)品出現(xiàn)了問題，這個(gè)時(shí)候一般都為時(shí)已晚，大量的不良后果已經(jīng)產(chǎn)生。因此，問一下各位，企業(yè)到底需要多少現(xiàn)場(chǎng)審核員才夠用呢？

這里提出了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的概念，這個(gè)概念前兩年提的較多，但是個(gè)人認(rèn)為企業(yè)不需要著急地將整個(gè)供應(yīng)鏈做成物聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)檫@項(xiàng)工作相當(dāng)復(fù)雜。假設(shè)我們將工廠圍墻內(nèi)部的功能和系統(tǒng)連接起來，那么可以稱之為局域物聯(lián)網(wǎng)。在建立工廠局域網(wǎng)之前，需要了解任何工廠的圍墻內(nèi)都是為了生產(chǎn)，而在圍墻外都是為了客戶，這是工廠建立的理由，因而可以說工廠是為質(zhì)量而生，質(zhì)量是為客戶而生。通過對(duì)這些的認(rèn)識(shí)可以建立一個(gè)工廠圍墻內(nèi)局域網(wǎng)的大框架。

物聯(lián)網(wǎng)的概念，首先是萬(wàn)物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)；其次是業(yè)務(wù)和應(yīng)用的互聯(lián)網(wǎng)。無(wú)論是工廠內(nèi)部的局域網(wǎng)還是外圍的互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)都是業(yè)務(wù)和應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)。其中物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括無(wú)線射頻，也稱“RFID”，是一種非接觸識(shí)別技術(shù)，在應(yīng)用中優(yōu)于條形碼識(shí)別技術(shù)。其他的關(guān)鍵技術(shù)還有云服務(wù)、移動(dòng)終端、可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、傳感器等。工廠內(nèi)部局域網(wǎng)的建設(shè)，最重要的是將RFID、PLC及傳感器連接起來。目前，國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展“兩化融合”項(xiàng)目，個(gè)人理解這里的“兩化”是將信息化，同工業(yè)化相結(jié)合。以前使用電腦的方式是配方師將配方發(fā)給工廠，工廠拿到配方后再次輸入電腦，利用電腦進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。在這中間多出了一個(gè)再輸入的環(huán)節(jié)，如何保證再輸入的內(nèi)容和原配方內(nèi)容完全一致，即使一致也屬于重復(fù)勞動(dòng)。然而，在物聯(lián)網(wǎng)的概念中，一切重復(fù)的內(nèi)容都是可以通過“分享”來完成的。例如：在ERP中的配方一旦被銷售訂單“激活”，就會(huì)自動(dòng)將配方發(fā)給工廠的計(jì)算機(jī)，工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)控制設(shè)備生產(chǎn)，同時(shí)，標(biāo)簽系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒…

物聯(lián)網(wǎng)可以解決原料用錯(cuò)、工藝控制失誤、包裝材料用錯(cuò)、成品發(fā)錯(cuò)等問題，此外還可以解決包括原料控制、訂單管理、客戶關(guān)系管理、物流管理等諸多問題。這里向大家展示一下富朗特公司現(xiàn)在用的可追溯控制系統(tǒng)SCT（Software Control of Traceability），這是一個(gè)集成系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)包含五項(xiàng)主要功能，即數(shù)據(jù)采集、工藝聯(lián)鎖、工廠生產(chǎn)、智能糾錯(cuò)以及報(bào)表系統(tǒng)，這五項(xiàng)核心功能都由核心數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理。對(duì)于管理層來說，只需要將自己所需流程、計(jì)劃的規(guī)則放入該數(shù)據(jù)庫(kù)中，該系統(tǒng)就會(huì)忠實(shí)地去執(zhí)行。

數(shù)據(jù)采集主要通過無(wú)線射頻的方式采集兩個(gè)主要數(shù)據(jù)，第一個(gè)是員工身份，如該員工是否授權(quán)進(jìn)入該區(qū)域。第二個(gè)是物料準(zhǔn)確，無(wú)線射頻會(huì)判斷經(jīng)過的每份物料是否符合核心數(shù)據(jù)庫(kù)的需求。如果員工身份或物料出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么該生產(chǎn)線會(huì)自動(dòng)停止生產(chǎn)，防止錯(cuò)誤發(fā)生，同時(shí)會(huì)有聲光報(bào)警及提示文字告知錯(cuò)誤，并指出糾正措施。這一整套的中斷、報(bào)警、提示、糾正等系統(tǒng)，稱之為“工藝聯(lián)鎖”。

一個(gè)企業(yè)中，無(wú)論是部門還是崗位，在工作時(shí)都是站在自身所在部門或崗位的基礎(chǔ)上來思考問題，認(rèn)為這種做法效率最高?？墒枪芾韺硬荒苤竿恳粋€(gè)工人都站在企業(yè)或車間的立場(chǎng)來看待效率問題。那如何提高效率呢？將效率的規(guī)則放入該系統(tǒng)服務(wù)器，那么服務(wù)器會(huì)對(duì)每個(gè)部門和崗位進(jìn)行提示，告訴誰(shuí)該去做什么，該如何去做，將整個(gè)工廠有機(jī)結(jié)合起來。

智能糾錯(cuò)，即將風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)。從前的條形碼識(shí)別，從質(zhì)量控制的角度來說，意味著該識(shí)別方式會(huì)讓可能的風(fēng)險(xiǎn)到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而企業(yè)所需要的是風(fēng)險(xiǎn)防控，這就是矛盾所在。而該智能糾錯(cuò)是在車間通道上安裝紅燈和綠燈，當(dāng)員工拿取物料時(shí)，綠燈亮則繼續(xù)，紅燈亮則表示出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要停下來進(jìn)行檢查。這種手段，通過無(wú)線射頻完全可以做到，且方便快捷。

最后一個(gè)功能為報(bào)表系統(tǒng)，當(dāng)員工身份和物料標(biāo)識(shí)都使用了電子標(biāo)簽，理論上記錄不需要員工進(jìn)行復(fù)核簽字，只需要保管好電子標(biāo)簽即可，該電子標(biāo)簽就類似于工廠的內(nèi)部“身份證”。這種方式比人工記錄更具時(shí)效性和準(zhǔn)確性。在該系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)了所有員工的操作信息、物料信息、設(shè)備和控制信息、訂單信息、入庫(kù)及發(fā)貨信息等。將這些信息按照相應(yīng)要求組合起來，形成的報(bào)表就是“批記錄”。當(dāng)然，也可以按照其他要求將其他信息組合成報(bào)表，該報(bào)表系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)靈活和彈性的系統(tǒng)。

以上所說都是SCT系統(tǒng)功能，現(xiàn)在使用的SCT系統(tǒng)包含四個(gè)組成部分，即西門子PLC，用來執(zhí)行控制邏輯和設(shè)備；西門子WINCC，用來圖形化控制，人機(jī)交互；RFID無(wú)線射頻，即電子標(biāo)簽；ERP接口，與ERP自動(dòng)數(shù)據(jù)交換。這四個(gè)組成部分都是商業(yè)化的系統(tǒng)或硬件。而SCT系統(tǒng)則是將以上四個(gè)系統(tǒng)或硬件集成起來，使單個(gè)系統(tǒng)按照需求有機(jī)運(yùn)作。

圖2　SCT系統(tǒng)軟件模型圖

圖2展示了這個(gè)軟件的模型，圖右下方為原料，原料到達(dá)工廠后，入庫(kù)員工需要通過ERP根據(jù)傳統(tǒng)標(biāo)簽的要求錄入數(shù)據(jù)。錄完數(shù)據(jù)后，會(huì)啟動(dòng)質(zhì)量部的人機(jī)交互界面，會(huì)通知質(zhì)量部在限定時(shí)間內(nèi)確定原料是否合格。合格后，之前輸入的信息將會(huì)寫入電子標(biāo)簽，且每一個(gè)都擁有各自的電子標(biāo)簽。當(dāng)原料進(jìn)入車間時(shí)，各個(gè)識(shí)別天線會(huì)讀到電子標(biāo)簽，通過系統(tǒng)運(yùn)算實(shí)時(shí)顯示該物料進(jìn)入的區(qū)域。服務(wù)器將通過電子標(biāo)簽，自動(dòng)判斷該物料是否應(yīng)該出現(xiàn)在該區(qū)域，如若發(fā)現(xiàn)問題，會(huì)及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。這都需要PLC來實(shí)現(xiàn)，PLC是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)大量的開關(guān)順序加以控制的設(shè)備，并采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，又稱為可編程序控制器。傳統(tǒng)的電腦和手機(jī)輸出的是文字和圖像，而PLC輸出的是開關(guān)信號(hào)，因而當(dāng)給PLC輸入某一段程序后，PLC將會(huì)輸出開關(guān)信號(hào)來運(yùn)行或者停止相應(yīng)的設(shè)備，這是信息化與工業(yè)化結(jié)合的關(guān)鍵部分。另外，在第三方的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言支持下，PLC也可以與ERP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這些數(shù)據(jù)是告知財(cái)務(wù)今天生產(chǎn)的訂單使用了哪些批號(hào)的原料。

此外，視窗控制中心模塊（WINCC）也非常關(guān)鍵，西門子開發(fā)的WINCC是同微軟公司聯(lián)合研發(fā)。在現(xiàn)代化加工企業(yè)中，整個(gè)生產(chǎn)車間采用無(wú)人化全自動(dòng)生產(chǎn)，而企業(yè)負(fù)責(zé)人希望“眼見為實(shí)”，WINCC就可以將整個(gè)工廠的運(yùn)行狀態(tài)以圖形或者動(dòng)畫的方式表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的顯示器上。另外，西門子開發(fā)WINCC還支持第三方程序介入，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化接口。同時(shí)還提供報(bào)警和報(bào)表系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)告知生產(chǎn)加工過程中設(shè)備的異常情況，如設(shè)備延遲、閥門是否打開等。

接下來，該系統(tǒng)中的無(wú)線射頻識(shí)別——RFID，與常用的條形碼相比較，條形碼存在一定的劣勢(shì)。首先，條形碼在運(yùn)輸過程中容易磨損以至無(wú)法掃描。其次，只能掃描肉眼范圍內(nèi)的條形碼。其三，如果重復(fù)掃描同一個(gè)條形碼，計(jì)算機(jī)無(wú)法分辨，會(huì)認(rèn)為是兩個(gè)物品，增加了掃描的不確定性。同樣的貨物運(yùn)輸方式，采用RFID的優(yōu)勢(shì)在于，首先人員不用到達(dá)掃描現(xiàn)場(chǎng)；其次運(yùn)輸車輛無(wú)需停車，節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間；最后，當(dāng)運(yùn)輸車輛經(jīng)過掃描區(qū)域時(shí)，車上所有帶有電子標(biāo)簽的貨物，都會(huì)在同一時(shí)間被計(jì)算機(jī)記錄，大大節(jié)省了人力成本，同時(shí)減少了人為的失誤。

該系統(tǒng)最后一部分為ERP接口，其是ERP系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，或數(shù)據(jù)交互；用來定義兩個(gè)對(duì)象通信的契約；為了一個(gè)共同目標(biāo)而多方協(xié)同工作。

最后，我們總結(jié)一下SCT系統(tǒng)的特點(diǎn)在于：與ERP自動(dòng)對(duì)接；專為維生素生產(chǎn)定制的軟件；所有維生素全部進(jìn)料倉(cāng)；原料在工廠內(nèi)全部采用RFID；數(shù)據(jù)統(tǒng)籌管理。最終是為了按照客戶的需求生產(chǎn)品質(zhì)一流的產(chǎn)品。

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1001-0769（2016）08-0078-03