利乐如何融合自动化与信息化

上世纪50年代成立于瑞典的利乐公司，从1979年在广州卖出第一台灌装机开始，一路见证了国内乳品乃至液态食品行业的发展。目前，利乐在中国有三大业务板块：液态食品灌装设备及包装材料；加工技术与设备；以及技术服务。

中国在利乐的商业版图中举足轻重。其呼和浩特市的包材加工厂如今已经是利乐全球37个包材工厂中产量最大的工厂。
在设备领域，利乐全球首个自动化中心于2010年在上海浦东设立，这个自动化中心有利乐最为先进的Tetra Plantmaster平台。该平台聚焦在液态食品生产中的制造执行系统（MES）环节，其信息化与自动化的融合程度，代表了液态食品加工行业的前沿水平。
液态食品加工行业是一个已经高度自动化的行业，利乐MES平台的意义在于，它展现了在不需要很多硬件投入的条件下，如何将信息技术与自动化设备融合，从而提升制造水平。
根据利乐的经验，通过搭建信息平台，规范了生产流程，避免了人工出错；面对越来越多样化的产品需求，通过信息平台智能排产，提高了产线利用效率；通过搜集整个生产环节的数据，实现了对生产过程更精细的分析，并得以定位需要改善的环节；将利乐在细分领域的行业经验与信息技术结合，实现了更底层的操作流程优化。
全流程控制平台
包括中国在内，全球绝大部分液态食品的生产加工都已经告别了手工为主的原始加工模式，整个行业的自动化水平已经较高。在液态食品的生产环节，利乐的整体解决方案主要包含两个环节：对原料进行前处理，对处理成品进行灌装，制成最终成品。前端原料的供应和后端产品的分销则由食品生产商来完成，中间的制造环节正是由利乐打造Tetra PlantMaster掌控。
利乐加工系统资深自动化工程师韩俊告诉《财经》记者，Tetra PlantMaster的设计遵循了国际通用的ISA-88和ISA-95的设计标准，在执行过程中，根据不同产品需要创建不同的批次，每个批次对应不同的工艺路径和不同原料。这些批次需要提前依据产品要求设计好，在实际生产过程中，就可以根据不同批次，在系统平台的中控室控制产品的生产。“操作员的作用就是监控画面，监控现场设备状态。”韩俊说。
通过流程互锁来防错是最新版Tetra PlantMaster的一大目的。以前处理为例，利乐加工系统资深自动化工程师刘俊杰介绍，在投料环节，由整体的批次去触发配料平台系统，打印出生产需要的信息。通过条码枪、电子秤，就可以知道配料是什么，多少量，通过扫描打印出来的条码，操作工就知道该把这一段料加到哪一个罐里面。利乐在三个点上做把控，程序互锁，出现任何问题都无法进入下一步，加料完成后，现场操作员可以更新自动化系统的状态，让控制系统知道加料已经完成。
这一环节的处理，是将原来已有的流程通过信息化平台互锁，防止操作出错。液态食品的生产流程并不复杂，在各个环节也有自动化设备进行操作，但实际生产过程中依然有可能由于操作人员失误，出现错误投料的问题。而利乐将操作的每一步流程都与MES平台结合，在执行装料操作时通过扫码进行加料，扫码反馈给平台的信息将及时让平台做出判断，一旦出现错误的加料，平台将提示修正。
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利乐全流程控制平台示意图
打通设备间的信息流
在利乐看来，工业智能化由三组要件构成：物理部件，如机械和电子零件，液态食品生产企业的生产设备：均质、分离、灭菌、混料、灌装、分销等设备；智能部件，如传感器、微处理器、数据储存装置、控制器、软件、内置操作系统和数字用户界面等，比如客户生产端的管理软件、中控系统、关键点记录等；互联部件，如互联网接口、天线、连接协议、连通产品的网络、远程服务器，包含外部操作系统的产品云等等。
韩俊介绍，对许多液态食品制造企业来说，生产设备的自动化程度已经较高，因此实施MES系统并不需要对原有的硬件做大变动，只是原有的信息搜集过程没有完全电子化、信息化。实施MES系统更重要的是对逻辑的整合，将不同设备的数据采集上来做关联，打通整个制造环节的信息流。
韩俊介绍说，以往的工厂中，不存在物理上的联网，各个设备的信号是单个信号点，通过三四个信号灯显示设备的状态信息。而这套新的平台下，设备之间通过网线连接，采集的信息是设备的数据信息，在MES系统下实现数据信息的互联。
信息的打通有助于流程的规范，这一方面避免了出错，另一方面也提高了效率。
以质检环节为例，刘俊杰举例说，操作工在中控室操作，生产了一批浆料以后，需要通知质量检验室。这里有一个机器到人、人再将信息传递给另外一个人的过程，不仅降低了效率，也容易产生差错。
针对这个现象，利乐提出改进方案：中控室的操作工启动质检的功能，直接在质检室打印出条码，然后质检人员进行取样扫码，就可以立即知晓样品来源和需要检测的指标。对于质检人员来说，要求也放低了，不用靠人脑记忆需要检测哪些指标，也不会发生漏检的情况。每一条检测记录，参考值都可以一并记录到数据库当中，这些数据对于工厂的整体管理和最终产品来说，都是很重要的信息。
信息的打通不仅在单个环节上提高了效率，在工厂的整体生产计划、能源利用上也将发挥作用。随着市场不断细分，未来的液态食品的产品线将更加多样化，同一条生产线需要在不同时间生产不同的产品，而通过平台的排产软件输入不同产品的需求之后，就可以得出最优的排产计划。
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信息流贯通示意图
大数据应用开发
更多的数据，也将带来直观的维护、评价体系。如前文所述，这套MES系统负责产品的前处理、灌装两个环节，而这两个环节有不同的评价标准。在之前的体系里，各个环节只关心自己所在环节的相关参数，譬如在前处理环节，乳品企业会关心蛋白得率、单吨成本，而在灌装环节则会关心灌装成品率、千包成本等参数。两个环节数据统一起来分析之后，追溯问题就更加容易，能具体看到每一个环节的损失情况。
在制造环节内部，Tetra Plantmaster平台已经实现了对MES系统的高度整合。然而对客户来说，MES系统只是整个产品环节的一环，利乐采集的数据，还需要在前后两端与客户的平台对接。

据韩俊介绍，目前Plantmaster已经能够与SAP、Oracle这些主流的ERP（企业资源计划）管理软件连通。ERP与MES在两端发生关系，在前端，ERP给MES系统下达生产任务指令；在后端，MES向ERP返回可追溯的数据，包括产量、质检、成本等ERP所需要的数据。“ERP是一个物料清单，而MES是一个工艺清单。”韩俊这样理解二者的差别。

除开与客户ERP系统的连接之外，目前在欧洲一些工厂，在与客户达成保密协议的条件下，利乐已经开始尝试利用第三方的企业云平台来搜集数据，从而对产线状态进行更深入的分析。利乐在液态食品制造业有50余年的积累，利乐认为，这有助于自己在搜集数据的基础上提供更多的增值服务。

罐体、管线清洗即是一例。生产线在生产不同产品期间，需要对罐体、管线进行清洗之后再继续生产，有经验的工人会根据此前生产产品的报表来选定合适的清洗工序，而工程师则会根据现场的温度、电导、流量曲线来判定清洗效果。这样底层、直接的优化可以帮助经验不足的员工也能快速完成任务，而其中具体参数的取值，则来自于利乐在行业里积累的经验。

在韩俊看来，利乐的优势就在于细分行业积累。若单论软件研发能力，利乐显然无法与SAP、Oracle这些公司相比，但是基于多年经验，利乐熟悉液态食品的生产流程，在关键节点有足够的经验积累，因此可以进行有针对性的优化。

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连通MES与ERP示意图