娃哈哈：以智能制造領(lǐng)跑飲料行業(yè)

□文/陳亮

娃哈哈：以智能制造領(lǐng)跑飲料行業(yè)

□文/陳亮

娃哈哈作為中國飲料行業(yè)的龍頭企業(yè)，在自身發(fā)展壯大的同時也認(rèn)識到，要打造飲料行業(yè)的“中國制造”典范，不僅僅要有最大的制造規(guī)模，還應(yīng)該包括最高水平的制造管理，扎實打造飲料行業(yè)的設(shè)備管理體系。娃哈哈的“智能工廠”，從下訂單到生產(chǎn)過程到產(chǎn)品溯源，實現(xiàn)真正智能化飲料制造。

陳亮 本刊編輯

目前國內(nèi)的飲料生產(chǎn)線主要還處于單機(jī)自動化控制狀態(tài)，實現(xiàn)整線的集中控制較少，尚未實現(xiàn)從ERP訂單到生產(chǎn)、再到發(fā)貨物流的一體化管控的真正智能化飲料制造。

杭州娃哈哈集團(tuán)作為飲料行業(yè)的龍頭企業(yè)和中國食品飲料行業(yè)的典型代表，具備較強(qiáng)的飲料產(chǎn)品研發(fā)能力，同時具備一定的智能化設(shè)備設(shè)計與制造能力，率先建立食品飲料行業(yè)的智能生產(chǎn)試點，除能有效提高生產(chǎn)線的產(chǎn)能、工作效率，提高產(chǎn)品品質(zhì)外，還對行業(yè)具有典型的示范帶動效應(yīng)。

食品飲料流程制造智能化工廠項目，是娃哈哈集團(tuán)踐行“中國制造2025”的戰(zhàn)略部署，針對食品飲料行業(yè)特點，結(jié)合娃哈哈全國性集團(tuán)化管理特點，通過信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，來實現(xiàn)傳統(tǒng)食品飲料制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。該項目以企業(yè)運營數(shù)字化為核心，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代化的傳感控制技術(shù)，通過對整個集團(tuán)經(jīng)營信息系統(tǒng)建設(shè)、工廠智能化監(jiān)控建設(shè)和數(shù)字化工廠建設(shè)，將食品飲料研發(fā)、制造和銷售，從傳統(tǒng)模式向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級，實現(xiàn)內(nèi)部高效精細(xì)管理、優(yōu)化外部供應(yīng)鏈的協(xié)同，推動整個產(chǎn)業(yè)鏈向數(shù)字化、智能化和綠色化發(fā)展，提升食品安全的全程保障體系。

從傳感器到ERP深度融合

企業(yè)“大數(shù)據(jù)”的信息化建設(shè)

經(jīng)過多年實踐探索和自主研發(fā)，結(jié)合娃哈哈全國性集團(tuán)化管理的特點，通過信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，來實現(xiàn)從傳感器到企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）的全過程信息集成。

娃哈哈ERP系統(tǒng)整體架構(gòu)是以SAP為核心，采用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，從產(chǎn)、供、銷等業(yè)務(wù)線著手，結(jié)合商業(yè)智慧等分析手段建立綜合化企業(yè)信息管理系統(tǒng)。其目標(biāo)是對公司的物料資源、資金資源和信息資源進(jìn)行集中式的管控和優(yōu)化。

以訂單生命周期管理為核心，經(jīng)銷商通過互聯(lián)網(wǎng)下單，到系統(tǒng)根據(jù)大數(shù)據(jù)分析并匹配最佳工廠進(jìn)行訂單生產(chǎn)。與工廠MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）相集成實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，并通過產(chǎn)品物流運輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用，實現(xiàn)通過ERP系統(tǒng)對訂單整個生命周期的全過程數(shù)字化管理。

工廠和車間的智能化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

飲料智能工廠通過MES系統(tǒng)獲取訂單后，會根據(jù)原材料庫存、生產(chǎn)線狀態(tài)等因素，分析并自動分配生產(chǎn)任務(wù)到生產(chǎn)線進(jìn)行制造，并根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期計算出庫發(fā)貨時間。

通過現(xiàn)代傳感與自動化技術(shù)，對全國各工廠的每個車間及設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化升級，基于生產(chǎn)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)LDS構(gòu)架，進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控與分析。

采用“集團(tuán)-分公司-車間”二級三層的構(gòu)架，即集團(tuán)公司對分公司工廠進(jìn)行智能監(jiān)控，分公司對車間設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)控管理。實現(xiàn)從車間生產(chǎn)線傳感器到ERP的深度數(shù)字化，使每個管理層隨時掌握生產(chǎn)線運行狀態(tài)及各種設(shè)備參數(shù)運行情況。

智能化數(shù)字化樣板工廠建設(shè)

為了進(jìn)一步深度數(shù)字化，建立一個高度自動化數(shù)字化的樣板工廠，在規(guī)劃階段就進(jìn)行高度自動化和數(shù)字化的設(shè)計，并通過MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的各種模塊的擴(kuò)展（生產(chǎn)管理模塊、設(shè)備管理模塊、質(zhì)量管理模塊等），打造高度自動化智能化的“數(shù)字工廠”。

1）工廠生產(chǎn)管理：ERP系統(tǒng)分配訂單到工廠，工廠MES系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)線狀態(tài)分析進(jìn)行組合排產(chǎn)，并精確計算原材料，批處理設(shè)備配置和參數(shù)。

圖1 ：ERP企業(yè)管理系統(tǒng)框架模型

2）在線質(zhì)量管理：生產(chǎn)線設(shè)備各運行參數(shù)的采集、監(jiān)控、分析、自動優(yōu)化調(diào)整和報告，構(gòu)建產(chǎn)品在線質(zhì)量監(jiān)控體系，將即刻的在線檢測和實驗室儀器集成的質(zhì)量控制，使用計算機(jī)支持的連貫跟蹤，來實現(xiàn)取樣的詳細(xì)計劃。高效及持續(xù)的產(chǎn)品追蹤安全性和生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)從原材料供應(yīng)到產(chǎn)品銷售到客戶的全程食品安全管控體系。

3）在線設(shè)備管理：各種生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的自動采集和分析，停機(jī)時間和故障判別、通過分別地選擇參數(shù)來表示趨勢，計算生產(chǎn)線效率OEE，生產(chǎn)線效率分析系統(tǒng)（LPA）： 為了OEE分析輔助時間的收集。由MES系統(tǒng)對維護(hù)人員標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，并對保養(yǎng)和維護(hù)工作進(jìn)行最優(yōu)化組織，可使操作員快速訪問設(shè)備手冊和標(biāo)準(zhǔn)的工作指導(dǎo)。

圖2 ：MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）工作圖

娃哈哈飲料智能制造，包括了集團(tuán)公司運營層面信息化及網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和全國各生產(chǎn)工廠的自動化智能化建設(shè)。實現(xiàn)了從傳感器等現(xiàn)場智能元件到ERP管理系統(tǒng)的全過程深度融合，構(gòu)建產(chǎn)品在線質(zhì)量監(jiān)控體系，實現(xiàn)從原材料供應(yīng)到產(chǎn)品銷售再到客戶的全程食品安全管控體系；另一方面在集成化的企業(yè)信息平臺上，實現(xiàn)對集團(tuán)型企業(yè)的中央管控和外部資源協(xié)同。以數(shù)字化為核心，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，將食品飲料研發(fā)、制造和銷售，從傳統(tǒng)模式向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級，從而實現(xiàn)內(nèi)部高效精細(xì)管控、優(yōu)化外部供應(yīng)鏈（包括供應(yīng)商和客戶）的協(xié)同、推動整個產(chǎn)業(yè)鏈向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

從自動化到智能化的轉(zhuǎn)型升級

三大創(chuàng)新實現(xiàn)智能化生產(chǎn)

目前，集團(tuán)已實現(xiàn)ERP/SAP系統(tǒng)對訂單管理與生產(chǎn)計劃的管理，ERP系統(tǒng)中的PM（工廠維護(hù)）、QM（質(zhì)量管理）、PS（項目管理）等模塊，結(jié)合PLM（產(chǎn)品生命周期管理）概念應(yīng)用至產(chǎn)品的配方、工藝和原料標(biāo)準(zhǔn)、原材料及半成品和成品的質(zhì)量、設(shè)備的點檢及維護(hù)等各單項業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的信息化管理。集團(tuán)先進(jìn)的飲料生產(chǎn)線也具備了部分的設(shè)備數(shù)據(jù)自動采集與記錄、追溯功能，可以實現(xiàn)部分設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷與解決。娃哈哈自主開發(fā)的MES系統(tǒng)具備車間成本核算、部分設(shè)備管理模塊等功能。但還缺少一個一體化管控平臺，設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)還不能直接實時傳遞給MES和ERP系統(tǒng)。

該項目主要有三大創(chuàng)新點，一是通過傳統(tǒng)制造自動化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，打造了一個涵蓋“從客戶下單、生產(chǎn)調(diào)度、原材料采購、工廠生產(chǎn)、物流和客戶服務(wù)等完整產(chǎn)業(yè)鏈的大數(shù)據(jù)信息化體系”；二是利用現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)等先進(jìn)手段，采集工藝過程關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，從產(chǎn)品調(diào)配、吹瓶、灌裝到包裝、碼垛在線實時監(jiān)測和自動參數(shù)糾偏修正，確保了穩(wěn)定的工藝過程和產(chǎn)品質(zhì)量；三是用于智能工廠的機(jī)器人系列產(chǎn)品是由娃哈哈自行研發(fā)制造，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

項目實施后，將在以下方面取得顯著效果：

1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集與傳輸，建立一體化管控平臺。設(shè)備和生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)將自動傳遞給MES和ERP管理系統(tǒng)，訂單、物料信息和產(chǎn)品配方將由ERP系統(tǒng)和MES系統(tǒng)自動傳遞給生產(chǎn)線生產(chǎn)管理系統(tǒng)和相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備。實現(xiàn)管控平臺的一體化，數(shù)據(jù)采集與處理的一致性。

2）實現(xiàn)集團(tuán)公司與分公司兩個層面的生產(chǎn)運行的實時監(jiān)控，提高效率和品質(zhì)。借助于強(qiáng)大的信息化系統(tǒng)和先進(jìn)的智能傳感器裝置，對生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，及時分析與預(yù)測并對輸出進(jìn)行及時的調(diào)控與調(diào)整，有效提高生產(chǎn)線效率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，減少人員干預(yù)。

與國內(nèi)外先進(jìn)水平的比較

國外飲料行業(yè)對整個飲料生產(chǎn)過程的整線自動化和整廠的數(shù)字化管理研究與開發(fā)起步較早。近些年來，尤其2000年以后，實施的生產(chǎn)線整線自動化水平較高，生產(chǎn)線的自動化系統(tǒng)與工廠管理的信息化系統(tǒng)結(jié)合緊密?；緦崿F(xiàn)了設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動采集，記錄分析與統(tǒng)計輸出的數(shù)字化。

但是，目前國外的飲料生產(chǎn)工廠自動化與信息化的結(jié)合深度仍然不夠，設(shè)備的控制主要還是在自動化層解決。信息化層更多地是讀取設(shè)備的產(chǎn)量、消耗等數(shù)據(jù)，進(jìn)行效率或財務(wù)分析。相比于這種模式，娃哈哈的智能制造模式，同時注重運用強(qiáng)大的信息化系統(tǒng)的分析處理能力對生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)管控，不僅會自動根據(jù)產(chǎn)品情況向設(shè)備下傳工藝配方，還同時傳遞控制參數(shù)到相關(guān)設(shè)備，并實時檢查設(shè)備參數(shù)的合理性。會根據(jù)對實際的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)結(jié)果的統(tǒng)計分析，對工藝流程提供自動的優(yōu)化方案。

推動行業(yè)向綠色發(fā)展

由于飲料行業(yè)是個開放的、市場化程度極高的行業(yè)，同時又是個多數(shù)品類進(jìn)入門檻相對較低的行業(yè)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)市場對飲料的需求也不斷增長。近年來，進(jìn)入飲料行業(yè)的企業(yè)不斷增加，國內(nèi)飲料機(jī)械行業(yè)也得到一定發(fā)展，但業(yè)內(nèi)更注重的是飲料生產(chǎn)的單機(jī)自動化水平，整體上缺少對整線自動化控制的研究與優(yōu)化。鑒于消費者對產(chǎn)品品質(zhì)要求的不斷提高，國家對能源消耗的管控，對低碳綠色生產(chǎn)的倡議與推廣。 娃哈哈食品飲料流程制造智能化工廠，將對飲料生產(chǎn)企業(yè)和飲料設(shè)備制造企業(yè)起到良好的示范效應(yīng)。有利于推動整個飲料行業(yè)及相關(guān)行業(yè)向低碳、高效、綠色生產(chǎn)制造的方向發(fā)展。