蒙牛乳业智能制造的探索与实践

  点击数:19530  发布时间:2019-05-07 10:07
随着“互联网+”与“中国制造2025”的不断推进,以及乳业新时代的到来,乳制品市场变化迅速,消费者需求差异性加剧,产品安全的诉求更为严格,产品研发周期缩短,产品服务的精准化、柔性化和智能化均对企业提出了新的要求。在激烈的行业竞争中,成本管理也对企业提出了更为严峻的挑战,基于当前面临的种种问题,结合蒙牛当前的智能管理基础,乳制品智能工厂的建设需求应运而生。
关键词:蒙牛乳业 ,智能制造 ,智能工厂

1 项目背景

随着“互联网+”与“中国制造2025”的不断推进,以及乳业新时代的到来,乳制品市场变化迅速,消费者需求差异性加剧,产品安全的诉求更为严格,产品研发周期缩短,产品服务的精准化、柔性化和智能化均对企业提出了新的要求。在激烈的行业竞争中,成本管理也对企业提出了更为严峻的挑战,基于当前面临的种种问题,结合蒙牛当前的智能管理基础,乳制品智能工厂的建设需求应运而生。

2 项目目标

智能制造通过自动化控制系统和信息化管理系统的集成和融合,结合“互联网+”技术,打破生产制造过程的信息孤岛,实现管理业务横向互联、制造业务纵向集成,帮助企业提升生产效率、能源利用率,降低运营成本、产品不良品率,缩短产品研发周期,将乳品生产制造从传统模式向智能化、网络化升级,实现企业内部高效精细管理,优化外部供应链的协同,打造精益化、柔性化、数字化、智能化的绿色乳制品“智造”工厂,加强乳制品的全程安全保障。

3 项目实施

作为典型的流程型行业,蒙牛的智能制造项目符合流程型制造的所有特征,从收奶、净乳、调奶、巴杀、配料、定容、UHT、灌装、包装、码垛到入库,生产连续性强、流程固定。

在蒙牛的智能制造项目中,系统对产品订单进行分析、转换、自动排产,通过信息化管理系统互联互通、协同配合,按需、按时、按量提供物料、原奶、质量检验计划、能源供应、仓储位置等,实现订单任务信息实时跟踪、能源消耗实时监控,生产更高效、过程更可靠、成本更明晰、管理更便捷。

蒙牛的智能制造系统架构包括计划层、执行层和控制层。计划层由企业资源规划ERP、智慧供应链、产品生命周期管理PLM等信息化管理系统构成;执行层由生产执行系统MES及其包括的生产管理、质量管理、设备管理、成本管理以及报表优化和系统集成的公用功能模块构成;控制层由生产设备组成,包括从原奶接收到牛奶加工、产品灌包装、成品仓储等自动化生产设备构成。通过MES平台深度融合自动化控制系统和信息化管理系统,ERP接收到智慧供应链的生产任务,将生产计划下达到MES,MES经过自动排产优化后下达生产指令到控制层的生产设备,同时生产任务在MES的质量管理模块、设备管理模块、生产管理模块、成本管理模块生成生产方法与人员指令。控制层的设备按照MES生产指令执行生产,同时将生产执行过程中的生产状态与生产结果反馈给MES,MES再将生产结果返回ERP,完成一个生产任务的完整闭环管理。蒙牛智能制造实施技术路线如图1所示。

图1 蒙牛智能制造实施技术路线

4 项目特点

蒙牛智能制造项目以订单生命周期管理为主线,以质量、成本、效率为核心,通过MES实时采集生产数据并监控设备运行状态、自动生成生产报表,实现生产过程自动分析、自动转序、自动控制、自动报工,从而驱动自动化和信息化的深度融合,实现企业资源规划ERP、生产制造执行系统MES、质量实验室管理系统LIMS、智能仓储物流系统WMS、能源管控系统EMS等全面集成和互联互通。具体方案包含以下五个方面:

4.1 质量控制自动化

所有检验数据通过LIMS系统集中管理,该系统将检验和质量控制有机结合,实现了质量控制自动化、检验流程标准化、检验记录无纸化、数据采集自动化,并持续对该系统进行优化。同时,通过采用物联网技术,依托LIMS系统,实施终端二级追溯项目,打造全链条信息化的产品控制和追溯系统。

4.2 能源管控智能化

能源管控系统以智能仪表完善能源三级计量和能源数据的自动采集、无线传输、数据存储、互联网技术等将全国各生产工厂的能源数据汇总到能管中心平台进行展示和集中管理,实现对全国工厂的分区域、分品项、分产品的能耗成本计算、实时监控、自动统计分析功能开发,为节能挖潜、优化排产提供技术支持。

4.3 产品研发智能化

引入PLM系统,实现新产品的需求、研发、测试以及推广的管理。

4.4 生产制造过程自动化

生产制造涵盖挤奶、收奶、杀菌、灌装、包装、码垛、出入库等过程,实现自动化。挤奶采用全自动机器人挤奶系统,使牧场主摆脱了繁重而琐碎的常规挤奶事务;收奶、杀菌过程通过PLC对所有泵和阀及单机控制,实现牛奶按工艺控制参数自动流转,达到牛奶杀菌的安全控制,实现产品追遡可查,同时设备运转参数自动记录,便于追溯;灌装生产线设备通过对流量传感器自动检测、稳定灌装,实现全自动精准、无菌灌装;包装装箱、码垛利用PLC控制系统和机器人全方位模仿人工为基础,实现自动开箱、装箱、封箱、码垛等功能,提高生产效率,降低劳动强度;出入库集成了多轴机械手、AGV、RGV、空中悬挂、堆垛机、码型线、输送机、环形穿梭车等自动化设备,实现产品精准定位,先进先出,提升产品出入库的速度和能力。

4.5 物流智能化

立体库全自动堆垛机、环穿小车和系统的关键工序设备均引入高自动化程度的装备,采用多种智能功能部件和统一的标准通讯协议实现设备智能功能,配合WMS系统实现数据自动采集,部分设备实现与WMS系统的双向交互与控制,产品运输过程中对车辆的位置和产品温度进行全时监控。依靠物联网技术,实现全国库房帐务远程监控管理功能。

5 项目效益

蒙牛通过推行智能制造,为企业带来了改变和收益,具体体现在以下方面:

(1)财务结账的速度提升50%以上;

(2)生产效率提升20%以上;

(3)全程数字化自动采集、监控,实现数据异常及时预警;

(4)系统化精细化成本管控,实现在线监控自动核算,运营成本降低20%;

(5)系统化自动排产,快速响应、满足市场柔性化需求;

(6)全产业链实现质量一键追溯;

(7)质量检测实现自动化和信息化,产品不良品率降低20%以上;

(8)能源管理实现智能化,能源利用率提升11%;

(9)生产过程报表优化33%以上;

(10)人员劳动生产率提升20%以上。

6 项目意义

蒙牛的智能制造通过整体规划、分步实施、效益优先、重点突破的原则,有计划、有步骤地推行,注重研究成果转化效能,避免了盲目上系统、上项目,避免形成新的信息孤岛。

此外,蒙牛的智能制造与蒙牛的精益化生产运营体系WCO相结合,建设基于精益化的智能化工厂。目前蒙牛已经成功建成了高科工厂、金华工厂2个乳制品智能化工厂,在此基础上,蒙牛规划在2020年建设完成8个乳制品智能工厂。

蒙牛智能制造项目将为乳制品行业从传统制造,向数字化、自动化和智能化转型提供经验借鉴:一是建立生态共赢圈,推动产业链升级。纵观当前乳制品行业的发展,企业彼此依存度与日俱增,需协同发展,共同进步。蒙牛的智能制造项目与上下游合作单位建立了生态共赢圈,发挥各家所长,共同完成乳制品产业链上的智能化建设。此外,针对乳制品的前处理和灌装环节被国外先进厂商垄断,蒙牛与国内产业链组成联合体,推广使用国产乳品包装设备,有利于推动实现乳品制造完全自主知识产权的进程,为行业树立标杆、填补空白、建立标准,引导行业的智能化建设。二是对《中国制造2025》规划智能制造战略从模型到实践模式,从理论到实际,为行业提供可借鉴的经验。蒙牛智能制造的探索和实践得到了国家的认可,入围了工信部两化融合贯标企业、工信部智能制造示范试点单位以及2016年智能制造综合标准化与新模式应用重点支持单位。蒙牛将以此为契机,根据国家智能制造发展战略及示范试点的统一部署,牵头制定好乳制品行业的智能制造标准,尽快形成乳制品领域成熟的智能制造发展经验和模式,从而推动乳制品行业智能制造的建设。

精彩对话

内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司常温事业部生产管理中心负责人韩建军

自动化博览:蒙牛在乳制品制造全链条的自动化升级上取得了哪些成果?

内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司常温事业部生产管理中心负责人韩建军:蒙牛完成了乳制品制造全链条的自动化升级,涵盖挤奶、收奶、杀菌、灌装、包装、码垛、出入库和物流运输等过程。通过对乳制品制造全链条的自动化升级,为乳制品行业培养了3家国内顶级乳制品自动化装备供应商,打破了进口供应商垄断高难度乳制品自动化供应商的历史。

自动化博览:您认为食品饮料行业对自动化技术的发展提出了哪些新的要求?

韩建军:目前,食品饮料行业身处中国工业转型升级的大潮中,正迎来发展的黄金期,自动化设备替代人工操作不断加快,自动化技术、机器人技术、信息控制技术的不断迭代提升,为食品饮料行业提供了新的增长动力。食品饮料行业已形成了较好的自动化基础,自动化控制类、驱动类、检测类产品已在其生产包装中得到广泛应用。随着行业发展不断改进升级,自动化技术也将持续升级。

食品饮料行业属于快消品行业范畴,品类变化快,产品更新快,近几年一直保持着持续的增长,本行业发展带动食品加工和包装机械制造业同步高速发展,并且也提出了更高的自动化需求。尤其电商产品、新零售产品销售渠道不断拓展,消费者定制化销售需求的持续增长,食品饮料行业的自动化制造及自动化包装出现了新的特点,包装形式的日益多样化对包装设备的自动化提出了更高要求。一方面,随着中国社会发展,低端劳动力日益短缺,劳动密集型生产模式越来越困难,招工和人员管理成为难点,需要不断提升生产过程自动化水平,通过对核心生产设备及罐、管、泵、阀的自动化集中控制代替原有的人工现场手动操作成为普遍趋势,一键控制的设备配置理念也逐渐广泛接受,但是目前食品机械的自动化设计主要依赖于进口供应商提供,需要国内的自动化技术公司提高核心技术能力,满足国内食品饮料行业发展需求;另一方面,同一条生产线需要满足多种规格产品生产,包装形式随时切换,要求自动化包装应满足柔性化兼容能力。因此,未来需要食品行业内同仁与机械制造业从业精英共同努力,推动自动化技术驱动,提升行业的国际竞争力。

自动化博览:请您简要分析下我国乳制品行业的发展现状及未来趋势。

韩建军:中国乳制品行业起步晚、起点低,从1997年开始进入高速增长阶段并发展迅速。乳业发展历经20余年,从市场为王时代(1999-2008年)到奶源为王时代(2008-2016 年)再到现如今的全产业链整合能力为王时代(2016年-迄今)。在第四次工业革命的浪潮中,叠加2017年消费复苏,行业龙头的前期布局开始受益,行业在酸奶等更符合消费升级的品类带动下逐步复苏。

未来,乳制品行业的发展趋势将呈现五个方面,一是宏观环境促进消费的增长。根据《全国奶业发展规划(2016 年~2020年)》,我国人均乳制品消费量仅为世界平均水平的三分之一、发展中国家的二分之一。随着城乡居民收入水平提高、城镇化推进和二胎政策的实施,奶类消费仍有较大增长潜力。二是行业市场集中度会进一步提高。《中国奶业质量报告 2017》数据显示:2016 年末,中国规模以上乳制品加工企业(年销售额 2,000 万元以上)627 家,比 2008 年减少 100 余家,销售额排名前 15位的乳制品加工企业销售额为 1,794 亿元,约占全国销售总额的 53.9%。三是产品创新、大单品成为企业主要利润来源。以大单品为主的产品结构成为行业发展趋势,大单品作为乳企的重要利润来源,可为企业提供稳定的现金流、降低销售费用、提升品牌价值等。消费群体以95后/新中产成为消费主力,这部分人愿意为“美的、贵的、乐的、快的”买单,消费习惯更注重“个性化、健康化、职能化、重颜值”。四是销售渠道多元化。对于乳制品销售而言,销售渠道一般分为现代渠道、传统渠道、特殊渠道、电商渠道。现代渠道主要包括商场、便利连锁、购物中心等其依靠可标准化的核心经营要点,迅速复制和扩张形成连锁规模化,并在供应链中日益独显强势地位,“互联网+”时代网购市场增长强劲,新零售异军突起。五是农村市场消费潜力巨大。当前农村人口开始回流,三四线城市的人口规模是一线城市的6 倍左右,三四线小镇青年崛起,这部分人群品牌意识增强,购买力提升、内心渴望高端生活、追求适度个性化。所以,三四线城市及农村乡镇市场将成为未来乳制品销售的新增长点。

摘自《自动化博览》2019年4月刊

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