“乳業(yè)4.0”：夢想照進現(xiàn)實

蒙牛在國內乳制品行業(yè)率先實現(xiàn)了檢驗信息化管理，配合企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP），實現(xiàn)生產工序自動化管理。蒙牛也由此實現(xiàn)了質量數據追溯，保證食品安全，并使全產業(yè)鏈管理更加科學規(guī)范。

內蒙古呼和浩特南郊，和林格爾經濟開發(fā)區(qū)。在蒙牛整潔明亮的質檢實驗室里，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儀器和樣品。

自2000年大學畢業(yè)加入蒙牛，她從一線的普通質檢員做起，已經一步步成長為蒙牛質檢管理骨干。

“在蒙牛，質檢已經發(fā)生了天翻地覆的變化。工作更輕松，效率和準確性卻大大提高了。”她笑著說，“比如，在過去，檢測數據全靠人工抄錄。加班加點到手酸眼花是常事。而現(xiàn)在只需輕點鼠標就能搞定。”

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

“數字化讓質檢不再壓力山大，也讓我們有時間和精力投入到更有意義、能創(chuàng)造更多價值的工作中去。”她說。

張慧萍在工作中

不僅是張慧萍，整個蒙牛都經歷著一次大蛻變。這個乳業(yè)巨擎正逐步打造智能、高效的數字化工廠，引領“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。當年的小作坊已經一躍成為當今中國乳制品龍頭企業(yè)，集奶源建設、乳品研發(fā)、生產和銷售于一體。

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

一輛輛奶車每天定時送來新鮮高質的原奶

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

從牧場上奶牛產奶到生產線上的一罐罐成品，蒙牛的生產流程既龐雜又精細。隨著企業(yè)高速發(fā)展，不斷增加的產量和嚴格的質量標準給質檢人員帶來沉重的壓力。蒙牛早已意識到傳統(tǒng)依靠人工的質檢方式已無法滿足需求，急需向數字化系統(tǒng)升級。而蒙牛與西門子的合作也由此駛入了快車道。

數字：乳制品生產的新原料

2013年，蒙牛通過西門子Simatic IT Unilab平臺開始實施實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）。至2015年，系統(tǒng)已全面上線，覆蓋蒙牛遍布全國的34個生產工廠實驗室和兩個研發(fā)型中心實驗室。一個個數據“孤舟”通過LIMS連接在一起，由此變成了一艘強大的信息化“艦隊”。

從原料入庫、加工，再到出廠流通，一包牛奶要經過35個工序和105個檢測環(huán)節(jié)，才能最終放心到達消費者手中。這整個過程中，LIMS以一雙“火眼金睛”對所有原料、半成品和成品的“身份”進行驗證，并將它們的“身份證”信息完整儲存。

通過LIMS，蒙牛制定了科學的檢驗計劃，包括采樣點、采樣量、檢測項目和頻次，以及檢測儀器等，避免以前人工排期可能造成的偏差。

在以前，質檢人員需要將檢測結果抄錄在紙質的原始記錄單上，再按照公式進行計算，人工判定樣品是否合格。海量數據的錄入、匯總、統(tǒng)計和分析報表也都依靠人工操作。而現(xiàn)在，檢測儀器與LIMS高度集成。質檢人員只需掃描樣品上的條形碼，完成檢驗后，數據就會自動采集、傳輸到LIMS，并根據國家標準進行自動計算與判定。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，使質檢更科學、精準和高效。

在過程實驗室，質檢人員利用基于西門子Simatic IT Unilab平臺的實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）對半成品的檢測數據進行管理。與此前的人工操作相比，LIMS使質檢更精準和高效，使食品安全有了科學保障。

“蒙牛由此樹立了國內乳制品行業(yè)實驗室信息化管理的新標桿。”西門子工業(yè)軟件（上海）有限公司實驗室信息管理系統(tǒng)高級顧問胡欣輝說。

“蒙牛在國內乳制品企業(yè)中率先實現(xiàn)全流程檢驗信息化管理。同時我們也配合ERP系統(tǒng)，在整個生產過程中通過系統(tǒng)進行自動的質量安全的轉序。在國內我們也是第一家將全面的質量安全管理與我們信息系統(tǒng)進行全面融合的企業(yè)。在系統(tǒng)整個信息化實施過程中，也融入了我們很多專利技術在里面。”蒙牛質量安全管理系統(tǒng)負責人宋曉東表示。

通過LIMS，蒙牛實現(xiàn)了全產業(yè)鏈的質量數據追溯。對于每一個批次的產品，如有任何質量問題，都能追溯到原奶接收、入倉、前處理、灌裝、包裝、入庫等各個生產環(huán)節(jié)。如此智能的全供應鏈管理能保證每個成品都如經過了特種部隊的千錘百煉一般，質量穩(wěn)定可靠。

據統(tǒng)計，蒙牛通過LIMS實現(xiàn)了約1400種質檢方法的電子記錄和計算，90%以上的檢測數據能自動采集并上傳至LIMS。各類檢驗所需的時間因此節(jié)省了10%-25%。由于LIMS的使用，質檢流程中的冗余步驟也大大簡化，效率提升了15%以上。此外，在儀器設備管理、質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。

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

“對于質量控制，我們希望緊跟時代潮流，積極運用互聯(lián)網思維，在未來的乳品質量管控當中，使質檢和檢驗流程更加智能化和柔性化。” 蒙牛生產制造系統(tǒng)質量管理中心總經理李梅表示。

軟實力、硬道理

數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，西門子全集成自動化解決方案（TIA）為生產線的穩(wěn)定運行做出了重要貢獻。

包裝完成后的一箱箱成品通過傳送帶運送給碼垛機器人。西門子PLC對傳送速度和轉向進行控制，并及時向碼垛機器人發(fā)送任務信號，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉入立體倉庫

在前處理滅菌環(huán)節(jié)中，西門子可編程邏輯控制器（PLC）通過對泵閥和乳品液體流量的控制，對液體的溫度、壓力等參數進行精確調控。此外，西門子流量計也廣泛應用在灌裝機、殺菌機、鍋爐房等設備上，用于測量純水和軟水的流量。在灌裝生產線上，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電機驅動。工作人員通過西門子HMI人機界面查看系統(tǒng)運行參數，并下達命令。

包裝完成后的一箱箱成品通過傳送帶運送給碼垛機器人。西門子PLC對傳送速度和轉向進行控制，并及時向碼垛機器人發(fā)送任務信號，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉入立體倉庫。

蒙牛的立體倉庫已經真正實現(xiàn)了全自動化物流。通過西門子PLC的智能控制，靈活的堆垛機能從指定位置精確地存放或抓取貨物。倉庫旁的軌道上有序運行著一輛輛運貨小車，它們相互之間能保證一定的安全距離，不會“追尾”或“撞車”。各設備利用Profibus現(xiàn)場總線進行通訊。同時，憑借強大的數據管理功能，Simatic WinCC將倉庫的大量運行數據進行歸檔。

軟硬件的無縫集成也給效率帶來了巨大提升。比如當LIMS完成一批成品的檢測，質量判定合格的結果傳遞給ERP系統(tǒng)，再通過倉庫管理系統(tǒng)通知PLC。這樣當有需要時，PLC就能自動“指揮”碼垛機和運貨小車，第一時間將成品出庫。

邁向“乳業(yè)4.0”

在數字化工廠沒有硝煙的“戰(zhàn)場”，上層信息管理系統(tǒng)是運籌帷幄的“將軍”，而生產線上的自動化設備是沖鋒陷陣的“士兵”。蒙牛正構筑一幅面向未來的數字化工廠藍圖，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，引領產業(yè)發(fā)展趨勢。

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

在未來的工廠，各大系統(tǒng)能互相對話，不同層級的管理系統(tǒng)能自我學習，合理安排工藝流程，定制生產個性化產品，并能對生產設備的健康狀況提前診斷。質量檢測系統(tǒng)也能在生產過程中就提前預警。

可以想象，未來當蒙牛工廠接收到顧客個性化產品訂單之后，ERP系統(tǒng)將自動把顧客需求發(fā)送給研發(fā)部門，并通知各相關部門做好準備。研發(fā)部門將研發(fā)成果和對生產環(huán)節(jié)的要求通過MES傳遞給生產部門，而MES也將所需要的特殊材料的信息匯總給供應商。之后MES下達生產訂單，并調動生產線進行生產。現(xiàn)場自動化設備高度協(xié)同，通過標準化的控制，支持柔性生產。源源不斷的海量數據在各級系統(tǒng)之間暢通流轉，實現(xiàn)資源效率最大化，并保證產品的高質量。

一批批定制的乳制品最終通過高效物流系統(tǒng)到達消費者手中。在此之前，消費者可以通過網絡監(jiān)控訂單已經進展到哪個步驟，何時可以收貨。

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