食用油是我国国民生活的基本物资和必需品之一。近年来，随着社会经济的不断发展，国民对食品多样性、食品安全、生活成本等生活条件要求逐渐提高，同时国家对食用油脂加工生产的监管力度也在持续加大。如何实现成本的精确控制、质量的有效追溯和在线管控以及提升工厂产能利用率是粮油企业一直面临的重要课题。

粮油生产车间通常有着较高的自动化水平，在各个生产、储运环节均依赖自动化设备或分子系统执行作业，因此设备、产线间信息孤岛的问题非常突出。同时，由于生产批量大，节奏快，且原料、油脂等物料属性特殊，难以准确计量，粮油企业生产车间中普遍存在系统碎片化严重，管理成本高，管控效果弱等问题。 

佰思杰公司自2016年起开始探索粮油行业智能制造的技术路线。经过多年通过深入研究，形成了较为成熟的解决方案，并在中储粮镇江、东莞分公司、湖南道道全等粮油企业的多个工厂开展了智能制造项目，进行了成功实践。

企业的自动化与信息化建设必须服务于本身特殊的业务需求。根据长期的实践经验，粮油行业在智能制造领域的建设目标通常包括四个方面：

1. 产品制造的全流程追溯需求

目前很多油脂加工企业质量追溯范围仅具有限于某一个业务环节（如包装发货），或是流于应付内部及外部监管的形式，追溯数据通过手工录入数据的方式处理，管理成本极高，而且很多时候数据并不完整和准确。因此，粮油企业需要通过信息化手段，实现从原材料到最终产品全过程人机料法环数据的采集与追溯，以满足合规的要求，并构建企业自身对生产过程的管控和持续改进的数据基础。

2. 成本数据的精细化统计的需求

由于油脂物料的特殊性状，由于技术手段缺乏，不会精确监控每次生产和储运过程的计量数据，管理人员往往是通过罐区或包材库的盘点来估测一段时间的总物耗，再通过成品入库的总量推算物耗，将误差归为损耗，完成物料平衡。在这种业务场景下，企业始终无法对批次成本进行精细化核算，更无从对成本的影响因素和异常进行进一步的分析和改善。同时，很多油脂加工企业在能源、辅料、设备折旧、人工工时、备品备件消耗统计上也较为粗放。企业需要通过信息化系统，能够基于生产的班次/批次对各个业务环节的成本数据进行采集，归集和统计分析，实现良好的成本管理。

3. 生产工艺改善的数据分析需求

粮油产品的制造是一系列复杂的物理和化学过程，在提取、精炼和包装过程中，影响质量、成本和收率的因素较多而且时刻变化。相同的工艺条件下，不同原材料、设备状态、环境状况都会造成生产实绩的差异，甚至质量异常。有经验的生产工艺人员通常会根据实际情况对不同批次的生产工艺进行调整。而这种调整往往是基于经验和进行的。一方面存在明显的生产与质量风险，另一方面太过依赖某一两个“技术骨干”，对于员工自身的发展和对于企业管理的标准化都是不利的。

企业需要能够通过对生产过程的物料批次、人员操作、设备状态、环境数据采集，并通过对生产批次的成本、收率、质量结果进行分析，找出影响生产结果的工艺因素，方便技术人员进行进一步优化改善。

4. 市场营销活动支撑的需求

小包装产品直接面向终端消费者。随着互联网技术的发展以及个人消费者市场竞争的加剧，营销管理需要能够更加及时精准地了解销售状态，调研市场需求，发现、发展并维持客户，传统的电话、现场交流方式已经无法满足快速变化的竞争环境。

企业需要能够基于产品上的追溯标识，实现对产品的去向的跟踪，实现防窜货的监控与管理；实现消费者防伪查询、消费积分、返利、抽奖兑奖等互动；通过二维码实现引流至商城，增加对营销过程的管控能力，提高与用户的交互水平和用户体验，进而提升品牌形象和营销效益。

总体规划

粮油行业智能制造建设首先要解决的是信息系统碎片化的问题。由于业务特点和很多历史遗留的建设问题，粮油企业通常缺少整体的信息化规划，导致后续的系统建设出现大量的困难。主要体现在：

1. 自动化与信息化基础参差不齐。各个车间的自动化和信息化情况不一致。精炼车间通常有完整的DCS系统控制；而包装车间单机自动化水平高，但是缺少整体的数据采集和监控能力；压榨（浸出）车间信息化通常基础会差一些，很多设备甚至缺少PLC控制；同时罐区、地磅、包材库、成品库等组织的也都有自己独立的信息化体系，如一卡通，立体仓库，LIMIS等。接口不统一，业务缺少规划。

2. 制造过程业务关系复杂。不同于离散制造企业各个部门分工可以明确、界限清晰，在粮油企业里，罐区的储运衔接前后生产环节，制造与物流、采购、检测化验业务关系是一体化的，存在非常紧密的协同关系。一些按照业务职能去分割建设的信息系统，最后都会面临着前后端业务流和数据流能打通的难题。系统的接口和业务分割复杂、建设越深入、集成越困难。

图 粮油生产的业务链及信息化需求

因此，在中储粮、道道全等客户的项目建设中，佰思杰提供了基于ISA-95标准的制造运营管理（MOM）平台的建设规划，并基于佰思杰Nebula平台，实现了生产制造相关的业务纳入到一个平台下管理，实现粮油生产业务的一体化协同。

图 佰思杰粮油行业解决方案主要功能模块

平台的特点包括：

由于粮油制造解决方案涉及到的业务和功能非常广泛，下文中具有共性的或基础的MOM功能将不再赘述，重点描述各个业务领域常见的需求和建设情况。

压榨/浸出是粮油生产环节的最前端，主要工艺是通过物理（压榨）或化学（浸出）的方式将油料从大豆、菜籽等原材料中分离出来本身的工艺相对精炼并不复杂，但是在原材料和豆粕的处理上有独特的需求。

图 压榨/浸出生产产线一角

智能制造建设的内容包括：

1. 筒仓原料的监控与分析：传统的管理手段下，筒仓内的库存量主要依靠所有入库物料的过磅数据累加，然后减去倒推的消耗数据得来的。由于原料在存储过程中有损耗（水分、灰杂等），且倒推的消耗数据存在误差，导致筒仓内的库存及原料消耗始终是有误差的，影响了对库存和成本的管理效果。

在项目中，通过对筒仓进行改造，加装料位计量系统，并与MOM系统集成，能够实时监控筒仓内的库存变化情况，进而统计批次的消耗，分析库存变化规律，实现对原料料位进行实时的计量。

2. 粕产量的计量与管理：粕是粮油企业的重要产品之一。在传统管理手段下，粕的产量经常需要依靠产出的毛油和投料进行倒推和估测。但是由于毛油每天的产量的计量可能存在数吨的误差，且筒仓的投料数据也是不准确的，因此豆粕的产量估测不准确，无法对豆粕的收率和销售进行精细化管理，容易产生浪费。

在项目中，可以通过豆粕下线称重过程进行管理，实现称重集成、装袋贴标等方式对豆粕的产量和批次进行记录，能够对产出的粕产量、品类进行准确的跟踪管理，减少物流、库存和销售过程中的浪费。

3. 压榨/浸出过程透明化：压榨/浸出车间设备通常缺少联网，生产过程的管理依赖人工巡视和监控。数据的反馈时间长，存在误差，且管理成本高。因此需要实现对相关的成本数据（原辅料的投料、库存、能源消耗等）进行实时计量。

在项目中，通过实现对原有设备的改造，并于MOM系统实现集成，能够采集此前无法获取的过程数据，包括生产的工艺参数，电机电流等设备状态参数，原料、辅料（标签、编织袋、正己烷）的投料数据，能源消耗数据等，能够实现对生产过程的绩效的实时监控与管理。

精炼生产

精炼生产是粮油制造的核心环节之一，主要目的工艺是通过一系列反应清除植物油中所含固体杂质、游离脂肪酸、磷脂、胶质、蜡、色素、异味等的一系列工序的统称，是典型的流程制造模式，与前后端的生产相对独立。

图 精炼生产成套设备

精炼生产智能制造的建设特点包括：

1. 精炼生产过程透明化：精炼车间通常都具备DCS系统，能够监控运行过程的工艺参数，如流量、温度、电机状态等，但是缺少管理数据的采集。如批次生产产量、收率等绩效数据、设备点检、开工、品种切换、巡查、清洗等人员活动，以及设备的运行状态数据和生产的各类异常数据，通常需要人工记录、计算和统计，数据的及时性和真实性无法保证。

在项目中，MOM系统通过与精炼系统集成，采集并过滤数据，形成各个批次、班组、产线的生产绩效数据，并通过报表、图表、看板等形式实时展示和查询。

图 精炼生产看板案例

图 精炼生产报表案例

2. 精炼设备的运行状态监控与管理：精炼车间对设备运行状态的要求较高。然而目前车间设备的维护状态和维护履历均是线下人工记录的，完全依赖人员的经验和主观责任心来保证，难以对故障风险进行判断和预警。

在项目中，MOM系统可以通过信息化手段对设备维护的状态和履历进行管理，包括设备的部件组成信息、技术信息、设备的维修记录、保养记录等，能够实现对设备运行状态和维护异常的智能化监控。

3. 精炼工艺改善分析：目前现场统计的产量数据粒度较大且缺乏连续性，难以对生产工艺和设备状态进行科学的分析，了解成本和质量趋势，并找出相关因素予以分析点。而目前人工填报的数据不完整，不可靠，即使发现了差异点（如某个批次的收率异常），也很难对差异原因进行定量的分析。

在项目中，MOM系统能够记录以结构化的形式对工艺数据进行统计，与批次的人机料法环测数据关联，方便对产品质量、收率结合过程工艺进行分析，例如，同一种产品，不同批次的订单，质量和收率不同。原因可能是原材料的差异，也可能是现场班组操作技术的差异，或是设备问题。通过分析数据，可以协助技术人员对生产工艺进行持续改善。

图 精炼工艺参数监控案例

调和生产

图 调和油生产的罐区

调和生产和包装有紧密的协同关系，主要工艺是将两种及以上的精炼油脂按照比例混合。调和生产有自身的特殊需求，在实践中，调和生产的主要提升建设包括：

1. 调和计划的拉动协同：调和油生产调度考虑的约束非常多，包括原料油的库存、调和周期、检验周期、经济批量、调和罐资源占用、油品切换要求、调和油有效期等。同时由于调和油收到包装计划的拉动，变更频繁，进一步加大了调和油生产调度管理的难度。

在项目中，MOM系统可以实现基于包装生产拉动的调和油计划，能够在满足包装生产需要的前提下，优化调和油订单的排序，减少调和油积压，提高调和罐的利用率，并避免混线生产。

2. 调和过程的监控：不同企业的调和自动化水平不同，但是通常都缺少对调和过程数据的采集和监控。在项目中，MOM系统实现了与调和系统、设备的集成，能够采集本批次的进料流量或称重数据，监控调和罐的液位状态，并能够对理论、实际数据进行统计和对比分析，方便未来对调和工艺进行改善。

图 调和油生产实绩记录

3. 调和余油处理：包装生产过程中，不可避免会出现余油和管道冲洗的浪费。粮油企业需要对这类油料的成分进行追溯。在项目中，MOM系统监控回油罐的流量或液位，获取每个批次回油的计量数据，基于BOM计算出回油数据，能够实时更新回油数据，帮助管理者了解实际的损失情况。

图 罐区库存看板

4. 调和过程检验管控与追溯：调和油生产之前，需要获取原料油的质量数据，合格后方才能进行调和。生产之后，则需要等待检验完成，才能放行进入包装。MOM系统中提供了调和检验任务的在线管理功能，调和生产将会触发检验任务，并通过录入的质量数据对执行过程进行卡控，确保调和过程的质量透明和可追溯。

包装生产

图 成品油包装线与自动赋码系统

包装生产是粮油制造的最后一个环节，将油脂最终封装进容器。从业务角度来说，包装是粮油制造链条中管理难度较高、信息化基础较弱、影响较大的一个环节。在智能制造的建设过程中，很多企业选择从包装车间入手，通过小规模的试点建设，满足一些急需的需求，如一物一码追溯、包材库管理、调和管理、包装成本管理等。

重点实现的功能如下：

1. 包装生产计划的排程与拉动：包装油的生产任务插单多，调整快，计划的合理性难以保证，同时每次变更计划后需要重新协调领料、调和、生产资源等业务，管理成本高。

在项目中，通过MOM系统实现订单和计划的管理与辅助排程，可以自动计算并平衡交付与产能的关系，一方面系统会优先按照交付需求排期，另一方面会安排同一类型的包装油在同一产线连续生产，减少换线的产能损失，能够有效辅助管理人员对计划进行优化。同时，系统可以根据生产计划拉动生成相应的调和包材配送计划，实现上下游的JIT化联动与生产。

2. 包装设备的集成与过程管控：包装车间的设备一般都是由不同供应商提供，再通过一些简单的逻辑控制实现联动。设备的数据难以采集，更无法形成有效的监控和统计，现场贴标、灌装、装箱等各工序的投料情况、产量、使用的设备状态、工艺、生产班组及人员、生产过程中发生的异常等信息都需要人工进行抄录，产生大量的纸质单据，耗费人工工时，并且无法保证管理的及时性与准确性。

图 成品油包装线自动码垛系统

通过应用与MOM一体化的IOT模块，使得MOM平台可以实现对包装生产设备的数据集成与采集，能够实时监控包装过程的工艺和产量信息。在设备条件允许的情况下，还可以直接下达作业指令，减少信息处理上花费的人工成本，并提高数据的实时性和准确性，及时发现生产异常，提高异常管理的效率和时效性。

图 包装车间可视化看板

图 包装车间岗位记录

3. 包材库存的实时管理：包材库的管理主要包括采购的收货，包材的库存监控及生产领用/配送协同。传统的模式下，包材的入库、领用往往先线下登记，人工汇总处理后，在ERP中过账。由于生产领用频次高，繁忙时并不总是能进行规范的交接确认，只能定期靠盘点核实登记信息，有时甚至是通过产量倒推领用情况。因此缺少对库存真实状态的监控，也无法对包材的批次损耗或安全库存的合理性进行分析与判断。

通过应用MOM平台内置的WMS功能，可以实现对包材库存的在线更新与监控，具体包括：基于条码、RFID等标识工具，实现包辅材物料批次的管控与追溯；来料入库、生产领料出库、盘点等过程通过移动端扫码执行和实时过账；实现包材实际库存值的实时查询；实现对物料去向的追溯查询；实现对物料存放时间进行监控，对物料的有效期进行监控和报警等。有效提高包材库存信息的真实性，并能够辅助管理人员并优化包材管理策略，并基于生产计划拉动辅材的配送。

4. 成品库的管理：通过应用MOM平台内置的WMS功能，系统还可以对包装油的成品库进行管理，包括包装油的入库、库内移库、组托/拆托、发货等业务。在入库时可以与包装赋码模块集成，将每一托盘的箱号等信息传递给WMS，WMS分配货位上架。WMS可以驱动堆垛机、穿梭车实现立体库的自动化。在库内可以进行组托、拆托、盘点、移库等操作。在发货时，WMS可以记录经销商，为溯源管理、防窜货等提供支持。

图 成品油自动化立体库

5. 一物一码赋码追溯系统：目前粮油企业普遍在尝试落实一物一码的追溯系统，这需要实现现场瓶盖赋码、装箱关联、码垛关联、相应的检测和剔废以及最终产品数据的结构化归集和追溯，是一系列软硬件结合形成的体系。向前将码与包装辅材、调和油批次、原材料批次、供应商信息、质检信息等关联起来，向后将经销商、发货区域、消费者扫码、防伪防窜管理等关联起来，形成完整的追溯链条。

在项目中，通过产线改造、设备集成及产品包装关系数据的管理，MOM系统实现了从原材料到包装油成品的正方向追溯。系统能够实现大部分人机料法数据的自动归集，并提供直观的树状结构和多样化的查询界面，满足企业内部、政府监管及消费者查询等多种追溯查询场景。

图 包装过程追溯

6. 在线视觉检测技术的集成和应用：视觉检测技术在包装环节的应用已经较为普遍。佰思杰具备成熟的视觉检测解决方案，能够实现对贴标、液位、压盖、装箱、喷码等工艺的在线检测和剔除。

同时，借助MOM平台软硬一体化的能力，系统能够实时获取当前的视觉检测状态和图像数据，方便管理人员对于包装质量异常，尤其是连续剔废的情况进行及时的决策与处理。

图 视觉检测案例

图 基于移动端的包装过程监控（视觉检测图像集成）

质量管理

粮油企业的质量控制以检验化验为主，往往作为生产及物流流程卡控的依据。在执行过程中，存在检验频次高，周期长，检验及时性要求高等调整。

智能制造的主要建设内容包括：

1. 检验计划的管理和资源优化：传统的检验管理模式基于其他部门请检的方式实现的。由于不掌握来料的计划和情况，品控部无法预计未来需要使用的检验人员及资源，导致经常出现临时加班的情况。

在项目中，MOM可以基于所有报检任务形成检验计划。品控部管理人员可以随时查看该计划，评估当前的人员和设备资源是否满足当天的检验需要，然后进行针对性的调度。通过对来料检验任务的管理和检验资源的管理，可以协助品控部的管理人员对未来及当前的检验工作量进行评估，进而通过加班、调休、调整任务顺序等方式优化和调整检验资源的调度。

2. 检验在线协同管理：生产及物流现场的检验活动由于需要线下进行请检、取样和跟踪反馈活动，往往需要频繁的信息交互和单据传递，效率较为低下。尤其是来料检验活动，由于是外部人员（司机）驱动的检验和收料活动，检验流程可能不清晰甚至错误，进一步降低了效率，并可能因为错误的检验请求占用检验资源。

在项目中，MOM系统将会实现检验活动线上管理，自动根据检验对象驱动相关的请检、抽样、检验、反馈等活动。通过实现检验的在线数据驱动，提高跨部门检验活动的效率，减少出错几率和人工成本。

3. 检验数据在线统计分析：品控部负责对全厂的质量情况进行定期的汇总与统计。目前采用线下进行数据统计分析的方式，需要耗费大量的人工对纸质单据进行传抄和录入。管理成本高，同时人工处理数据的时效性弱，而且在进行复杂的表单穿透分析方面有明显的局限。

在项目中，MOM系统通过对检验活动进行全流程管理，可以根据业务需求实时生成所需的表单及报表，包括检验报告，日、周、月度的质量统计情况。通过系统在线生成质量表单与报表，可以减少相关的人工及管理成本，提高质量管理的时效性，并能够为进一步的质量改善分析提供支持。

图 检验结果追溯

设备管理

设备是粮油企业的核心生产资源。设备的维护保养决定了生产与运行的稳定性和工艺质量的可靠性。

智能制造的主要建设内容包括：

1. 设备履历与状态监控：传统的设备维护模式下，设备的维护保养履历不完整，缺少对应的故障统计，需要依赖人员的经验判断检修需求。难以实现对故障的预警和预防，设备故障和抢修频繁发生。

在项目中，MOM系统为每台设备建立设备台账，能够对设备的运行时长、维护情况、故障履历进行全面的统计与实时更新。并根据规则对于设备的状态进行自动判断和预警。通过MOM系统对设备履历与状态的监控，能够提高设备维护保养活动的规范化水平，能够减少因为人为疏忽造成的维保不及时，并能够对明显的异常征兆进行识别的预警，减少设备故障停机对生产及质量带来的影响。

2. 备件安全库存管理：传统管理模式下，由于设备备品备件采用线下领用，事后录入系统的方式，存在备件库存不准的问题，因此对于安全库存及备件需求的判断受到影响，会发生备件缺件和积压的问题。

在项目中，MOM系统通过管理备品备件的出库领用活动。设备部门可以根据设备手册，维护每一类设备的常用备品备件，在触发维护、检修和维修任务时，可以出发申领对应的备件，确保账实一致。设备部门管理人员可以实时查询到当前的备件库存。系统内也可以为备件设置安全库存标准，系统监控到低于安全库存则报警提示采购。通过MES系统对备品备件的闭环管理，能够优化备件库存，及时采购紧缺备件，减少因为备件问题造成的停机。

图 设备运行时长记录和监控

粮油企业由于本身工艺和管理业务的复杂程度，智能制造内容繁多。不过，中储粮镇江、东莞分公司以及湖南道道全公司通过智能制造相关的项目建设，实现了管理上的改善与提升，主要包括：