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智能化食品工业发展 食品设备新启用武之地
时间:2016-02-02 13:47:56

工业4.0又称第四次工业革命,对中国传统食品制造业带来颠覆性的改变,也会给新兴食品工业带来更多的机遇和发展空间。智能工厂、智能生产将成为未来食品工业发展主流。我国将大力支持智能化食品工业的发展,未来,食品机械用武之地将更加广泛。
一、食品工业4.0模型的四大主题
    中国特色食品工业4.0不应该只有智能工厂和智能生产,还应该打通从终端消费者到种子时的全程可听可视系统----智能信息系统。并且智能信息系统灌穿整个循环链中,形成独立的系统。所以在食品工业4.0中,应该分成智能工厂、智能生产、智能物流、智能信息等四大系统来探讨或者来实现。
    智能工厂 ,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。
    智能生产 ,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产和物流过程中的应用等。
    智能物流 ,主要通过互联网、物联网、务联网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。
    智能信息系统 ,主要是智能工厂、智能生产、智能物流各系统内部以及系统之间的信息交换,智能物流系统里面包含了作为终端消费者的产品需求和服务需求。
    这四个部分又都分别由各个跨越行业的企业和部门组成。所有智能生产、智能工厂、智能物流都需要智能信息系统的支持才可能实现其运行。这是一个立体空间式跨行业边界的可听可视的协作系统。更透明、更直接的信息获取系统和获取更为高效便捷的产品与服务。
二、智能食品工厂模型
    一个智能食品工厂可能与七个体系多个行业有关。由不同的单位为智能食品工厂提供不同的产品和服务,在先进通讯技术和网络虚拟空间环境下充分协作,跨越时间和空间的即时反应来实现需求方的订单。
    智能运输工具厂接到食品工厂、食品研究院、食品技校、陆海空物流企业、智能农场、食品原料供应商、食品机械厂对运输工具的采购需求后,通过系统审核,通过后由系统回复需求方接受订单并进入订单生产阶段,未通过则由系统回复需求方需作订单修改或者协商订单。需求方接到回复提示后系统自动作出下一步的安排。
    食品研究院生产流程设计。在一个智能化工厂里,产品零部件、工具、运输箱、机器等每一个环节都配备有传感器和通信设备,以便进行数据交换和业务沟通。这种全面的信息自动化代表了当前最先进的制造业水平。为进一步优化生产,企业需按以下顺序不断改进工业流程:产品设计、生产规划、生产工程、生产实施以及生产服务。其中,服务环节还包括:产品维修及维护,以及节能环保服务等。食品生产流程的设计首先要考虑食品品种的不同特性,在每一个生产过程中可能产生的物理的和化学的变化。食品在各生产环节发现的次品的返工返修,废品的报废流程、食品经销商及终端消费者反馈回来的产品缺陷信息处理等。食品下脚料、报废品、附属废品的处理是否实现节能环保的规范要求等等。所有上述流程都需要智能设备的监控和实施。
    食品职业技校培训体系应该在食品生产流程的基础上,充分考虑食品流程需要配备什么样的技术人才,技术人才需要哪方面的知识等来设计课程,以满足智能生产的需要,更要考虑到智能设备设施的更新换代所需要的技术知识和技能,针对性的分别设计理论和实践课程。
    陆海空物流供应体系的建立,需要满足各环节智能设备的需要以及供应物资及产品的及时性、准确性送达,不同客户需求,选择不同的运输工具、运输方式、收费标准等。物资移动的智能化自动化程度的实现过程设计。
    智能农场供应链和食品材料供应链:此供应链的支持软件应该具备分析食品的生产周期,食品原材料、包装材料、农产品的生产周期,材料运输周期、材料供应周期、预估订单量和最大产能,运动或者变化中的安全库存量自动计算与报警系统链接等,此供应链的智能化可能可以实现各种材料在使用时准确的时间点送到工厂现场,当食品产成品刚生产出来后,物流系统的运输工具刚好到了装卸现场,及时地将产成品运输到需求方指定的地点。并且努力实现从现场A到现场B再到现场C再到现场D,均是满负荷的运输,不会空车运输浪费资源。
    智能食品机械厂除了向食品厂提供食品机械外,还有远程设备监控系统来实时监控卖出去的设备的运行状态,当设备的参数偏离正常范围值时,监控系统自动尝试修正参数,当系统不能自动修正时,会自动报警,请求工作人员协助远程修正技术参数。如果不能远程修正,可能会向离生产设备最近的技术人员发出指令,要求服务人员到现场修正,最大限度地保证设备满负荷全天候运行,当设备出现故障时,也可以把各项成本和损失降到最低。
    以上各农场,食品加工厂、食品职业学校、食品研究院,陆海空物流企业、运输工具制造企业,食品贸易的线上和线下销售企业,均在一个信息共享平台,可以通过信息平台获取各种企业即时资讯。即时信息互通也有利于互为供需方的企业与企业之间的协作更为密切,更为高效。比如食品研究院在设计生产流程的时候,可能需要来自食品机械厂、农场、材料供应商等各个与食品生产有关的信息,才有可能设计出更科学更合理、智能化程度更高的食品生产工厂的设施设备。
    这个信息系统可能打破了行业的边界,打通了行业之间的协作,形成了跨越边界的产业链。在这条产业链中,己经不再是某个企业内部的数据交换了,而是通过跨企业和跨行业的大数据交换来实现智能化程度的提高。
三、智能食品生产模型
    相对于高精尖的产品,那些对于科技含量要求不高的产品,即使在体积、重量上超过前者,其价值却远少于前者。运输成本份额在产品总份额中的比例还是相当大的。假设生产商将其产品生产场地设置在产品投放产地附近,虽然能减少一定的运输成本,但却分散了生产且增加了生产的复杂性。这就是一个矛盾体,大众化休闲食品就是这样的一个产品。请问,是集中工厂生产,把各地的原材料都集中到一个工厂生产成本更低,还是在产地设工厂生产,把产成品发往消费者需求地的成本更低呢
    但是,设备的自动化、先进的通讯技术和网络虚拟空间系统可能会给这种生产的复杂性找到解决的答案。
食品研究院对食品工厂在生产过程中的实际生产操作是否符合技术流程参数进行实时数据监控和可视监控,对偏离技术参数的环节报警并进行自动化的参数修正。
    食品职业技校监控食品生产过程当中操作人员的操作是否符合技术参数要求,比如设备开启、系统开启的用时多少、操作过程是否出现多余操作,人工操作环节的用时和完成量数据监测,如果数据不在操作标准的范围,系统自动提示是否需要进行再培训再培训环节是否有备选的职务代理人选等等。
    食品贸易商订货供货系统,设置了安全库存,低于安全库存时,系统自动报警,指定人员作出选择,是否启动订货系统,如果启动,只要按下按键,系统自动向食品工厂下达订货单。当客户向食品贸易商订货,贸易商系统自动检测库存是否可以满足订单需求,如果是,启动按键,系统自动进入供货系统。
陆海空物流配送系统接收到各行业各企业的物流指令,系统自动分配物流工具和人员,规划出路线图,发送给需求方,进行定位跟踪。
    食品研究院产品研发系统。收集客户服务系统和其它系统的关于客户需求、市场行情、竞争态势,市场潜力,未来市场预测等信息,由计算机系统自动生成研发方向,并由3D打印机打印出经过系统分析而生成的新产品。也就是说,食品的新产品研发可以点一下鼠标或者按键,在几秒钟的时间里面就完成了设计,在几个小时的时间里面,新研究开发的食品就交货了。
    让我们来看一些案例:
    在2012年,中国共有42款新手机问世。消费品行业中,汉高集团生产的清洁产品有42%的投产时间都不到三年。与此同时,该集团的旗下品牌,碧浪、宝莹、施普雷和白黎斯总共推出了37款产品。它们利用众多的产品种类,打败了对手。产品种类的增加和研发周期的减少成为了所有行业的发展趋势。与此同时,这种趋势带动了企业成本的变化并令企业内部结构更加复杂。
    需要强调的是,新产品的研发的速度和数量,对于任何企业来说,可能都是核心竞争力之一,占有新产品研发的优势的企业,更具成长性和竞争力。一个企业拥有一个新产品研发能力强的团队,也就拥有了核心竞争力。而智能化的产品研发不论在时间上和空间上,都更具挑战性和竞争力。