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    西门子MES解决方案SIMATIC IT在乳制品行业小试牛刀

    2007-08-28 SIEMENS-西门子自动化与驱动集团工业通讯网络

    竞争的白热化,紧缩的产品利润,食品安全保障,越来越苛刻的法规要求和全球化的市场与品牌维持的重要性对乳品行业的企业提出了更高的要求,实施 MES将是企业唯一的出路。
      
    自从“十一五”制造业信息化为MES正名,国内MES需求逐渐升温,恐怕现在搞信息化不知道MES的实在不多。MES(制造执行系统)最早是出现在1992年美国先进制造研究机构(AMR)提出的三层企业集成模型(图1)中,一个完善的企业生产管理系统,需由以下三种部分构成:以ERP、MRPII为代表的企业管理计划层,以SCADA(数据采集与监视)、HMI(Human Machine Interface)为代表的生产过程控制层,以及实现操作过程自动化、支持企业全面集成的MES执行层。



    图1 AMR三层企业集成模型
      
    从模型可以看出,制造执行系统MES在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁,填补了两者之间的空隙。一方面,MES可以对来自于MRPII、ERP软件的生产管理信息进行细化、分解,将来自计划层的操作指令传递给底层控制层;另一方面,MES可以采集现场设备、仪表的状态数据,以实时监控底层设备的运行状态,再经过分析、运算和处理,从而方便、可靠地将控制系统与信息系统整合在一起,并将生产状况及时反馈给计划层。
      
    目前国内用户对MES的理解开始进入实用阶段,MES先后在石化、钢铁、烟草、半导体等行业得到推广,逐渐发挥其承上启下的重要作用。然而根据波士顿咨询公司(Boston Consulting Group)所提供的2004全球MES项目调查结果显示,安装MES系统数量排在前几位的分别是食品饮料、化工、制药、汽车零配件和电子装配业。乳制品所属的食品饮料行业更是高居榜首。因此本文选取食品饮料行业颇具代表性的乳制品加工,从该行业特点、用户需求出发,通过生动的MES成功案例来剖析MES在乳品行业的应用及企业用户受益,最后对MES系统选型提几点中肯的建议。

    乳制品行业需要MES
    乳品行业竞争越演越烈,企业竞争白热化,先后爆发了“奶源大战”、“奶牛价格大战”、“广告大战”等,对奶源的争夺,对营销市场的争夺,无形中使得企业制造成本费用大幅增加,然而企业“牛奶价格大战”连绵不断,促销的结果是各大企业乳品竞相降价,有的甚至赔钱销售,企业利润空间日益紧缩。

    如何在大环境不变的情况下,通过内部优化工艺、流程,提高设备的使用效率来降低制造成本成为乳品企业非常关心的话题。
      
    民以食为天,追求健康生活是全人类共同的追求。所有快速消费品企业都有一个底限,那就是安全。乳制品保质期短,是非常容易变质的食品,如果质量在原奶、生产、流通、销售环节保证不了,稍有不慎就可能出现个别产品的安全问题,其风险性可想而知。把优质放心的牛奶送到消费者口中,还必须保证它的口味与营养,这就要求企业采用更加迅速、可靠的系统来管理流程。
      
    企业除了要满足食品行业现有的食品安全生产、质量保证体系HACCP等标准,原先在制药行业推广的较为严格的法律法规,如GMP,逐渐引入到食品业。这就要求生产制造商的系统具备电子签名、电子记录、审计跟踪,自动、标准的报表功能。而不断引入全球范围内的更高标准,保证提供给消费者更高品质的产品将成为一种趋势。
      
    大企业在激烈的竞争环境中更容易生存,在企业规模不断做大的同时,企业也十分关注通过兼并、收购来的奶厂如何纳入到整个企业的质量管理体系中,保证不同工厂生产出同一品牌的产品品质是相同的。2008北京奥运提出“任一产品回溯问责功能”的要求将重新定义中国食品业的安全管控标准。参照国际标准和发达国家标准制定的奥运食品安全准则,要求食品都加贴电子标签,实现全程跟踪。这也意味着从原奶验收、成品出库到进入市场的产品必须具备一套完善的产品跟踪系统,从消费者手中的一包牛奶,可以快速回溯到生产、销售的每一个环节。

    达能的MES解决方案
    达能集团以其品牌的活力和实力著称。它的三大核心业务——鲜乳制品、健康饮品、饼干和谷物快餐,使它在迎合消费者口味方面已经占据了越来越重要的地位。达能之所以能够享誉全球并始终占有领先地位是由于其能够很快地做出调整以适应不断变化的市场。在西班牙,达能也是当地最大的乳制品制造商。西班牙达能公司在实施SAP后,一直希望对现有生产过程和数据流进行优化,确保管理和生产之间的高效集成和沟通。同时通过集成工厂中不同的流程和系统实现前加工、后加工一体,来避免同样的信息在不同系统之中被手工地传递和处理,导致错误、延迟和效率低下。另一方面,公司希望提高生产过程的实时可视性来降低成本、改善排程和优化资源利用率。所有的这些需求都必须由一个标准化的解决方案来满足,即使未来业务增长带来了变化,系统也很容易进行修改和维护,并且只需较小的努力就可以推广到集团的其他工厂。



    西门子的MES解决方案SIMATIC IT最终帮助达能完成这一重要使命。第一阶段,SIMATIC IT整合灌装线,实现工厂区域监视、生产数据采集、关键绩效指标KPI计算、生产订单管理、批次分析、人员管理、维护管理及质量数据共享。第二阶段,SIMATIC IT又成为SAP与不同工厂区域,原奶处理、成品灌装和酸奶发酵之间的数据集成平台。如今,整条生产线必要的生产数据通过SIMATIC IT导入SAP系统。每天生产开始,所有与生产相关的主数据(产品数据,物料清单,生产数据等)从ERP下载到MES,MES再将这些数据分发给工厂的其他系统;SIMATIC IT还负责将来自ERP系统的生产订单下载并传递给生产系统;订单状态实时刷新,由SIMATIC IT反馈到ERP,每次灌装线订单状态发生变化(例如订单开始执行或结束),ERP都会从SIMATIC IT收到关于绩效、时间、品质等订单信息;每生产出一托盘产品,系统就会为内部物流订单生成确认信息,包括从MES向SAP传递的关于这个托盘的实时消息。
      
    在西班牙达能,现在可以在线地获得生产数据和关键绩效指标KPI。信息流的自动化提供了对生产工艺、流程管理进行优化的可能。工厂系统间的自动化实时数据的集成确保从上到下的工厂可视性。自动样品采样、质量数据共享和维护管理帮助达能在法规遵从性方面也取得了非常大的优势。达能用户最后补充道,SIMATIC IT 解决方案如此灵活,在现有工厂的基础上修改,很快就可以在新生产线上完成实施,这也意味着,仅需要很少的重新配置就可以满足新增功能的要求。


    图2 西班牙达能基于SIMATIC IT的MES系统构架

    SIMATIC IT西门子的MES
    SIMATIC IT是西门子推出的先进的MES解决方案,其在达能的实施为我们生动地展现了一种全新的制造执行系统范例,它能为早期IT系统提供更好、更经济的集成方式。SIMATIC IT严格遵循ISA-95国际标准,提供最权威、最完整的MES功能。通过简单配置、修改便可适用于其他工厂的优良性能,归功于其强大的对生产工艺、制造流程进行建模的能力,以及平台化、组件化的构架。所提供的丰富可重复使用的“库”将灵活定制解决方案与提供稳定标准化的产品结合起来,使SIMATIC IT能够很好地满足达能特定的质量和生产方面的要求。

    SIMATIC IT 现在作为不同达能工厂合作和生产流程建模的平台。它将工厂自动化层和企业ERP层无缝连接,实现了优化生产管理和控制的目的。从工厂的自动化层,SIMATIC IT 实时地采集现场数据并且进行统一存储用于今后的分析。对关键绩效指标KPI的实时监控可以提高对工厂异常事件的反应能力,从而改善对整个流程的管理。SIMATIC IT 服务器实现了与ERP层的集成,保证了不同的工厂生产系统和SAP之间连续、透明的信息流,成为沟通企业级业务系统(制定生产的高层决策)与生产过程(生产实现)的唯一桥梁。

    SIMATIC IT为达能工厂和生产流程提供了从上到下的可视性,通过跟踪物料在工厂中的流通情况,为每一种物料建立完整的族系图,允许根据产品族系向前、向后的追溯,可以识别并立即准确回答任何与质量相关的问题。该功能可以跟踪追溯特定产品是由哪些原材料批次的制成,以及具体原材料的批次是被用在哪些成品的批次上。乳品企业可以利用该系统,从消费者手中的任一牛奶批号,快速回溯到原奶验收、巴氏、UHT、罐装生产的每一个环节。一旦遇到产品召回,产品族系追溯可以帮助确定责任风险并采取有效措施,将企业损失降到最低。SIMATIC IT 协助达能西班牙增强了面对未来挑战,满足消费者需求和应对不断变化的法律法规的能力。
      
    基于SIMATIC IT的MES解决方案在达能的实施案例介绍只是起到抛砖引玉的作用,应用西门子SIMATIC IT 的好处还有:
    •提高生产效率,改善计划排程
    •优化资源利用,减少停机时间,增加产出
    •增强工厂和生产流程的可视性
    •提高对工厂异常事件的实时反应能力
    •改善物料流通性能,提供全面产品跟踪追溯
    •提高操作员间交互、规范操作流程
    •准确计算关键绩效指标,分析优化流程

    MES选型的几点建议
    现在仍有许多MES项目是通过招投标来确定产品和供应商,其实单用价格来衡量并不适用于此类管理型软件。因为价格不是决定性的,如果性价比不好,买来反而无用。所以选择MES系统,不仅仅着眼于价格、技术,还需考虑多方因素,如公司实力、产品功能对需求的满足程度

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