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MES助飞鹤乳业实现透明化乳品智造

2020/1/8    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:MES  e-works岁末盘点  智能制造  飞鹤乳业  
本文为“2019年度中国智能制造最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2019年度,在智能制造各领域有实践案例,或者有突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业实施智能制造的过程、步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,有效推动中国智能制造应用,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    飞鹤始建于1962年,从丹顶鹤故乡齐齐哈尔起步,是中国最早的奶粉企业之一。2019年11月中国飞鹤港股上市,成为港交所历史上首发市值最大的乳品企业。58年来,飞鹤一直专注于中国宝宝体质和母乳营养研究,引领行业开创多种提升奶粉对中国宝宝体质适应性的技术、配方与工艺。潜心打造“更新鲜、更适合”的高品质奶粉,是飞鹤乳业的不懈追求。

    2018年飞鹤成为中国婴幼儿奶粉行业首个突破百亿的企业,荣膺国产婴幼儿奶粉第一品牌。2019年飞鹤位列黑龙江百强企业第26位、黑龙江民营企业第4位、黑龙江制造业企业第16位,并获得由中国企业联合会和中国企业家协会颁发的2019中国制造业企业500强;获得世界品牌实验室颁发的2019亚洲品牌500强;获得全国工商联颁发的中国民营企业制造业500强证书。旗下星飞帆产品多次斩获国际大奖:2015-2019年,连续五年摘得世界食品品质评鉴大会金奖;连续三年入围世界乳制品创新大奖,用核心技术和卓越品质为中国乳业赢得国际赞誉。

黑龙江飞鹤乳业有限公司

图1 黑龙江飞鹤乳业有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

    为有效支撑飞鹤乳业智能制造建设,飞鹤乳业前后建设多个业务系统,各系统之间通过系统集成实现全面打通,数据集成基于飞鹤数据中台进行打造,软件集成通过中间件及软件接口实现,自动化设备控制层,采用国际先进的PLC、SCADA等先进控制系统,对自动化设备进行全面控制,使设备控制率达到90%以上。

    整个工厂建设引入TIA全集成自动化控制系统,与设备进行关联,实现自动化设备的数据采集,自动化控制,并与MES系统、LIMS系统、PLM系统关联,实现生产管理与自动化的集成整合。配合集团ERP、SCM、APS等业务管理系统,实现生产全过程管理,提升工厂整体管理水平,把工厂建设成为新型的数字化工厂并持续优化改进实现生产智能化。

    飞鹤乳业已完成ERP系统、消费者管理系统、企业BI大数据分析系统、OA管理系统等大量信息系统建设,在此基础上,我们把智能工厂业务分成五层,实现各系统之间横向关联,纵向打通。

    其中自动化控制层,采用国际先进的PLC、SCADA等先进控制系统,对自动化设备进行全面控制,使设备控制率达到90%以上;

    设备数据集成层,通过安装部署各类传感器、终端扫描设备、上位机等,对生产数据进行全面采集并通过生产大数据进行分析,用分析结果指导生产过程及设备优化;

    执行控制层,建设生产执行系统,包括:MES系统、LIMS系统、WMS系统、EMS系统、生产赋码采集系统等,管理生产过程,实现全面生产过程的质量控制及过程追溯;

    流程智能层,通过企业数据总线,使生产系统与ERP系统、PLM系统、APS系统等流程系统关联,实现生产全面协同;

    智能数据层,通过企业大数据平台,把业务数据、生产数据进行全面管理,并对数据进行分析,用于指导生产、营销管理,支持企业决策支撑。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    在全球竞争的严峻态势下,一面是国内乳品企业面临的市场竞争激烈、产品滞销的生存危机,一面则是不断传来的国人将澳大利亚、新西兰等国的婴儿乳粉抢购一空的消息。这种供给与需求的严重背离现状,促使国内的乳品生产企业,纷纷开始从装备、管理等多方面转型升级。加大科技创新力度,推动传统制造向透明、智能化生产转型,提高产品质量、降低生产成本,全方位实现与国际接轨,已经成为国内乳品工业发展的主流方向。

    飞鹤乳业智能工厂将从研发开始,建立起一个透明的乳品全生命周期下的完整的乳品智造系统,通过事前预防、事中控制,事后追溯系统实现完整的人机料环测的乳业智能制造体系,持续为广大婴幼儿提供高品质的安全乳品,确保中国宝宝健康成长。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    飞鹤乳业智能工厂项目,引用全球领先的西门子Simatic IT软件平台(mes、lims、plm)技术,以信息化促进乳业生产管理,带动智能工厂建设。

飞鹤乳业MES系统功能

图2 飞鹤乳业MES系统功能

    系统覆盖的工艺范围包括从原料出库到成品包装入库的整个流程,主要工艺段有:原料出库、脱包、隧道杀菌、称量配料、预混、干混、内包、外包。通过全产品生命周期整合,在产品研发和生产各个环节实现数据采集、处理、存储、利用和管理,形成具备产品设计、生产过程信息化监控与分析、质量管控、电子批记录、设备管理与维护、异常预警与探测,生产绩效评价与决策判断等综合性生产运营管理平台,实现提高生产效率、保障生产安全运营、降低成本、提升产品质量和增强企业核心竞争力的管理目标。

MES系统集成情况

图3 MES系统集成情况

    1)工单管理

    MES系统接收ERP的订单信息,根据实际产能进行计划排产,并结合“配方”,向各工序下达工单。系统需记录并跟踪各种工单的执行情况,并采集工单执行过程中相关物料信息、设备信息、工艺信息、操作信息等,与工单进行关联绑定。生产完成后,系统将物料耗用数据、产量数据等回传到ERP系统,形成完工。

    2)配方管理

    配方的管理是指用户在系统中管理产品配方标准数据,包括物料清单,理论配料数量,配料顺序,工艺路径,工艺参数等。系统对配方进行版本和状态控制,工艺人员每次对配方升级,只需统一在PLM系统中维护新的配方后,系统自动从PLM系统中获取新的版本;只有新版本最终批准生效后,才能真正应用到实际生产中。对于历史版本,系统自动将其转为归档状态。系统对配方进行严格的权限控制,只有授权用户才能浏览和编辑配方

    3)批记录管理

    MES系统需要设计各工序的记录录入接口,结合过程中采集到的物料相关信息、人员操作信息、工艺设备信息、关键质量信息等,按照各工段过程记录表的格式,最终以电子批记录的形式进行展示,取代现有的纸质记录及Excel批记录录入平台,从而实现记录的无纸化和即时化。可按照生产批次查询批次生产过程的关键数据,便于追踪追溯。

    4)追踪追溯管理

    MES系统自动记录每一箱产品在哪一条生产线、经过哪些工序、由谁、在什么时间(开始、结束)、用了什么物料、在什么工艺条件下、经过什么样的检测、生产出来的。包括:

    原料批次去向追踪监视;

    中间或最终产品来历谱系反追踪;

    生产任一过程的具体流程信息追踪;

    批次流转信息,特殊批注信息的管理与调阅。

    5)过程实时监控

    过程实时监控包括:生产状态监控、实时产量信息、故障显示及报警等。可以进行大屏展示。方便管理人员及时了解生产现场的运行情况,实时、准确、集中地传送到各级生产管理部门,以便及时了解生产状况,调整相关生产决策。

    6)设备管理

    配合设备资产管理,对设备点巡检、日常运维、检修维护、配置短停记录、配置OPC点等,可与设备PLC交互,配套手持终端(PDA)接收任务和现场操作,实现了对设备更有效更便捷的管理。

    7)能源管理

    实现对工厂的能源,包括水、电、气,以及生产过程中的蒸汽进行统计和管理;结合设备管理模块,根据配套的能源仪器仪表设备,把能源管理颗粒度细化到车间、设备;并对能源的消耗做时间维度上进行纵向分析,以提供节能减排的数据支撑。

    8)数据采集

    实时数据采集是智能化的基础之一,只有及时准确地获得生产现场的实时数据才能使系统正确地对生产做出响应,使数据分析更有指导意义,从而更好地为管理层提供决策支持。

    3.效益分析

    1)产品一次性合格率提升

    通过MES系统对生产过程的全程管控,可以有效做到产品质量的“事前预防、事中控制、事后分析”,变质量追溯为质量保证,提升产品一次性合格率,消除因生产环节造成的产品返工和召回风险。

    2)生产效率提升

    MES系统通过信息实时传递、定义工作流和集成SOP的方式,优化和规范了车间各个工序、各个岗位的作业流程,使生产过程更加流畅和规范,消除了因人员信息沟通不畅、操作不规范、质量信息不准确造成的生产停滞、返工等时间浪费,有效提升生产效率。

    3)纸质记录减少

    通过MES建立的电子批记录系统,可以降低车间纸质记录80%以上;由于数据都是在线实时采集、自动计算、自动存储,节约了工人手工记录和计算的时间,可以提升工作效率10%以上,降低用纸成本80%以上,同时保证了记录的真实性、准确性、实效性。

    4)生产成本降低

    MES系统通过建立的全程物料自动识别、自动复核、自动预警等功能,可以大大降低生产过程中对人的依赖,同时由于对作业流程的优化,可以使人员得到节约;通过全过程信息的自动采集,有效的节约了人工采集的时间,提升了工作效率,尤其是电子批记录和自动报表功能的实现,可以大大压缩工人用于记录和数据处理的时间,节约相关岗位人员;通过分析,预计能降低用工成本10%左右。

责任编辑:程玥
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