本文为“2021年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2021年度,为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介
百威投资(中国)有限公司是一家上市公司,其全球总部位于比利时鲁汶。百威是全球领先的酿酒制造商,也是全球五大消费品公司之一,百威旗下经营着500多个品牌,其中包括百威、时代(Stella Artois)、贝克啤酒等全球旗舰品牌; Leffe、Hoegaarden等迅速成长的跨国畅销品牌;以及Bud Light、Skol、Brahma、Quilmes、Michelob、哈尔滨啤酒、雪津、Klinskoye、Sibirskaya、科罗娜、Chernigivske、Jupiler等本土明星品牌。
百威对于传统以及品质的执着追求可以追溯到1366年成立于比利时鲁汶的Den Hoorn酒厂和1860年成立于美国圣路易斯市的Anheuser & Co啤酒公司。Den Hoorn酒厂酿造啤酒的悠久传统和Anheuser & Co啤酒公司的领先意识都对今天的百威产生了巨大而深远的影响。公司在中国拥有员工2万余名,多元化的业务版图使得百威得以集中发挥双方的综合优势,在发达和发展中国家市场均取得骄人的成绩。百威在中国拥有接近30家酒厂, 遍布10+个省,产品涉及百威、哈尔滨、雪津等品牌。
敢梦敢创,未来共喝彩。百威一直在寻找新的方式以庆祝人生中的重要时刻。百威敢于梦想,以推动我们行业的发展,并对世界产生意义重大的影响。这一宗旨关乎百威未来的成就,也能使百威开启、利用并重新调整我们现有基础设施及资产所能发挥的作用——以实现更多创新、更为可持续、更多使用场景,为所有人创造更多价值。
图1 百威投资(中国)有限公司
二、企业在智能制造方面的现状
自2018年起,百威宣布全球技术供应链团队的战略,在百威亚太供应链着力打造4大平台:连接平台,管理平台,移动平台和智慧平台。这个一体化的战略,通过将工厂底层自动化的数据抓取上来,送到上层应用系统,将啤酒厂数据资源充分利用起来,为百威亚太供应链数字化转型打下坚实基础。数据大量累积后,管理数据可视化,最终实现智慧工厂。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1.项目背景介绍
百威集团在全球有很多公司和工厂,在亚太供应链也有很多的工厂,如果没有一个很好的内外部的管理整合和系统整合,这些管理将会是一盘散沙。
在供应链与物流业务方面,百威集团除了中国的几十家工厂外,还包含有韩国,印度,越南等,如何在不同国家和地域的限制情况下,更高效的推进业务的高速发展,是百威集团摆在面前丞待解决的问题。因此,百威亚太经过摸索和探索,利用数字化转型来推动业务的发展,对供应链进行升级,通过深度应用数据科学,激发变革式创新、实现数字化转型。
2.项目实施与应用情况详细介绍
2.1 蓝匣子(BBX)项目:从设备和工艺层面自动采集数据,为上层应用系统提供实时数据。
蓝匣子(Bluebox)是百威全球科技供应链针对百威供应链的业务特点设计的数据百威啤酒厂的数据采集、转化、读取/加载的定制解决方案。
从自动化层采集数据,然后将采集的数据进行一定的数据转化处理之后进行存储,后续可以将存储的数据或直接采集的数据准确、完整的提供给蓝匣子的数据用户(生产监控、跟踪管理的相关系统),为百威集团供应链的工业4.0转型打下坚实的数据基础。
如图所示即为百威集团工业4.0转型的数据策略,经过蓝匣子处理的数据会传送到上层的应用系统,如数字化团队空间、数据化工作站、
制造执行系统以及能源流体管理系统等。
蓝匣子的数据策略
蓝匣子项目主要分为2大部分,第一部分是基础设施,第二部分是数据的抓取和处理、传输。
1)基础设施
基础设施是蓝匣子项目的底层架构,是应用结构和数据架构的基础。它不仅包括硬件规划,还包括网络架构、数据库规划、运维平台规划,还具备高可靠、高性能快速响应、资源弹性、可管理可监控、易扩展。从网络进行规划,分为三层,办公网络、工业隔离区、生产网络。通过虚拟化技术,实现虚拟机在物理机集群上的瞬间迁移,减少服务器或者应用系统的停机时间。提高应用软件正常运行时间, 降低宕机风险。
服务器虚拟化技术
2)数据抓取、处理
数据抓取、处理部分使用的软件是由百威全球和一家欧洲公司基于Zenon软件定制化开发的数据抓取、处理解决方案,称之为蓝盒子。
Zenon高通用系列产品是一整套应用人机工学于工业化设计生产的解决方案: 它可监控下自传感器执行层,上至 ERP管理决策层的数字信息网。由zenon Analyzer, zenon Supervisor, zenon Operator 和 zenon Logic四种产品组成。zenon Analyzer可基于 IT和自动化数据来提供模板让用户创建量身订做的报告/报表 (例如,关于能源消耗,设备停机时间,关键绩效指标)。zenon Supervisor是独立的 SCADA 系统,可用于需要强力生产监测和冗余系统控制,以及复杂网络环境与远程安全访问应用的场合。zenon Operator,作为人机界面系统,保证机器的安全控制和简单、直观的操作--包括多点触控。zenon Logic,是一个基于IEC 61131-3的综合PLC平台,允许应用其于优化生产控制和数据逻辑处理。作为独立于平台的组合式生产解决方案,zenon产品系列可以顺利地融入用户现有的自动化和IT环境,通过提供用户项目设计向导程序和功能画面设计模板,大大简便了用户配置系统,以及从其他系统迁移项目的工作。"设置参数替代编程"的设计风格是zenon产品系列的典型特征。
如下图是我司使基于Zenon开发的蓝盒子的方案示意图。
2.2 MES生产执行管理系统,将啤酒厂生产过程的数据进行管理和分析
MES(Manufacturing Execution System)是制造执行系统的缩写,它是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、
库存管理、
质量管理、
人力资源管理、工作中心/
设备管理、工具工装管理、
采购管理、
成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。
MES 框架图
百威集团安装的MES系统,是由百威全球总部主导,在百威非洲区工厂成功进行试点后,后续在百威全球六个大区同步进行推广的核心项目。这也是中国地区啤酒饮料行业中首次工厂实施MES项目。
生产过程的原始工艺数据,从设备层级通过自动化改造及联通实现了自动获取,输送至MES系统,以往的手工记录、手工报表等原始低效的作业方式被自动化取数代替,在MES层级将生产的批次订单信息与相关的工艺质量参数与物料信息进行关联,形成所需的报表和结果,利用系统加强对工艺过程数据的监控,增加数据的透明度和产品端到端全制程的可追溯性,进一步提升产品的质量控制,为消费者提供更高品质及一致性更佳的啤酒。同时与安全类、工厂管理类、效率类系统互联互通,最终达成智慧工厂的终极目标。
MES 软件架构图
通过与蓝匣子(BlueBox)项目紧密结合,生产过程的原始工艺数据,从设备层级通过自动化改造及联通实现了自动获取,输送至MES系统。
MES 通过配置品牌/生产线/物料清单/检验参数/产线生产能力等主数据,实现执行系统订单/批次功能自动化建立与追踪。生产执行和追溯也是基于实现公司
战略管理要求,在食品安全的前提下,通过订单可以向前/向后对系统进行追溯,实现公司的质量管理。并且,全球总部和实施工厂也开发了多张报表模板,降低员工的统计工作量,提高工作效率。
系统界面截图(酿造)
MES 系统界面截图(包装)
3.效益分析
百威公司通过实施MES 项目和BBX 项目,逐步为智能工厂的夯实了基础。实体工厂为数字拟工厂提供基础数据,逐步实现了自动化、数字化、可视化、集成化、精细化、模块化管理。通过机器、传感器等设备数据采集,为设备具有在故障发生前发出警报,减少故障时间,利用协同化生产,通过云平台实现企业间的互联互助。