02 乳制品智能制造试点示范——内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司
一、项目实施背景与状况
伴随着乳业新时代的到来，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、柔性化和智能化对企业提出了新的要求。同时，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，对于当前所面临的种种问题，结合内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司（以下简称“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。
蒙牛智能制造实现了四个层次的融合贯通：在管理战略层，应用商务智能（BI）进行科学分析和决策；在战术层，应用“企业资源计划-企业管理解决方案”（ERP-SAP）对企业的“人、财、物”等资源进行管理；在执行层，应用制造执行系统（MES）对生产、质量、设备、能源、物流等方面实现数字化管理；在采集层面，应用机器人、智能仪表、可编程逻辑控制器（PLC）、传感器等技术实现自动化生产。蒙牛智能制造的实施，将在现有智能化的基础上，打破信息孤岛，实现互联互通，建立智能化能源管控系统、自动化灌装、自动化包装、ERP系统、智能化质量管控系统、智能化立体库等，从而提升生产效率及能源利用率，降低运营成本与不良品率，缩短产品研发周期，进而推动行业的整体建设，实现传统乳品行业向智能化转型。
二、项目主要实施内容
（一）蒙牛智能制造范畴
蒙牛在实施智能制造之前，详细调查了执行层、管理层和决策层的业务需求，结合蒙牛卓越运营模式（MNWCO）将调查汇总的业务需求按照对成本、质量和效率的影响程度大小进行梳理、提炼，再进行优先级分析，从而确定了蒙牛实施智能制造的业务范畴。
（二）蒙牛智能制造系统架构
蒙牛智能制造系统架构如图2-1所示，分为四大层级。
图2-1 蒙牛智能制造系统架构
（1）控制层，包括传感器、仪器仪表等设备自动化、PLC等程序标准化，以及通信数据标准化。
（2）执行层为事业部、工厂层面的MES，包括排产和生产、设备管理、过程质量管理、物料管控、仓储物流、能源管理系统等。总部层面的MES负责生产绩效、成品库存、原奶库存、资产效率、智能质量管控、智能能源监控等。
（3）管理层运用ERP等系统统筹规划管理，如智模（Llamasoft）、PLM、供应商关系管理（SRM）、客户关系管理（CRM）、项目管理（PM）系统等。
（4）决策层将ERP分析汇总的经营管理分析报告推送至决策层的BI系统，决策层基于推送报告，判断企业的经营管理状况，对管理进行科学决策。
以上这四层系统架构结合工厂自动化，形成了蒙牛的智慧工厂架构（见图2-2），即管理业务横向互联、制造业务纵向集成、数据信息互联互通。蒙牛有56个工厂，各个工厂的管理业务必须实现横向互联、数据共享，在统一平台上进行管理，实现系统间的互联互通、合理安排生产。同时，制造业务从产品全生命周期的角度来说，设备层、执行层、管理层和决策层实现纵向集成，自下而上传递信息，同时将经营管理决策的信息流向下传达；在这两个层面的基础上，打通信息孤岛，使所有数据能够互联互通。
图2-2 蒙牛的智慧工厂架构
（三）蒙牛智能制造技术路线
1.生产自动化、智能化（见图2-3）
生产自动化、智能化包括挤奶、收奶、杀菌、灌装、包装、码垛、出入库、物流和市场终端。每一个部分的自动化升级改造都纳入了蒙牛的智能制造蓝图。
图2-3 蒙牛的生产自动化、智能化
挤奶采用全自动机器人挤奶系统，通过自动挤奶使牧场主摆脱了繁重而琐碎的常规挤奶事务；收奶、杀菌过程的自动化，通过PLC对所有泵、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，实现产品追溯可查，设备运转参数自动记录并便于追溯；灌装、包装和码垛自动化包括灌装设备通过流量传感器自动检测稳定灌装流量，实现精准灌装系统和无菌灌装系统自动化；包装及装箱利用PLC系统和机器人全方位模仿人工为基础，实现自动开箱、装箱（机器人）、封箱、码垛等功能，提高生产效率，降低劳动强度。出入库的自动化方面，集成了多轴机械手、自动导引车（AGV）、有轨制导车（RGV）、空中悬挂、堆垛机、码型线、输送机、环形穿梭车等自动化立体库能够用到的90%以上的设备类型，提升产品出入库的速度和能力。物流自动化方面，引入了全球定位系统（GPS）对车辆的位置和温度变化等重要指标进行适时监控。市场终端方面，产品的包装盒上采用二维码技术，通过手机终端等智能工具扫码，直接获取产品信息。
通过将这些生产环节中的先进的局部自动化和信息孤岛进行互联互通，也就是将市场需求转化成为采购供应计划、物流运输的决策依据，对计划执行过程中的生产、供应、质量、设备、成本等要素进行管控和协调，处理计划变更，使生产能够高效、有序、低成本地运行。对整个过程中的质量、财务相关指标的执行情况进行汇总和分析，为管理层提供决策支持，使整个过程实现无缝连接，达到智能制造的目的。
2.质量体系信息化、智能化（见图2-4）
质量体系的信息化包括产品质量一键式追溯和质量检测自动化、信息化。通过生产设备及检测设备的自动化与信息软件集成，实现质量数据自动上传、自动判定转序、预警提示、一键追溯等功能，为科学的质量管理提供保障和支持。
图2-4 蒙牛质量体系信息化、智能化
利用信息化系统结合自动数据采集技术，通过产品赋码、读码、信息关联，形成从原料、半成品、成品到销售终端的全链条的“端到端”的关联关系，随时可以查询物料走向和状态情况，实现质量报告自动生成，产品质量一键追溯，使全链条的食品安全管控实现线上控制，信息及时准确传递，杜绝人为失误。
蒙牛具备中国合格评定国家认可委员会（CNAS）的认可证书，认可领域涉及乳与乳制品、冷冻饮品、生活饮用水、糖、食用香精、食用香料、果葡糖浆7个领域。认可项目包含理化、微生物、农残、兽残、污染物、毒素、微量元素、重金属、食品添加剂九大类，共78个项目。这标志着蒙牛实验室具有较高的检测能力，其检测结果具有国际互认资质。
3.智能能源管控（见图2-5）
实现能源计量数据的实时监控、自动数据采集、自动汇总分析功能，解决了能源统计手工抄表、手工统计分析造成的统计分析滞后、节能措施无法有效衡量的能源管理问题。
图2-5 蒙牛智能能源管控
（1）提供乳品行业能源精细化与标准化管理模型，创立乳业三级能管对标体系，合计100多项KPI，搭建150多条生产线、110类的单品单耗模型，为集团精细化管理提供依据。
（2）建立乳品能耗定额标准，填补乳业能源定额的管理空白。
（3）形成《智能化能源管控系统技术要求》，规定了智能化能源管控系统的能源计量器具达标配备率、现场数据采集点覆盖率、现场自动控制系统覆盖率等技术要求。
三、实施成效
智能制造的推行切实为蒙牛带来了改变和收益。
（1）财务结账的速度提升50%。
（2）人员效率提升6%。
（3）全程数字化自动采集、监控，实现数据异常及时预警。
（4）以系统化、精细化的成本管控实现在线监控自动核算。
（5）系统自动排产，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。
（8）能源管理实现智能化。
蒙牛实施智能制造的前后成效对比如表2-1所示。
表2-1 蒙牛实施智能制造的前后成效对比
四、实施经验
（一）联合标准化研究院，建立智能制造行业标准
智能制造，标准先行。由于智能制造在国内外都是新生事物，行业内并无现成标准可以参照，各家企业在推行智能制造时也是“八仙过海，各显神通”，存在很多重复建设和系统间的不兼容问题，因此，联合国家标准化研究院制定标准、规范行业，就显得非常必要。蒙牛在推行智能制造时联合工信部电子标准化研究院，提炼总结蒙牛推行智能制造的良好实践经验，形成了以下三套标准，为行业推行智能制造提供参考和借鉴。
1.《智能化能源管控系统技术要求》的主要内容
（1）计量仪表配备率及性能要求：仪表具备数据读取、数据记忆、数据远传等功能。
（2）数据采集正确、实时。
（3）远程控制的正确性、数据传输的准确率、历史数据的完整性。
2.《乳制品智能工厂车间运行管理要求》的主要内容
根据智能乳制品工厂/车间的特点，做到网络及通信畅通，将生产过程SCADA采集数据与MES的生产订单数据互联互通，从而达到工厂/车间数据可按需追踪，同时做到将MES数据与ERP系统数据交互，并通过BI进行报表分析，提供更精准的决策依据。
3.《乳制品实验室信息化规范》的主要内容
将《CNAS17025实验室管理体系》融入实验室信息化管理，从检验仪器连接、检测数据自动上传、原始记录电子化、检验报告自动生成、检验方法实时配置、质量控制计划自动实施等角度进行规范，形成乳制品实验室信息化系统建立、应用和管理的技术指导标准，全面解决实验室检测自动化和信息化应用标准的欠缺，提升实验室检测管控智能化水平，成为各行业检测实验室实现自动化和信息化的指导依据。
（二）蒙牛MNWCO
蒙牛在追求智能制造的道路上不断总结、不断提炼，逐渐形成了一套完整的卓越运营模式，蒙牛称之为MNWCO。MNWCO包括十二大支柱：奶源管理、研发管理、市场管理、采供管理、计划管理、物流管理、资产管理、TQM、PCM、EHS能环管理、IOP管理、销售管理。每一个支柱都总结、对标了世界标杆管理模式，形成了一套集实用性和推广性为一体的卓越运营管理模式。MNWCO无论对蒙牛内部还是对行业都具有很强的指导意义。
（三）建立生态共赢圈，推动产业链升级
在行业快速发展的今天，企业的彼此依存度与日俱增，作为产业链的一环，很难独善其身，必须协同发展、共同进步。因此，蒙牛的智能制造不是闭门造车、独自建设，而是与上下游25家战略合作伙伴建立生态共赢圈，组建联合体，发挥各家长处，共同完成乳制品全产业链上的智能化建设。
由于乳制品的前处理和灌装技术被国外先进厂商垄断，蒙牛与国内产业链上的企业组成联合体，推广使用国产乳品包装设备，有利于推动积累乳品制造的知识产权的进程，尤其是在乳品无菌灌装及低温产品灌装方面与国际接轨，树立标杆，填补空白，建立标准，引领行业的智能化建设。
（温永平、韩建军 供稿）