娃哈哈智能工廠

目前國(guó)內(nèi)的飲料生產(chǎn)線主要還處于單機(jī)自動(dòng)化控制狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)整線的集中控制較少，尚未實(shí)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(guó)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(shí)具備一定的智能化設(shè)備設(shè)計(jì)與制造能力，率先建立食品飲料行業(yè)的智能生產(chǎn)試點(diǎn)，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，對(duì)行業(yè)具有典型的示范帶動(dòng)效應(yīng)。

食品飲料流程制造智能化工廠項(xiàng)目是娃哈哈集團(tuán)踐行“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略部署，針對(duì)食品飲料行業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合娃哈哈全國(guó)性集團(tuán)化管理的特點(diǎn)，通過信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)食品飲料制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。該項(xiàng)目以企業(yè)運(yùn)營(yíng)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(duì)整個(gè)集團(tuán)經(jīng)營(yíng)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、銷售從傳統(tǒng)模式向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)，實(shí)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(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈向數(shù)字化、智能化、綠色化發(fā)展，提升食品安全全程保障體系。

從傳感器到ERP深度融合

1、企業(yè)“大數(shù)據(jù)”的信息化建設(shè)

經(jīng)過多年實(shí)踐探索和自主研發(fā)，結(jié)合娃哈哈全國(guó)性集團(tuán)化管理的特點(diǎn)，通過信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合來實(shí)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企業(yè)資源管理系統(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的綜合化企業(yè)信息管理系統(tǒng)。其目標(biāo)是對(duì)公司的物料資源、資金資源、信息資源進(jìn)行集中式的管控和優(yōu)化。

訂單生命周期管理為核心，從經(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系統(tǒng)相集成實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，并通過產(chǎn)品物流運(yùn)輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了通過ERP系統(tǒng)對(duì)訂單整個(gè)生命周期的全過程數(shù)字化管理。

ERP企業(yè)管理系統(tǒng)框架模型

2、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(huì)根據(jù)原材料庫(kù)存、生產(chǎn)線狀態(tài)等因素分析并自動(dòng)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(jì)算出庫(kù)發(fā)貨時(shí)間。

MES系統(tǒng)工作圖

通過現(xiàn)代傳感與自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)全國(guó)各工廠的每個(gè)車間及設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化的升級(jí)，基于生產(chǎn)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)LDS構(gòu)架，進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jí)三層的構(gòu)架，即集團(tuán)公司對(duì)分公司工廠進(jìn)行智能監(jiān)控，分公司對(duì)車間設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)控管理。實(shí)現(xiàn)從車間生產(chǎn)線傳感器到ERP的深度數(shù)字化，使每個(gè)管理層隨時(shí)掌握生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)及各種設(shè)備參數(shù)運(yùn)行情況。

3、智能化數(shù)字化樣板工廠建設(shè)

為了進(jìn)一步的深度數(shù)字化，建立一個(gè)高度自動(dòng)化數(shù)字化的樣板工廠，在規(guī)劃階段就進(jìn)行高度自動(dòng)化和數(shù)字化的設(shè)計(jì)，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(dòng)化智能化的“數(shù)字工廠”。

1）工廠生產(chǎn)管理：ERP企業(yè)資源管理系統(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(jì)算原材料，批處理設(shè)備配置和參數(shù)。

2）在線質(zhì)量管理：生產(chǎn)線設(shè)備各運(yùn)行參數(shù)的采集、監(jiān)控、分析、自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整和報(bào)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(cè)和實(shí)驗(yàn)室儀器集成的質(zhì)量控制，使用計(jì)算機(jī)支持的連貫跟蹤來實(shí)現(xiàn)取樣的詳細(xì)計(jì)劃，高效及持續(xù)的產(chǎn)品追蹤安全性和生產(chǎn)質(zhì)量，實(shí)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(dòng)采集和分析，停機(jī)時(shí)間和故障判別、通過分別地選擇參數(shù)來表示趨勢(shì)，計(jì)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(shí)間的收集。由MES系統(tǒng)對(duì)維護(hù)人員標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，并對(duì)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(cè)和標(biāo)準(zhǔn)的工作指導(dǎo)。

娃哈哈飲料智能制造包括了集團(tuán)公司運(yùn)營(yíng)層面信息化及網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，和全國(guó)各生產(chǎn)工廠的自動(dòng)化智能化建設(shè)。實(shí)現(xiàn)了從傳感器等現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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；另一方面在集成化的企業(yè)信息平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)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、銷售從傳統(tǒng)模式向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)，從而實(shí)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(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

從自動(dòng)化到智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)

1、三大創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)

目前集團(tuán)已實(shí)現(xiàn)ERP/SAP系統(tǒng)對(duì)訂單管理與生產(chǎn)計(jì)劃的管理，ERP系統(tǒng)中的PM（工廠維護(hù)）、QM（質(zhì)量管理）、PS（項(xiàng)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)、原材料及半成品成品的質(zhì)量、設(shè)備的點(diǎn)檢及維護(hù)等各單項(xiàng)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(dòng)采集與記錄、追溯功能，可以實(shí)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。但是還缺少一個(gè)一體化的管控平臺(tái)，設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)還不能直接實(shí)時(shí)傳遞給MES和ERP系統(tǒng)。

該項(xiàng)目主要有三大創(chuàng)新點(diǎn)，一是通過傳統(tǒng)制造自動(dòng)化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，打造了一個(gè)涵蓋“從客戶下單、生產(chǎn)調(diào)度、原材料采購(gòu)、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(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

項(xiàng)目實(shí)施后，將在以下方面取得顯著效果:

1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與傳輸，建立一體化管控平臺(tái)。

項(xiàng)目實(shí)施后，設(shè)備和生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將自動(dòng)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)MES系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)管控平臺(tái)的一體化，數(shù)據(jù)采集與處理的一致性。

2）實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司與分公司兩個(gè)層面的生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高效率和品質(zhì)。

項(xiàng)目實(shí)施后，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(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)分析與預(yù)測(cè)并對(duì)輸出進(jìn)行及時(shí)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)。

2、與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的比較

國(guó)外飲料行業(yè)對(duì)整個(gè)飲料生產(chǎn)過程的整線自動(dòng)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(shí)施的生產(chǎn)線整線自動(dòng)化水平較高，生產(chǎn)線的自動(dòng)化系統(tǒng)與工廠管理的信息化系統(tǒng)結(jié)合緊密?；緦?shí)現(xiàn)了設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，記錄分析與統(tǒng)計(jì)輸出的數(shù)字化。

但是目前國(guó)外的飲料生產(chǎn)工廠自動(dòng)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(dòng)化層解決。信息化層更多是讀取設(shè)備的產(chǎn)量，消耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行效率或財(cái)務(wù)分析。相比于這種模式，娃哈哈的智能制造模式，同時(shí)注重運(yùn)用強(qiáng)大的信息化系統(tǒng)的分析處理能力對(duì)生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)管控，不僅會(huì)自動(dòng)根據(jù)產(chǎn)品情況向設(shè)備下傳工藝配方，還同時(shí)傳遞控制參數(shù)到相關(guān)設(shè)備，并實(shí)時(shí)檢查設(shè)備參數(shù)的合理性。會(huì)根據(jù)對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)工藝流程提供自動(dòng)的優(yōu)化方案。

3、推動(dòng)行業(yè)向綠色發(fā)展

由于飲料行業(yè)是個(gè)開放的、市場(chǎng)化程度極高的行業(yè)，同時(shí)又是個(gè)多數(shù)品類進(jìn)入門檻相對(duì)較低的行業(yè)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)飲料的需求也不斷增長(zhǎng)。近年來進(jìn)入飲料行業(yè)的企業(yè)不斷增加，國(guó)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(dòng)化水平，整體上缺少對(duì)整線自動(dòng)化控制的研究與優(yōu)化。鑒于消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求的不斷提高，國(guó)家對(duì)能源消耗的管控，對(duì)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(duì)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(dòng)整個(gè)飲料行業(yè)及相關(guān)行業(yè)向低碳、高效、綠色生產(chǎn)制造方向發(fā)展。