食品饮料行业从数字化转型到智能工厂

　　近年来，食品饮料行业发生着翻天覆地的变化：不断变化的消费习惯，不断提升的品质要求，不断完善的监管体制，以及不断革新的技术需求。

　　在ABB发布的一份行业资料中，他们将未来食品饮料行业面临的趋势分为四个部分：1）人口增长和城市化演绎。联合国预测，2050年世界人口将增加20亿，2019年全球仍有近 6.9亿人遭受饥饿。到2050年，全球城市化率有望达68%，近 90％的城市化增长来自亚洲和非洲；2）消费者关注。健康安全、个性化需求 、环境污染；3）数字化。数字化从根本上改变了行业前景；4）循环经济。解决全球每年30%~40%的粮食产量损失或浪费问题。

　　对食品饮料制造商和大众消费者而言，食品安全和健康始终是第一位的。无论是对生产环节的安全把控，还是以后端包装开始的工厂物流搬运、贮藏、运输以及包括特殊食品的冷链运输，都是提升食品全链安全的关键环节所在。伴随着智能时代的到来，如何利用自动化和智能化的技术，在产品生命周期的各个阶段来应对食品饮料行业的安全挑战，是目前行业内最关心的问题。

　　食品和饮料行业数字化转型的主要趋势

　　据FACTORYWORX发布的《Digital Transformation & Industry 4.0 in the Food and Beverage Industry》报告显示， COVID-19影响下，在过去的2-3年，食品和饮料行业在数字化转型领域比其它制造业垂直行业走得更远，整个行业在数字化转型过程中呈现以下趋势：

　　1、满足可持续性要求

　　可持续性是79%的食品和饮料公司面临的首要问题，因为消费者对产品可追溯性和可视性的渴望稳步上升。如今的消费者希望了解他们所消费的所有成分的来源和环境足迹，而零售商由此将压力传递给食品和饮料生产厂。

　　在数字化转型中这主要表现为对供应链解决方案的改进，而这也是克服COVID-19对过度延伸的供应链的灾难性影响所需要的。更多工厂正在采用使上下游完全透明的工具，以便能够快速和容易地回应证明来源的要求，以及在造成重大延误或原材料短缺之前意识到这一问题并且及时应对。

　　同时，消费者也希望看到“更绿色”的制造过程。为此，工厂使用预测分析解决方案来帮助提高工厂的整体效率，并减少排放、能源使用和资源浪费。更先进的包装设备和解决方案使食品和饮料制造企业能够减少使用包装，尤其是不可降解的塑料，以满足对更环保的制造的需求。

　　2、提高食品安全标准

　　除了对可持续的绿色制造的需求增加外，食品和饮料行业企业还必须提高他们的安全标准。联合国粮食及农业组织（FAO）2019年的一份食品安全报告认为，每年约有6亿人在食用受污染的食物后生病，并有42万人因此而死亡。世界各地的公共卫生组织正在收紧食品安全法规，而制造商则需要高度意识到食品召回或者食物中毒事件，可能对企业声誉以及生存产生灾难性的影响。

　　由此，更多的数字技术被应用于解决食品安全问题：

　　• 机器人流程自动化（RPA）可以改善质量控制，防止生产过程中可能污染食品的人为错误；

　　• 更好的卫生流程，如就地清洗（CIP）技术可以监测微生物水平，提高清洗协议的可靠性；

　　• 改进的供应链可见性以及工业物联网（IIoT）温度传感器增加了企业信心，即易腐食品和原材料一直保持在正确的条件下，没有接近过期；

　　• 物流记录跟踪运输的每一步，直到交货，确认物品没有被污染或篡改。

　　3、简化工厂运营

　　与其他垂直行业一样，食品和饮料制造企业在COVID-19 影响下，也采用了大量能够使员工居家办公和生产不受干扰的技术，如云项目管理和通信工具；用于预测性维护的机器学习（ML）和大数据；IIoT设备连同边缘计算和增强现实（AR）以支持数字双胞胎；工厂车间的RPA等。

　　众多食品和饮料行业头部企业正在向综合性的数字化企业转型，高效可视化处理需求预测、生产调度、流程配置、维护计划、库存管理、供应链协同和履行。

　　4、提高敏捷性

　　即使在COVID-19之前，食品和饮料行业的需求预测也同样具有挑战性。由于消费者偏好经常波动，小批量、个性化的订单在行业中持续增加。COVID-19的蔓延，让这种情况几乎加剧了一千倍。大量餐馆的歇业和隔离规则导致对某些食品的需求骤降，而另一些则急剧上升，从而导致了供应链的崩溃。

　　与化工和制药等行业一样，食品和饮料制造企业在此期间也不得不险中求变，采用技术手段以便于在供应链、需求或小批量订单最后一刻发生变化时做出快速反应，从而不影响质量或抬高成本。使用ML算法来压缩市场数据，并快速获得相对准确结果的预测分析方法在此基础上变得更有价值，整合来自供应链的数据能够更好、更快的实现决策。

　　由此，更多工厂通过使用由ML驱动的预测分析帮助缓解或消除生产中的瓶颈，以便在需要时提高或降低产品产量。数字化的生产线可以更迅速地为下一批产品进行重新配置，自动配置规则有助于防止人工错误。

　　影响食品和饮料行业进行数字化转型的因素

　　长期以来，改善食品和饮料行业纵向数字化转型的主要障碍是传统的基础设施，但最近的一份报告显示，51%的公司认为，不知道如何使用和整合技术是他们最大的障碍。

　　与数字技能的匮乏相关的是对主导实施数字化转型的焦虑，以及对员工、经理和高管进行数字化思维方式的再教育的焦虑。

　　在COVID-19对供应链和消费者需求的影响，以及现有的改善可持续性、透明度和食品安全的压力之下，食品和饮料制造企业正在迅速采取行动，实施其数字化转型策略并落实智能化技术。全行业面临的共性问题，如相关人才缺乏、传统基础设施老旧、人员思维转变等虽然存在，但整体行业变革的步伐仍然令人鼓舞。

　　头部企业向智能工厂的迈进

　　随着数字化转型带来的价值被业内广泛认可，食品饮料行业很多头部公司已经在数字化的路上奋力奔跑。比如杭州娃哈哈集团，打造了工信部认可的国内第一条智慧饮用水生产线。

　　2017年初，娃哈哈对杭州下沙第二生产基地的一条生产纯净水和含汽饮料的生产线进行了升级，打造了中国第一条数字化与智能化饮料生产线。为此，娃哈哈从智能制造基础能力建设到智能装备的研发和制造，再到供应链数字化管理系统的开发，持续完善娃哈哈的智能化产业布局。

　　经过多年实践探索和自主研发，结合娃哈哈全国性集团化管理的特点，通过信息技术与制造技术融合来实现从传感器到企业资源管路系统ERP的全过程信息集成。饮料智能工厂通过MES系统获取订单后，会根据原材料库存、生产线状态等因素分析并自动分配生产任务到生产线进行制造，并根据产品的生产周期计算出出库发货时间。

　　通过现代传感与自动化技术，对全国工厂的每个车间及设备进行数字化的升级，基于生产数据系统LDS架构，进行实时数据采集、状态监控与分析。采用“集团-分公司-车间”二级三层的架构，实现从车间生产线传感器到ERP的数字化，使每个管理层随时掌握生产线运行状态及各种设备参数运行情况。

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