CN112270612A - 一种乳制品数字化工厂系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种乳制品数字化工厂系统，包括基础设施层，执行层和管理层，基础设施层包括设施设备和生产资源；执行层获取分配到当前工厂的生产订单，生成生产指令下发到基础设施层，生成数字化工艺规范以指导现场作业人员，并采集基础设施层的执行反馈，生成质量管理规范以指导现场作业人员执行质量管理，并采集基础设施层反馈的质量管理结果；管理层根据工序作业计划以及基础设施层的执行反馈、质量管理结果进行产品的生命周期管理。本发明通过构建基础设施层、执行层和管理层，以及合理布局各功能层的功能模块，能够实现工厂制造过程的数字化、精益化及透明化，帮助企业实现高效统筹管理、设备高效运行与维护等功能，提高管理决策水平。

Description

一种乳制品数字化工厂系统

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种乳制品数字化工厂系统。

背景技术

目前我国各行业的工厂生产制造水平、发展规模参差不齐，乳制品行业是重要的食品制造产业，为国民健康的发展起着重要的推动作用，该行业随着经济和社会结构的不断发展和变化，已处于转型升级的关键时期，

要实现智能生产的目标，在数字化、自动化、网络化方面还要做很多的工作，其中建设数字化工厂是当前很多企业需要完善的重要内容，也是实现智能制造的重要基础。目前我国的乳制品行业企业面临的主要问题有整体数字化水平不高、数字化工厂整体规划性不强，企业的信息孤岛仍普遍存在，急需建立数字化工厂全互联互通网络。

发明内容

本发明提出了一种乳制品数字化工厂系统，解决了现有乳制品工厂制造的数字化低，资源调配不合理的问题。

本发明提供了一种乳制品数字化工厂系统，包括基础设施层、执行层和管理层，其中：

基础设施层，包括乳制品生产制造过程中的设施设备和生产资源，所述设施设备用于根据接收到的生产指令基于所述生产资源执行对应的生产任务；

执行层，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据生产订单进行生产任务排产，并根据得到的排产信息，生成生产指令下发到所述基础设施层；生成与生产订单对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈；生成与生产订单对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果；

管理层，用于制定企业资源计划，并根据所述执行层生成的工序作业计划以及在乳制品生产制造过程中采集的基础设施层的执行反馈、质量管理结果进行产品的生命周期管理。

可选地，所述执行层包括生产计划与调度模块、生产工艺执行与管理模块、生产过程质量管理模块以及工厂数据资源管理模块；

所述生产计划与调度模块，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据当前工厂的工艺路线将所述生产订单分解为工序作业计划进行生产任务排产，并根据得到的排产信息生成生产指令下发到所述基础设施层；

所述生产工艺执行与管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈；

所述生产过程质量管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果；

所述工厂数据资源管理模块，用于对所述基础设施层包括的设施设备和生产资源进行管理，并存储、管理工厂生产过程中的生产数据。

可选地，所述工厂数据资源管理模块，具体还用于为所述设施设备进行档案信息记录，所述档案信息包括当前设施设备的编号、描述、模型及参数的数字化描述。

可选地，所述生产计划与调度模块，具体用于实现生产任务排产、生产调度和生产追踪；其中，

所述生产任务排产，包括根据生产计划的要求进行排产，制定工序作业计划；

所述生产调度，包括根据所述工序作业计划的要求分派设施设备和/或作业人员进行生产，并对生产过程中的异常情况进行管理；

所述生产追踪，包括采集和反馈生产过程中与生产成本和/或生产效益有关的生产数据；

可选地，所述生产工艺执行与管理模块，具体用于实现工艺执行和工艺管理；其中，

所述工艺执行，包括物料清单生成、派工单生成、作业文件下发、标准工艺参数和/或作业程序下传和数据采集；

所述工艺管理，包括工艺权限管理、工艺变更管理、可视化工艺流程管理、作业文件管理、作业程序管理、工艺优化管理和生产求助管理。

可选地，所述生产过程质量管理模块，具体用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，以实现质量数据采集、质量监控、质量追溯和质量改进；其中，所述质量监控，具体包括指标监控和质量监控预报警。

可选地，所述工厂数据资源管理模块，具体用于通过识别码和/或电子标签对生产资源的编号、参数及使用的对象进行属性定义，在进行生产资源分配时，采用自动或者半自动方式进行识别码和/或电子标签读取，自动将采集的属性定义信息上传到相应设备，实现生产过程的控制与信息追溯。

可选地，所述执行层还包括：

系统配置模块，用于建立系统数据字典，所述系统数据字典包括工厂制造过程中需要交互的设备状态信息、生产过程信息、物流与仓储信息、检验与质量信息、生产计划调度信息，以及数据基本信息。

可选地，所述基础设施层、执行层和管理层之间可以通过现场总线、工业以太网或无线网络进行通信连接。

本发明实施例提供的乳制品数字化工厂系统，通过构建基础设施层、执行层和管理层，以及合理布局各功能层的功能模块，能够对生产过程中的各类业务、活动或相关资产进行管理、实现工厂制造过程的数字化、精益化及透明化。盘活存量数据、用好增量数据，推动企业转型发展，帮助企业实现高效统筹管理、设备高效运行与维护等功能，促进企业精益生产，提高管理决策水平，提高生产质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的一种乳制品数字化工厂系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为本发明实施例的一种乳制品数字化工厂系统的结构示意图。如图1 所示，本发明实施例提出的乳制品数字化工厂系统具体包括：基础设施层、执行层和管理层，所述基础设施层、执行层和管理层之间可以通过现场总线、工业以太网或无线网络进行通信连接。

其中：

基础设施层，包括乳制品生产制造过程中的设施设备和生产资源，所述设施设备用于根据接收到的生产指令基于所述生产资源执行对应的生产任务。

本发明实施例中，所述基础设施层，包括乳制品数字化工厂生产制造所必需的设施设备和生产资源。

所述设施设备为数字化设备，可自动进行信息的采集或指令执行，用于执行生产、检验、物料运送等任务。具体的，设施设备具有档案信息记录，所述档案信息包括当前设施设备的编号、描述、模型及参数的数字化描述。设施设备具备通信接口，所述设施设备通过所述通信接口与其他设备、装置以及执行层进行通信，实现信息互通。设施设备可接收执行层下达的活动定义信息，所述活动定义信息包括为满足各项制造运行活动的参数定义和操作指令。设施设备可向执行层提供生产过程的反馈信息，所述反馈信息包括乳制品的加工信息、设施设备的状态信息和故障信息。设施设备可显示当前设施设备的实时信息，并与授权人员进行人机交互。

所述生产资源为生产制造所必需的物料、托盘、工装辅具、人、传感器等；所述生产资源可通过条码、RFID等技术进行标识，参与生产过程并通过其数字化标识与系统进行自动或半自动交互。

执行层，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据生产订单进行生产任务排产，并根据得到的排产信息，生成生产指令下发到所述基础设施层；生成与生产订单对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈；生成与生产订单对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果。

管理层，用于制定企业资源计划，并根据所述执行层生成的工序作业计划以及在乳制品生产制造过程中采集的基础设施层的执行反馈、质量管理结果进行产品的生命周期管理。

本发明实施例提供的乳制品数字化工厂系统，通过构建基础设施层、执行层和管理层，以及合理布局各功能层的功能模块，能够对生产过程中的各类业务、活动或相关资产进行管理、实现工厂制造过程的数字化、精益化及透明化。盘活存量数据、用好增量数据，推动企业转型发展，帮助企业实现高效统筹管理、设备高效运行与维护等功能，促进企业精益生产，提高管理决策水平，提高生产质量。

本发明的一个实施例中，所述执行层包括生产计划与调度模块、生产工艺执行与管理模块、生产过程质量管理模块以及工厂数据资源管理模块，其中：

所述生产计划与调度模块，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据当前工厂的工艺路线将所述生产订单分解为工序作业计划进行生产任务排产，并根据得到的排产信息生成生产指令下发到所述基础设施层。

本实施例中，生产计划与调度模块，具体用于实现生产任务排产、生产调度和生产追踪；其中，生产任务排产，包括根据生产计划的要求进行排产，制定工序作业计划；生产调度，包括根据所述工序作业计划的要求分派设施设备和/或作业人员进行生产，并对生产过程中的异常情况进行管理；生产追踪，包括采集和反馈生产过程中与生产成本和/或生产效益有关的生产数据。

所述生产工艺执行与管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈。

本实施例中，生产工艺执行与管理模块，具体用于实现工艺执行和工艺管理；其中，工艺执行，包括物料清单生成、派工单生成、作业文件下发、标准工艺参数和/或作业程序下传和数据采集；工艺管理，包括工艺权限管理、工艺变更管理、可视化工艺流程管理、作业文件管理、作业程序管理、工艺优化管理和生产求助管理。

所述生产过程质量管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果。

本实施例中，生产过程质量管理模块，具体用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，以实现质量数据采集、质量监控、质量追溯和质量改进；其中，所述质量监控，具体包括指标监控和质量监控预报警。

所述工厂数据资源管理模块，用于对所述基础设施层包括的设施设备和生产资源进行管理，并存储、管理工厂生产过程中的生产数据。

进一步地，所述工厂数据资源管理模块，具体还用于为所述设施设备进行档案信息记录，所述档案信息包括当前设施设备的编号、描述、模型及参数的数字化描述。

本实施例中，工厂数据资源管理模块，具体用于通过识别码和/或电子标签对生产资源的编号、参数及使用的对象进行属性定义，在进行生产资源分配时，采用自动或者半自动方式进行识别码和/或电子标签读取，自动将采集的属性定义信息上传到相应设备，实现生产过程的控制与信息追溯。

进一步地，所述执行层还包括系统配置模块，所述的系统配置模块，用于建立系统数据字典，所述系统数据字典包括工厂制造过程中需要交互的设备状态信息、生产过程信息、物流与仓储信息、检验与质量信息、生产计划调度信息，以及数据基本信息。其中，数据基本信息包括如数据名称、来源、语义、结构以及数据类型等。

可理解的，用户可根据行业特点制定本行业的数据字典。

进一步地，本发明的一个具体实施例中，乳制品数字化工厂系统各功能模块之间主要数据流如下：

1)梳理现有工作流程和文件体系，对工艺设计与配方数据进行标准化和规范化，应制定相关数据元、数据交换等数据规范。开发相关信息模块支持对产品提案、概念筛选与可行性分析、配方设计、原材料选择以及小试、中试、包装设计、标签管理等进行信息化管理。开展基于数据驱动的参数化设计、专业化协同设计等产品设计全过程的标准化管理，用于产品的数字化设计和仿真。

2)系统从企业资源计划承接分配到工厂的生产订单，在工厂计划与调度模块依据工艺路线分解为工序作业计划，排产后下发到现场。

3)生产工艺执行与管理模块指导现场作业人员或者设备按照数字化工艺要求进行生产，并采集执行反馈给工厂计划与调度。若生产过程出现异常情况，不能按计划完成，需敏捷协调各方资源，通过系统进行调度以满足订单需求。生产现场需要的物料，根据详细计划排产与调度结果，发送相应物料需求给生产工艺执行与管理模块，由仓库及时出库并配送到指定位置；生产完成将成品入库，实现生产物料的管理、追踪及防错

4)工艺执行过程中若需要进行质量控制，由生产过程质量管理模块将检验要求发送给质量管理员或质量管理设备执行质量管理，并采集质量管理结果，进行质量监控和追溯。

5)生产执行过程的工艺执行、质量控制等结果反馈到工厂计划与调度，进行实时监控及生产调度，并形成完工报告反馈到更高一层企业资源计划。

6)乳制品数字化工厂中大量的数据资源，通过数据资源管理模块统一维护，指导相关人员进行数据资源维护果。数据处集成与工序作业计划需相互协调，以保证生产正常进行。

特别地，本发明实施例提出的乳制品数字化工厂的资产和制造过程信息应数字化，具体地，数字化要求主要包括如下方面：

1)设施设备数字化：乳制品数字化工厂的设施设备比率应不低于50％。

2)生产信息的采集：90％的数据可通过乳制品数字化工厂信息系统进行自动采集。

3)生产资源的识别：应能对乳制品数字化工厂制造过程所需要的生产资源的信息进行识别。

4)生产现场可视化：可通过工厂级通信与检测系统，实现工厂生产与管理的可视化。

5)工艺设计数字化：乳制品数字化工厂的工艺设计宜采用数字化设计方法。

6)产品研发数字化：乳制品数字化工厂的产品研发宜采用数字化设计方法。

特别地，本发明提出的乳制品数字化工厂系统，管理层包括企业资源计划和长夜生命周期管理两个模块。

本发明的一个实施例中，设施设备的数字化要求包括：

1)应具备完善的档案信息，包括编号、描述、模型及参数的数字化描述；

2)应具备通信接口，能够与其他设备、装置及执行层实现信息互通；

3)应能接收执行层下达的活动定义信息，包括为了满足各项制造运行活动的参数定义和操作指令等；

4)应能向执行层提供制造的活动反馈信息，包括乳制品的加工信息、设备的状态信息及故障信息等；

5)应具备一定的可视化能力和人机交互能力，能在工厂现场显示设备的实时信息及满足操作的授权和处理相关的人机交互。

本发明的一个实施例中，工厂资源的数字化要求包括：

1)在条码及电子标签等编码技术的基础上满足生产资源的可识别性，包括生产资源的编号、参数及使用的对象等的属性定义；

2)上述信息应采用自动或者半自动方式进行读取，并自动上传到相应设备或者执行层，便于生产过程的控制与信息追溯；

3)识别信息可具备一定的可扩展性，如利用RFID进行设备及执行层的数据写入。

本发明的一个实施例中，乳制品数字化工厂系统应建立数据字典，具体要求如下：

1)包括工厂制造过程中需要交互的全部信息，如设备状态信息、生产过程信息、物流与仓储信息、检验与质量信息、生产计划调度信息等；

2)描述各类数据基本信息，如数据名称、来源、语义、结构以及数据类型等；

3)支持定制化，各行业可根据各自特点制定本行业的数据字典。

本发明提出的乳制品数字化工厂系统，为执行乳制品数字化工厂基础设施层的工作任务处理，实现控制设备与现场设备之间的通信，可采用如下通信方式：现场总线：可采用PROFIBUS、CC-LINK、MODBUS、CAN等协议；工业以太网通信：可采用PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERLINK等协议；无线通信：工业无线(WIA-FA、WIA-PA)、WIFI、蓝牙、3G/4G/5G等协议。

本发明的一个实施例中，乳制品数字化工厂应在企业数据字典定义的数据采集内容基础上，结合数据的实时性要求，利用合理的网络通信方式与数据存储方式进行数据的采集与存储，并与企业级数据中心实现对接。

具体地，应能对工厂所需数据进行存储和管理，并支持异构数据之间的格式转换，实现数据互通。宜采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式，实时数据库采集和存储生产现场实时性较高的数据，支持执行层的各项应用，如OEE统计等。历史数据库宜采用关系数据库，采集和存储工艺设计和制造过程所需的相关主数据及过程数据。同时，应具备信息安全策略，并支持更新和升级，如访问与权限管理、入侵防范、数据容灾备份与恢复等。

本发明的一个实施例中，根据生产过程需求，乳制品数字化工厂的工艺设计宜采用数字化设计方法，并满足以下要求：

1)采用辅助工艺设计，如三维工艺设计；

2)能进行工艺路线和工艺布局仿真；

3)能进行加工过程仿真和/或装配过程仿真；

4)建立工艺知识库，包括工艺相关规范，成功的工艺设计案例，专家知识库等；

5)提供电子化的工艺文件，并可下达到生产现场指导生产；

6)向制造执行系统输出工艺BOM。

本发明的一个实施例中，乳制品数字化工厂制作运行管理各功能模块应满足以下基本要求：

1)能与数据中心进行信息的双向交换；

2)具有信息集成模型，通过对所有相关信息进行集成，实现自决策；

3)模块间能进行数据直接调用；

4)模块能与企业其他管理系统(如ERP、PDM等)实现信息双向交互。

本发明的一个实施例中，为满足工厂生产计划要求，通过详细排产，根据乳制品工艺路线和可用资源，制定工序作业计划。排产的过程需综合考虑当前计划完成情况、工厂设备等资源可用性、实际产能及节省能源等因素，生成基于精益化生产理念的、以柔性制造为目标的生产排产计划。.

详细排产应根据乳制品生产工艺制定工序计划，考虑工厂设备管理、生产物流管理中设备、人员、物料等资源的可用性进行计划排产，形成作业计划发送给生产调度。另外，排产生成的作业计划也会反馈影响生产设备、人员、物料等生产要素的管理，比如，与设备维护保养计划相互影响。

对于多品种小批量生产模式，由于从一批乳制品转到另一批乳制品生产要花费时间调整设备、更换模具等，传统工厂以减少换产次数的方式安排生产。随着多功能加工中心、柔性生产线等智能装备的提升，以及准时配送、成套配送等新物流方式的支持，乳制品数字化工厂中多品种小批量生产的详细排产应实现均衡化生产。

具体地。包括生产总量的均衡，将连续两个时间段之间的总生产量的波动控制到最小程度，减少生产量波动造成的设备、人员、库存及其他生产要素的高配置浪费。还包括乳制品品种数量的均衡，在生产期间，合理安排不同乳制品的投产顺序和数量，消除不同品种乳制品流动的波动，减小对前序工序和库存的影响。对于柔性生产线，应实现均衡化混线生产。

多品种小批量的均衡化工厂计划，需与其他工厂生产要素的管理相配合，最终应能达到如下效果：能够快速地适应每月中每天的市场需求的变化，为准时化的实施提供强有力的支撑；成品库存数量保持较低水平，并且可以及时满足客户的需求；可以使工序间的在制品数量减少到最低，并进一步消除，实现“零库存”。

对于单件生产模式，乳制品品种多而每一品种生产数量很少，乳制品生产重复性差，生产技术准备时间长，设备利用率较低。乳制品数字化工厂中单件生产的详细排产应基于瓶颈理论，确定某时间段内的瓶颈资源，并根据瓶颈资源排产，提高资源利用率及有效产出。

本发明的一个实施例中，为了实现作业计划的要求，通过生产调度分派设备或人员进行生产，并对生产过程出现的异常情况进行管理。

乳制品数字化工厂的生产调度应能实时获取生产进度、各生产要素运行状态，以及生产现场各种异常信息，具备快速反应能力，可及时处理详细排产中无法预知的各种情况，敏捷地协调人员、设备、物料等生产资源，保证生产作业有序、按计划完成。获取生产现场状况的方式包括设备实时数据，通过数字化工位、可视化管理系统获取的各种生产过程信息。

生产调度处理的异常情况主要包括：

1)市场需求波动引起的紧急订单，下达到工厂成为紧急插单，影响已安排的其他正常生产计划，需采取相应措施满足计划要求；

2)生产计划已安排或投产后，发生客户临时变更订单要求，需采取相应措施满足要求；

3)生产过程中进行质量检验发现不合格情况，导致返工返修需进行生产调度；

4)设备故障、人员等发生异常情况，采取相应措施保证生产继续进行。

若异常事件导致无法通过调度满足计划要求，则需通过详细排产重新进行优化排产。

本发明的一个实施例中，生产跟踪包括为企业资源计划作生产响应准备的一系列活动，如总结和汇报关于乳制品生产中人员和设备的实际使用、物料消耗、物料生产以及其他如成本和效益分析需要的有关生产数据信息。生产跟踪还向详细排产、以及更高层的企业生产计划提供反馈信息，以使各层计划能根据当前情况进行更新。

乳制品数字化工厂的生产跟踪应能自动获取生产相关数据，同级乳制品生产中各种资源消耗，并反馈给相关功能/系统/或部门。生产相关数据的获取来源，包括从数字化接口(数字化设备或工位)直接采集到的，或者经过其他功能模块加工过的信息。

本发明的一个实施例中，通过工艺的数字化，实现作业文件、作业程序的自动下发和标准工艺精准执行；通过生产和质检数据、现场求助信息采集，反馈工艺执行实时状态和现场求助信息，实现乳制品生产工艺的可追溯与现场求助的快速响应。具体功能包括：

1)物料清单生成

根据乳制品BOM与作业计划，自动分解生成物料清单，实现生产计划细分、物料提前备料、工序流转自动采集、工位物料智能化配送等。

2)派工单生成

根据生产工艺过程，将工厂子计划分解为各工序的派工单。各工序根据乳制品BOM、生产工艺过程、日派工单实现生产前物料备料，工厂根据乳制品 BOM、生产工艺过程、标准工时等实现各派工单智能化调度。

3)作业文件下发

将各种工艺卡、工艺图纸、作业指导书等作业文件自动下载到各作业工位终端，现场作业人员可通过工艺编码或生产计划号、工单号实时查询标准工艺参数、标准质检工艺、作业指导等工艺信息。

4)标准工艺参数、作业程序下传

通过以太网或总线方式将标准工艺参数自动下发到对应机台，防止由于人为因素导致现场机台工艺参数设置错误。

作业程序可以自动下传到现场数字化装备实现自动加工或装配等作业。

5)数据采集，具体地，进行工艺信息在线交互式浏览、物料校验及开工条件检查；实时记录和上传生产现场出现的工艺技术问题和处理方法；实时采集生产过程中的工艺参数，向质量控制系统提供生产、质检数据，实现生产过程质量预警，并通过与生产现场可视化管理系统等进行集成，实现预警信息及时发布；求助终端实时采集生产求助信息，向生产现场可视化管理系统提供现场求助信息，以便现场作业工位获得快速响应；及时将作业指令状态信息与作业工位状态信息向系统反馈。

本发明的一个实施例中，乳制品数字化工厂应实现以工艺信息数字化为基础，借助一体化网络与工厂作业工位终端实现无纸化的工艺信息化管理；并以可视化工作流技术，实现制造流程再造、工序流转和调度的数字化管控以及工艺纪律管理。具体功能包括：

1)工艺权限管理

工艺执行权限主要实现组织结构管理、人员管理、访问规则管理等。一般情况下，组织结构有Group(组别)、Role(角色)、User(用户)和Preson(人员)构成。通过访问规则的定义，来实现用户操作权限的控制，控制用户、角色、工作组对数据仓库或具体文档的操作权限。

根据岗位职责要求进行相应权限分配，对应授权人员可进行相关工艺的上传、下载、查询、修改等。

2)工艺变更管理

主要实现工艺变更、工艺优化数据版本管理等。工艺变更应符合标准变更工作流程以及控制、跟踪机制，结合乳制品数据的状态管理，可以在规范管理更改过程、保证更改的可追塑性的同时，提供准确、及时的更改传递机制，保证更改结果的正确性和一致性。

3)可视化工艺流程管理

通过可视化工艺流程实现工序间流转管理，并对工艺流程中各工序点进行属性设置，快速实现乳制品数字化工厂生产流程再造，实现乳制品数字化工厂生产工艺流程快速切换。

4)作业文件管理

作业文件包括生产流程工艺、工艺卡、工艺图纸、质检工艺标准卡、标准工艺参数卡等，并以版本号区别。

5)作业程序管理

作业程序通过工艺编码或生产计划号、工单号与数字化装备关联、并以版本号区别。

6)工艺优化管理

对采集的机台工艺参数的实际值或质检数据，进行统计、分析、预警、实现工艺优化。

7)生产求助管理

工位上作业人员针对工位发生的各种问题发出求助呼叫信息，上传生产现场可视化管理系统，可触发声光警报、显示终端、广播等，提示相关人员注意，以便及时处理问题。

本发明的一个实施例中，质量数据主要包括生产设备工艺控制参数、质量检测设备检测结果、人工质量检测结果等生产过程数据，覆盖原材料、零部件、半成品和成品。乳制品数字化工厂应提供质量数据的全面采集，对质量控制所需的关键数据应能够自动在线采集，以保证乳制品质量档案的详细与完整；同时尽可能提高数据采集的实时性，为质量数据的实时分析创造条件。

本发明的一个实施例中，应对过程质量数据趋势进行监控，并对综合指标进行统计监控。

过程质量数据趋势监控：主要用于独立质量指标的原始数据监控，具有采集频率高、实时性强的特点，通过设定指标参数的报警界限，对超出界限的数据及时报警。通常由生产组态软件开发实现，以趋势图为主要展现形式。

综合指标统计监控：主要用于基于原始数据的综合质量指标的统计监控，可以融合多种监控标准和统计算法对指标进行综合运算，并定时刷新，使监控更宏观、更有针对性。通常由MES或独立质量系统开发实现，以SPC控制图、预控图、仪表盘等为主要展现形式。

本发明的一个实施例中，应基于实时采集海量质量数据所呈现出的总体趋势，利用以预防为主的质量预测和控制方法对潜在质量问题发出警告，以避免质量问题的发生。以采用SPC工具进行监控为例，其具有八种标准的判断准则，可以基于判异规则对质量数据进行监视，对发现的异常情况应及时预报警与处理。

本发明的一个实施例中，以乳制品标识(生产批号或唯一编码)作为追溯条件，以条码及电子标签为载体，基于乳制品质量档案，以文字、图片和视频等富媒体方式，追溯乳制品生产过程中的所有关键信息：如用料批次、供应商、作业人员、作业地点(工厂、产线、工位等)、加工工艺、加工设备信息、作业时间、质量检测及判定、不良处理过程、最终乳制品等。

本发明的一个实施例中，针对生产过程中发现的质量缺陷，应基于PDCA 循环原则构建质量持续改进机制，固化质量改进流程，提供质量异常原因分析工具，并不断积累形成完备的质量改进知识库。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种乳制品数字化工厂系统，其特征在于，包括：

基础设施层，包括乳制品生产制造过程中的设施设备和生产资源，所述设施设备用于根据接收到的生产指令基于所述生产资源执行对应的生产任务；

执行层，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据生产订单进行生产任务排产，并根据得到的排产信息，生成生产指令下发到所述基础设施层；生成与生产订单对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈；生成与生产订单对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果；

管理层，用于制定企业资源计划，并根据所述执行层生成的工序作业计划以及在乳制品生产制造过程中采集的基础设施层的执行反馈、质量管理结果进行产品的生命周期管理。

2.根据权利要求1所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述执行层包括生产计划与调度模块、生产工艺执行与管理模块、生产过程质量管理模块以及工厂数据资源管理模块；

所述生产计划与调度模块，用于获取企业资源计划，根据所述企业资源计划承接分配到当前工厂的生产订单，根据当前工厂的工艺路线将所述生产订单分解为工序作业计划进行生产任务排产，并根据得到的排产信息生成生产指令下发到所述基础设施层；

所述生产工艺执行与管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的数字化工艺规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员，并采集所述基础设施层的执行反馈；

所述生产过程质量管理模块，用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，并采集所述基础设施层反馈的质量管理结果；

所述工厂数据资源管理模块，用于对所述基础设施层包括的设施设备和生产资源进行管理，并存储、管理工厂生产过程中的生产数据。

3.根据权利要求2所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述工厂数据资源管理模块，具体还用于为所述设施设备进行档案信息记录，所述档案信息包括当前设施设备的编号、描述、模型及参数的数字化描述。

4.根据权利要求3所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述生产计划与调度模块，具体用于实现生产任务排产、生产调度和生产追踪；其中，

所述生产任务排产，包括根据生产计划的要求进行排产，制定工序作业计划；

所述生产调度，包括根据所述工序作业计划的要求分派设施设备和/或作业人员进行生产，并对生产过程中的异常情况进行管理；

所述生产追踪，包括采集和反馈生产过程中与生产成本和/或生产效益有关的生产数据。

5.根据权利要求3所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述生产工艺执行与管理模块，具体用于实现工艺执行和工艺管理；其中，

所述工艺执行，包括物料清单生成、派工单生成、作业文件下发、标准工艺参数和/或作业程序下传和数据采集；

所述工艺管理，包括工艺权限管理、工艺变更管理、可视化工艺流程管理、作业文件管理、作业程序管理、工艺优化管理和生产求助管理。

6.根据权利要求3所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述生产过程质量管理模块，具体用于生成与当前工序作业计划对应的质量管理规范发送到所述基础设施层以指导现场作业人员执行质量管理，以实现质量数据采集、质量监控、质量追溯和质量改进；其中，所述质量监控，具体包括指标监控和质量监控预报警。

7.根据权利要求3所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述工厂数据资源管理模块，具体用于通过识别码和/或电子标签对生产资源的编号、参数及使用的对象进行属性定义，在进行生产资源分配时，采用自动或者半自动方式进行识别码和/或电子标签读取，自动将采集的属性定义信息上传到相应设备，实现生产过程的控制与信息追溯。

8.根据权利要求2-7任一项所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述执行层还包括：

系统配置模块，用于建立系统数据字典，所述系统数据字典包括工厂制造过程中需要交互的设备状态信息、生产过程信息、物流与仓储信息、检验与质量信息、生产计划调度信息，以及数据基本信息。

9.根据权利要求1-7任一项所述的乳制品数字化工厂系统，其特征在于，所述基础设施层、执行层和管理层之间可以通过现场总线、工业以太网或无线网络进行通信连接。

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