人民网>>人民网广西频道>>干就干好>>资讯广角

任智猛:中国特色食品工业4.0模型描述

2015年10月20日11:32    来源:XXX    手机看新闻
原标题:中国特色食品工业4.0模型描述

  我们都知道,《中德合作行动纲要》宣布两国将开展以智能制造为主导的“工业4.0”合作,该领域合作有望成为中德未来产业合作的新方向。工业4.0也被一部分专家定义为第四次工业革命。

  我深信,工业4.0在不久的将来,将对中国传统食品制造业带来颠覆性的革命,也会给新兴食品工业带来更多的机遇和发展空间。

  本模型描述引导性地提出“中国特色食品工业4.0模型”,希望能对中国食品工业的智能化发展起到抛砖引玉的作用,更希望中国的食品工业能够在世界工业大舞台上占有一席之地。

  第一节、食品工业4.0模型的四大主题

  在我看来,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。

  第二节、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。

  第三节、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。

  第四节、智能物流系统模型

  在第二节里我们有讲到,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。实现物资移动过程的低成本、智能化、自动化。

  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,通知人员用什么样的物流工具,规划出路线图,到哪里取货,发送到哪里,需求方是谁,如何交接等等信息。相关人员接到指令后,回复己收到指令,并且手机端与PC端联网,系统可以随时监控到此项任务的进展情况,包括人员所在位置,运输工具的性能是否正常等等信息,运输工具同样装备智能识别系统,主要部件性能和整体性能运转状况可以实时得到监控,以保证任务执行过程中最安全,最高效。

  当然,物流工具的这种智能监控可能还能够大大地减少事故的发生和因设备故障引起的重大损失,如汽车自燃的损失,爆胎导致的交通事故,超速、闯红灯导致的交通事故等等。智能系统可能设置了异常情况的自动警告功能和自动终止运行程序,当出现设备故障或者人员违规操作的情况,智能系统设置了报警装置,报警后在一个较短的时间之后可能会在保证安全情况下自动远程切断电源或者其它能源系统,下达短时间的修正警告,修正后系统将自动重启运行程序。

  第五节、智能信息系统模型

  在智能食品工厂系统、智能食品生产系统和智能物流系统中,数字世界与物理世界无缝融合。在这些系统中包含有全部必需的从种子、零配件到产成品的全部信息。通过物理信息融合系统,企业不仅可以清晰地识别产品,定位产品,而且还可全面掌握产品的生产经过、实际状态以及至目标状态的可选路径。在“工业4.0”时代,机器、存储系统和生产手段构成了一个相互交织的网络,在这个网络中,可以进行信息的实时交互、调准。同时,物理信息融合系统还能给出各种可行性方案,再根据预先设定的优化准则,将它们进行比对、评估,最终选出最佳方案。既可以保证产品的标准无偏差,又可以比人工决策作出选择快无数倍。这就使生产更具效率,更环保,更加人性化。同时,因为调动了原始实时信息,所以提高了过程透明度。需求者可以全程查看各个环节是否让自己满意。

  这种以信息技术为基础,整合软硬件的系统又称嵌入式生产系统。该系统的应用,一方面使得企业与企业之间纵向一体化程度加深;另一方面,在从预订到交货的横向一体化中,各个环节也被紧密地联系起来了。正如德国技术科学协会(Acatech)发表的一份文件中预测的那样:“物理信息融合系统(嵌入式系统)将彻底变革制造业、交通业和医药业。”

  数字化规划和生产流程向实际工程环境转化时,会涉及到不同生产自动化和产品设计软件模块间的相互协同。只有实现运行、机械和工序之间的最佳工作流,以及各个系统之间的无缝通信,才能显著提高生产力,使企业自身、客户和终端用户均受益。

  原东德玻璃制造商 f|glass,它的工厂可以算得上是全世界最先进、最节能的工厂之一了。该工厂采用了一套集成自动化解决方案、一个先进的能源管理系统以及一个创新的热回收系统。从原材料供应和混合,到熔化过程,再到玻璃表面的精加工和调试,生产与物流均完全实现了自动化。通过全集成自动化(TIA),所有集成仪表、驱动、自动化及配电解决方案相互协同,所有生产流程高效而灵活。过程控制系统 Simatic PCS 7 可视化控制着 700 米长设备上的 3000 个测量点,实现了一年 365 天连续可靠的运行。这些是人工做不到的,采用人工完成的成本可能是自动化生产的数十倍,包括人工工资、场地、能耗、设备折旧等等成本。

  第六节、食品工业4.0的中国特色介绍

  据波士顿咨询公司称,中国的工资成本平均每年上涨 19%。如果不考虑一些企业管理类的相关因素,如短途运输、海关手续、质量保证等,美国一些地方的工资水平与中国相比也只高出7%。但就总成本而言,工资成本所占份额也在下降。其原因是自动化程度的提高,特别是在高品质商品的生产过程中,劳动力成本在产品生产的总价值方面所占比例越来越少。

  所以食品工业企业也在加快自动化的改造速度,各种流水线生产设备不断的被开发出来,食品大批量的自动化的生产,大大的降低生产成本,从而最大限度地占有市场己经是一个趋势。但我们也可以清晰的看到,中国特色的食品,手工制造与自动化设备生产的差异性较明显,中国众多的人口,广阔的土地,不同的民族,不同的风俗和口味,不同层次的消费,决定了个性化、小批量的需求。自动化大批量的生产有成本和规范化优势,小批量个性化的生产会加大生产成本,但可以满足不同消费者的个性化需求,这是自动化生产做不到或者不愿意做或者越做越赔钱的。

  比如,台湾凤梨酥,手工制作中国传统风味的凤梨酥的口感,细、绵、松、香,酥层入口即化,馅料酸、软,易化。而由于靠手工制作台湾凤梨酥,不能满足中国大陆市场对食品的需求量,厦门盛之香等一些食品企业早在2010年即开始采用设备代替人工生产台湾凤梨酥,其产量是手工产量的N倍甚至更高,人工成本大大降低,较大能力地满足了部分市场需求。但是由于机器生产的特殊性,用手工凤梨酥的酥层的配方,机器生产就不能均匀地包裹住凤梨馅,酥层容易脱落,或者根本裹不上凤梨馅,所以机器生产凤梨酥的酥层的配方与手工凤梨酥不同,需要作相应的调整。这种调整,在一定程度上改变了凤梨酥的口感,入口即化的那种感觉不如纯手工制作的凤梨酥。有一些消费者只能接受手工制作的凤梨酥口感,并且愿意出更高的钱购买。

  如果手工制作的凤梨酥因为成本过高、被机器生产的凤梨酥抢占了市场而没有企业愿意生产,那这部分消费者的需求就得不到满足。这将是一件很遗憾的事情,不但未能满足一部分消费者的需求,而且中国手工食品生产的工艺可能失传,这可是我们老祖宗留下来的宝贵财富。

  中国特色食品工业不应该以扼杀传统手工工艺特色食品为代价,而是要探索传统手工艺特色食品如何赚钱,又如何与智能科技相结合或者是相得益彰。并且,中国特色食品工业4.0的特色,就应该有传统手工特色食品的补充,才能够体现出特色的唯一性,这可能也是世界工业4.0的一个分支或者补充。

  第七节、中国特色食品工业展望

  未来中国特色的食品工业,将形成两个不同的趋势,一个是智能化大批量生产,一个是个性化、小批量订制(个性化小批量的订制又分为纯手工制作和3D打印食品)。这两个趋势互补性较强,竞争性较低。可能在某一个阶段智能化大批量生产占主导地位,压缩并打击到中国特色的手工食品生产,甚至一些食品手工生产技艺因此失传。中国的手工食品技艺将充分发挥中国特色文化传统优势,形成自己的核心竞争力,找到自己的准确定位,找到自己特有的市场空间,在差异中求得生存、突破、壮大、发展。一大批具有中国传统文化背景、拥有中华传统手工技艺的企业和个体,将使我们的食品市场产品更加丰富、经济更加的繁荣,就业率不断提高,纳税不断增加,甚至在国际市场上占有一席之地。

  中国特色食品工业是大力支持智能化食品工业的发展,让中国特色的智能化食品工业发挥中国特色特有的核心竞争力,在世界经济的舞台上,在世界工业4.0的国际舞台上赶超发达国家。在此同时,发扬中华传统文化当中的食品文化,让这种文化象当年的麦当劳渗透到世界各地的本土文化当中一样,把中华传统饮食文化渗透到世界各地的本土文化当中去,特别是发达国家的本土文化当中去。让世界了解中国的食品文化,让中国的食品文化渗透到世界的每一个角落。

猜你想看
从下个月起再做这些就是犯罪!真的吗?
刑法修正案(九)自今年11月1日起实施,据说很多习以为常的事再做就是犯罪!下面这九大平时常会做的事情,居然都不能做了!是哪几件?赶紧来看看
←微信扫一扫|继续阅读,获取更多内容
(责编:刘佳、伍迁)


注册/登录
发言请遵守新闻跟帖服务协议   

使用其他账号登录: 新浪微博帐号登录 QQ帐号登录 人人帐号登录 百度帐号登录 豆瓣帐号登录 天涯帐号登录 淘宝帐号登录 MSN帐号登录 同步:分享到人民微博  

社区登录
用户名: 立即注册
密  码: 找回密码
  
  • 最新评论
  • 热门评论
查看全部留言

>推荐阅读

今日速递|热点推荐

大化奇石最高价10亿大化奇石最高价10亿 健康鲁花 香飘万家健康鲁花 香飘万家

趣闻|

24小时排行 | 新闻频道留言热帖