“乳業(yè)4.0”：夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

蒙牛在國(guó)內(nèi)乳制品行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)信息化管理，配合企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工序自動(dòng)化管理。蒙牛也由此實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯，保證食品安全，并使全產(chǎn)業(yè)鏈管理更加科學(xué)規(guī)范。

內(nèi)蒙古呼和浩特南郊，和林格爾經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。在蒙牛整潔明亮的質(zhì)檢實(shí)驗(yàn)室里，張慧萍身著白大褂，頭戴無菌帽，一絲不茍地查看著各種檢測(cè)儀器和樣品。

自2000年大學(xué)畢業(yè)加入蒙牛，她從一線的普通質(zhì)檢員做起，已經(jīng)一步步成長(zhǎng)為蒙牛質(zhì)檢管理骨干。

“在蒙牛，質(zhì)檢已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。工作更輕松，效率和準(zhǔn)確性卻大大提高了?！彼χf，“比如，在過去，檢測(cè)數(shù)據(jù)全靠人工抄錄。加班加點(diǎn)到手酸眼花是常事。而現(xiàn)在只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能搞定。”

回憶起這些變化從萌芽到成真，張慧萍感嘆蒙牛前進(jìn)的每個(gè)腳步都清晰可見。而她自己也親身參與這一過程，并享受著數(shù)字化變革帶來的成果。

“數(shù)字化讓質(zhì)檢不再壓力山大，也讓我們有時(shí)間和精力投入到更有意義、能創(chuàng)造更多價(jià)值的工作中去?！彼f。

張慧萍在工作中

不僅是張慧萍，整個(gè)蒙牛都經(jīng)歷著一次大蛻變。這個(gè)乳業(yè)巨擎正逐步打造智能、高效的數(shù)字化工廠，引領(lǐng)“乳業(yè)4.0”的新浪潮。

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保衛(wèi)舌尖上的安全

1999年，蒙牛創(chuàng)立于呼和浩特市一間53平米的破舊出租屋里。當(dāng)年的小作坊已經(jīng)一躍成為當(dāng)今中國(guó)乳制品龍頭企業(yè)，集奶源建設(shè)、乳品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體。

目前蒙牛在全國(guó)18個(gè)省、市、自治區(qū)擁有71家工廠，生產(chǎn)常溫液態(tài)奶、低溫液態(tài)奶、冰淇淋、奶粉及奶酪5大系列的400多種產(chǎn)品，滿足海內(nèi)外超過7000萬人對(duì)乳制品的需求。

一輛輛奶車每天定時(shí)送來新鮮高質(zhì)的原奶

對(duì)于乳企而言，食品安全是賴以生存的生命線。而捍衛(wèi)這條生命線需要質(zhì)量控制這堵“防火墻”。它的堅(jiān)固絲毫不能遜色于鋼筋水泥。各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均須牢牢守在墻內(nèi)，不能越界半步。

從牧場(chǎng)上奶牛產(chǎn)奶到生產(chǎn)線上的一罐罐成品，蒙牛的生產(chǎn)流程既龐雜又精細(xì)。隨著企業(yè)高速發(fā)展，不斷增加的產(chǎn)量和嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)給質(zhì)檢人員帶來沉重的壓力。蒙牛早已意識(shí)到傳統(tǒng)依靠人工的質(zhì)檢方式已無法滿足需求，急需向數(shù)字化系統(tǒng)升級(jí)。而蒙牛與西門子的合作也由此駛?cè)肓丝燔嚨馈?

數(shù)字：乳制品生產(chǎn)的新原料

2013年，蒙牛通過西門子Simatic IT Unilab平臺(tái)開始實(shí)施實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）。至2015年，系統(tǒng)已全面上線，覆蓋蒙牛遍布全國(guó)的34個(gè)生產(chǎn)工廠實(shí)驗(yàn)室和兩個(gè)研發(fā)型中心實(shí)驗(yàn)室。一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)“孤舟”通過LIMS連接在一起，由此變成了一艘強(qiáng)大的信息化“艦隊(duì)”。

從原料入庫(kù)、加工，再到出廠流通，一包牛奶要經(jīng)過35個(gè)工序和105個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)，才能最終放心到達(dá)消費(fèi)者手中。這整個(gè)過程中，LIMS以一雙“火眼金睛”對(duì)所有原料、半成品和成品的“身份”進(jìn)行驗(yàn)證，并將它們的“身份證”信息完整儲(chǔ)存。

通過LIMS，蒙牛制定了科學(xué)的檢驗(yàn)計(jì)劃，包括采樣點(diǎn)、采樣量、檢測(cè)項(xiàng)目和頻次，以及檢測(cè)儀器等，避免以前人工排期可能造成的偏差。

在以前，質(zhì)檢人員需要將檢測(cè)結(jié)果抄錄在紙質(zhì)的原始記錄單上，再按照公式進(jìn)行計(jì)算，人工判定樣品是否合格。海量數(shù)據(jù)的錄入、匯總、統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)表也都依靠人工操作。而現(xiàn)在，檢測(cè)儀器與LIMS高度集成。質(zhì)檢人員只需掃描樣品上的條形碼，完成檢驗(yàn)后，數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)采集、傳輸?shù)絃IMS，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算與判定。這不僅減少了人員的工作量，還避免了人為因素造成的誤差，使質(zhì)檢更科學(xué)、精準(zhǔn)和高效。

在過程實(shí)驗(yàn)室，質(zhì)檢人員利用基于西門子Simatic IT Unilab平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）對(duì)半成品的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。與此前的人工操作相比，LIMS使質(zhì)檢更精準(zhǔn)和高效，使食品安全有了科學(xué)保障。

“蒙牛由此樹立了國(guó)內(nèi)乳制品行業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息化管理的新標(biāo)桿。”西門子工業(yè)軟件（上海）有限公司實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)高級(jí)顧問胡欣輝說。

“蒙牛在國(guó)內(nèi)乳制品企業(yè)中率先實(shí)現(xiàn)全流程檢驗(yàn)信息化管理。同時(shí)我們也配合ERP系統(tǒng)，在整個(gè)生產(chǎn)過程中通過系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)的質(zhì)量安全的轉(zhuǎn)序。在國(guó)內(nèi)我們也是第一家將全面的質(zhì)量安全管理與我們信息系統(tǒng)進(jìn)行全面融合的企業(yè)。在系統(tǒng)整個(gè)信息化實(shí)施過程中，也融入了我們很多專利技術(shù)在里面?！泵膳Ｙ|(zhì)量安全管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)人宋曉東表示。

通過LIMS，蒙牛實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯。對(duì)于每一個(gè)批次的產(chǎn)品，如有任何質(zhì)量問題，都能追溯到原奶接收、入倉(cāng)、前處理、灌裝、包裝、入庫(kù)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。如此智能的全供應(yīng)鏈管理能保證每個(gè)成品都如經(jīng)過了特種部隊(duì)的千錘百煉一般，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，蒙牛通過LIMS實(shí)現(xiàn)了約1400種質(zhì)檢方法的電子記錄和計(jì)算，90%以上的檢測(cè)數(shù)據(jù)能自動(dòng)采集并上傳至LIMS。各類檢驗(yàn)所需的時(shí)間因此節(jié)省了10%-25%。由于LIMS的使用，質(zhì)檢流程中的冗余步驟也大大簡(jiǎn)化，效率提升了15%以上。此外，在儀器設(shè)備管理、質(zhì)檢成本管理和人員優(yōu)化等方面，LIMS也發(fā)揮了舉足輕重的作用。

據(jù)估算，現(xiàn)在每天有總量超過1GB的數(shù)據(jù)如潮涌一樣在蒙牛的LIMS中流轉(zhuǎn)，其價(jià)值創(chuàng)造的潛力超乎想象。

“對(duì)于質(zhì)量控制，我們希望緊跟時(shí)代潮流，積極運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)思維，在未來的乳品質(zhì)量管控當(dāng)中，使質(zhì)檢和檢驗(yàn)流程更加智能化和柔性化?！?蒙牛生產(chǎn)制造系統(tǒng)質(zhì)量管理中心總經(jīng)理李梅表示。

軟實(shí)力、硬道理

數(shù)字化工廠離不開軟件系統(tǒng)這樣的“金頭腦”，也需要智能硬件這樣的“鋼筋鐵骨”。在蒙牛，西門子全集成自動(dòng)化解決方案（TIA）為生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行做出了重要貢獻(xiàn)。

包裝完成后的一箱箱成品通過傳送帶運(yùn)送給碼垛機(jī)器人。西門子PLC對(duì)傳送速度和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，并及時(shí)向碼垛機(jī)器人發(fā)送任務(wù)信號(hào)，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉(zhuǎn)入立體倉(cāng)庫(kù)

在前處理滅菌環(huán)節(jié)中，西門子可編程邏輯控制器（PLC）通過對(duì)泵閥和乳品液體流量的控制，對(duì)液體的溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行精確調(diào)控。此外，西門子流量計(jì)也廣泛應(yīng)用在灌裝機(jī)、殺菌機(jī)、鍋爐房等設(shè)備上，用于測(cè)量純水和軟水的流量。在灌裝生產(chǎn)線上，灌裝盒的精確定位、液體的流量和灌裝容量等也都由西門子PLC控制，通過1LG0電機(jī)驅(qū)動(dòng)。工作人員通過西門子HMI人機(jī)界面查看系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并下達(dá)命令。

包裝完成后的一箱箱成品通過傳送帶運(yùn)送給碼垛機(jī)器人。西門子PLC對(duì)傳送速度和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，并及時(shí)向碼垛機(jī)器人發(fā)送任務(wù)信號(hào)，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉(zhuǎn)入立體倉(cāng)庫(kù)。

蒙牛的立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)真正實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化物流。通過西門子PLC的智能控制，靈活的堆垛機(jī)能從指定位置精確地存放或抓取貨物。倉(cāng)庫(kù)旁的軌道上有序運(yùn)行著一輛輛運(yùn)貨小車，它們相互之間能保證一定的安全距離，不會(huì)“追尾”或“撞車”。各設(shè)備利用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊。同時(shí)，憑借強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，Simatic WinCC將倉(cāng)庫(kù)的大量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。

軟硬件的無縫集成也給效率帶來了巨大提升。比如當(dāng)LIMS完成一批成品的檢測(cè)，質(zhì)量判定合格的結(jié)果傳遞給ERP系統(tǒng)，再通過倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)通知PLC。這樣當(dāng)有需要時(shí)，PLC就能自動(dòng)“指揮”碼垛機(jī)和運(yùn)貨小車，第一時(shí)間將成品出庫(kù)。

邁向“乳業(yè)4.0”

在數(shù)字化工廠沒有硝煙的“戰(zhàn)場(chǎng)”，上層信息管理系統(tǒng)是運(yùn)籌帷幄的“將軍”，而生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)備是沖鋒陷陣的“士兵”。蒙牛正構(gòu)筑一幅面向未來的數(shù)字化工廠藍(lán)圖，以期打造一支戰(zhàn)無不勝的“精銳之師”。

“工業(yè)4.0”的美好愿景正深刻影響著各行各業(yè)，而蒙牛在乳制品行業(yè)率先提出“乳業(yè)4.0”理念，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

蒙牛希望未來工廠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（PLM）、ERP、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、生產(chǎn)自動(dòng)化、物流自動(dòng)化這5大系統(tǒng)的互聯(lián)互通。這樣才能優(yōu)化整條產(chǎn)業(yè)鏈，這也是實(shí)現(xiàn)‘乳業(yè)4.0’目標(biāo)的基礎(chǔ)。

在未來的工廠，各大系統(tǒng)能互相對(duì)話，不同層級(jí)的管理系統(tǒng)能自我學(xué)習(xí)，合理安排工藝流程，定制生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品，并能對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的健康狀況提前診斷。質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)也能在生產(chǎn)過程中就提前預(yù)警。

可以想象，未來當(dāng)蒙牛工廠接收到顧客個(gè)性化產(chǎn)品訂單之后，ERP系統(tǒng)將自動(dòng)把顧客需求發(fā)送給研發(fā)部門，并通知各相關(guān)部門做好準(zhǔn)備。研發(fā)部門將研發(fā)成果和對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求通過MES傳遞給生產(chǎn)部門，而MES也將所需要的特殊材料的信息匯總給供應(yīng)商。之后MES下達(dá)生產(chǎn)訂單，并調(diào)動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備高度協(xié)同，通過標(biāo)準(zhǔn)化的控制，支持柔性生產(chǎn)。源源不斷的海量數(shù)據(jù)在各級(jí)系統(tǒng)之間暢通流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)資源效率最大化，并保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。

一批批定制的乳制品最終通過高效物流系統(tǒng)到達(dá)消費(fèi)者手中。在此之前，消費(fèi)者可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控訂單已經(jīng)進(jìn)展到哪個(gè)步驟，何時(shí)可以收貨。

這樣的場(chǎng)景也許將很快從遙不可及的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。而在邁向未來數(shù)字化工廠的道路上，蒙牛正攜手西門子等合作伙伴大踏步前進(jìn)。