基于物聯網技術的飼料加工可追溯控制系統

中圖分類號：F273 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）08-0078-03

本人現就任于上海富朗特動物保健有限公司（以下簡稱“富朗特”），富朗特是以生產多種維生素為主的一家公司，但是今天在這里并非向大家介紹維生素在動物中的利用，而是要分享基于物聯網技術的飼料加工可追溯控制系統。

目前，飼料生產過程中的困惑，首先是配方，優秀的配方能為客戶解決很多問題。但是，如何讓生產體系再現配方設計的概念是個重要的問題。其次為成本，合適的成本可以為客戶帶來更大的競爭力，可是成本已經沒有下降的空間，價格作為一把雙刃劍，傷害他人更傷害自己。

個人理解的質量是配方和成本的保障，任何一切考慮的問題都建立在產品質量的基礎上，這里的質量一方面是指產品能最大程度地表達配方師的設計意圖。配方師在設計特定的營養配方時，是按照自身意圖來設計，但在整個加工過程中如何再現該配方的意圖，這就是所謂的質量。另一方面，質量要最大程度地反映使用者的成本核算方式，客戶花錢買的是營養，并非是消耗。如果產品原料、加工選擇和檢測都沒問題，但在飼喂過程中，穩定性發生了變化，那么客戶的成本核算方式會遭到質疑。

飼料產品的質量保證，必須涉及過程化控制體系、質量保障體系、6S管理體系三大部分。大家都知道5S體系，而6S是在5S體系的基礎上增加了安全生產管理，這里提到的“安全”范圍很廣，不僅僅是人員的安全，還囊括了工廠的整體運營，包括質量安全、財物安全、信息安全等。這里應該將質量安全放在第一位，因為沒有質量的產品就沒有客戶，也就無所謂財物安全、信息安全了。

作為企業，質量的重點在于：第一是外觀，例如客戶無法接受產品外觀；第二是含量，含量合格的產品未必是好產品，因為其穩定性可能存在問題，這里牽涉到整個生產鏈，包括企業對供應商的審核以及對原料的特定需求；第三是如何解決客戶的問題，今天主要介紹圖1中紅線下面的部分——收貨、生產、品控、倉儲，即基于物聯網技術的飼料加工可追溯控制系統。

很多飼料企業包括外資企業，如果對質量缺乏保障時，都會安排一個“現場審核”的職位（IPC），主要職責是復核配料員的配料。但個人理解這里會出現一個“兄弟效應”，當一個員工犯錯時，心里可能會存在不安情緒。但是，當相互關系非常好的另一位員工進行復核簽字后，那么存在的問題可能會瞞天過海。只有當客戶投訴后，才會知道產品出現了問題，這個時候一般都為時已晚，大量的不良后果已經產生。因此，問一下各位，企業到底需要多少現場審核員才夠用呢？

這里提出了一個物聯網的概念，這個概念前兩年提的較多，但是個人認為企業不需要著急地將整個供應鏈做成物聯網，因為這項工作相當復雜。假設我們將工廠圍墻內部的功能和系統連接起來，那么可以稱之為局域物聯網。在建立工廠局域網之前，需要了解任何工廠的圍墻內都是為了生產，而在圍墻外都是為了客戶，這是工廠建立的理由，因而可以說工廠是為質量而生，質量是為客戶而生。通過對這些的認識可以建立一個工廠圍墻內局域網的大框架。

物聯網的概念，首先是萬物相聯的網絡；其次是業務和應用的互聯網。無論是工廠內部的局域網還是外圍的互聯網，其本質都是業務和應用的網絡。其中物聯網的關鍵技術包括無線射頻，也稱“RFID”，是一種非接觸識別技術，在應用中優于條形碼識別技術。其他的關鍵技術還有云服務、移動終端、可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、傳感器等。工廠內部局域網的建設，最重要的是將RFID、PLC及傳感器連接起來。目前，國家鼓勵發展“兩化融合”項目，個人理解這里的“兩化”是將信息化，同工業化相結合。以前使用電腦的方式是配方師將配方發給工廠，工廠拿到配方后再次輸入電腦，利用電腦進行自動化生產。在這中間多出了一個再輸入的環節，如何保證再輸入的內容和原配方內容完全一致，即使一致也屬于重復勞動。然而，在物聯網的概念中，一切重復的內容都是可以通過“分享”來完成的。例如：在ERP中的配方一旦被銷售訂單“激活”，就會自動將配方發給工廠的計算機，工廠的生產系統就會自動控制設備生產，同時，標簽系統準備就緒…

物聯網可以解決原料用錯、工藝控制失誤、包裝材料用錯、成品發錯等問題，此外還可以解決包括原料控制、訂單管理、客戶關系管理、物流管理等諸多問題。這里向大家展示一下富朗特公司現在用的可追溯控制系統SCT（Software Control of Traceability），這是一個集成系統。通過該系統包含五項主要功能，即數據采集、工藝聯鎖、工廠生產、智能糾錯以及報表系統，這五項核心功能都由核心數據庫統一管理。對于管理層來說，只需要將自己所需流程、計劃的規則放入該數據庫中，該系統就會忠實地去執行。

數據采集主要通過無線射頻的方式采集兩個主要數據，第一個是員工身份，如該員工是否授權進入該區域。第二個是物料準確，無線射頻會判斷經過的每份物料是否符合核心數據庫的需求。如果員工身份或物料出現錯誤，那么該生產線會自動停止生產，防止錯誤發生，同時會有聲光報警及提示文字告知錯誤，并指出糾正措施。這一整套的中斷、報警、提示、糾正等系統，稱之為“工藝聯鎖”。

一個企業中，無論是部門還是崗位，在工作時都是站在自身所在部門或崗位的基礎上來思考問題，認為這種做法效率最高。可是管理層不能指望每一個工人都站在企業或車間的立場來看待效率問題。那如何提高效率呢？將效率的規則放入該系統服務器，那么服務器會對每個部門和崗位進行提示，告訴誰該去做什么，該如何去做，將整個工廠有機結合起來。

智能糾錯，即將風險遠離現場。從前的條形碼識別，從質量控制的角度來說，意味著該識別方式會讓可能的風險到達生產現場，而企業所需要的是風險防控，這就是矛盾所在。而該智能糾錯是在車間通道上安裝紅燈和綠燈，當員工拿取物料時，綠燈亮則繼續，紅燈亮則表示出現錯誤，需要停下來進行檢查。這種手段，通過無線射頻完全可以做到，且方便快捷。

最后一個功能為報表系統，當員工身份和物料標識都使用了電子標簽，理論上記錄不需要員工進行復核簽字，只需要保管好電子標簽即可，該電子標簽就類似于工廠的內部“身份證”。這種方式比人工記錄更具時效性和準確性。在該系統的核心數據庫中，存儲了所有員工的操作信息、物料信息、設備和控制信息、訂單信息、入庫及發貨信息等。將這些信息按照相應要求組合起來，形成的報表就是“批記錄”。當然，也可以按照其他要求將其他信息組合成報表，該報表系統是一個相對靈活和彈性的系統。

以上所說都是SCT系統功能，現在使用的SCT系統包含四個組成部分，即西門子PLC，用來執行控制邏輯和設備；西門子WINCC，用來圖形化控制，人機交互；RFID無線射頻，即電子標簽；ERP接口，與ERP自動數據交換。這四個組成部分都是商業化的系統或硬件。而SCT系統則是將以上四個系統或硬件集成起來，使單個系統按照需求有機運作。

圖2展示了這個軟件的模型，圖右下方為原料，原料到達工廠后，入庫員工需要通過ERP根據傳統標簽的要求錄入數據。錄完數據后，會啟動質量部的人機交互界面，會通知質量部在限定時間內確定原料是否合格。合格后，之前輸入的信息將會寫入電子標簽，且每一個都擁有各自的電子標簽。當原料進入車間時，各個識別天線會讀到電子標簽，通過系統運算實時顯示該物料進入的區域。服務器將通過電子標簽，自動判斷該物料是否應該出現在該區域，如若發現問題，會及時停止設備運轉。這都需要PLC來實現，PLC是指在工業生產過程中，對大量的開關順序加以控制的設備，并采用程序化的手段應用于電氣控制，又稱為可編程序控制器。傳統的電腦和手機輸出的是文字和圖像，而PLC輸出的是開關信號，因而當給PLC輸入某一段程序后，PLC將會輸出開關信號來運行或者停止相應的設備，這是信息化與工業化結合的關鍵部分。另外，在第三方的計算機語言支持下，PLC也可以與ERP進行數據交換，這些數據是告知財務今天生產的訂單使用了哪些批號的原料。

此外，視窗控制中心模塊（WINCC）也非常關鍵，西門子開發的WINCC是同微軟公司聯合研發。在現代化加工企業中，整個生產車間采用無人化全自動生產，而企業負責人希望“眼見為實”，WINCC就可以將整個工廠的運行狀態以圖形或者動畫的方式表現在計算機的顯示器上。另外，西門子開發WINCC還支持第三方程序介入，這是一個標準的工業化接口。同時還提供報警和報表系統，可以實現告知生產加工過程中設備的異常情況，如設備延遲、閥門是否打開等。

接下來，該系統中的無線射頻識別——RFID，與常用的條形碼相比較，條形碼存在一定的劣勢。首先，條形碼在運輸過程中容易磨損以至無法掃描。其次，只能掃描肉眼范圍內的條形碼。其三，如果重復掃描同一個條形碼，計算機無法分辨，會認為是兩個物品，增加了掃描的不確定性。同樣的貨物運輸方式，采用RFID的優勢在于，首先人員不用到達掃描現場；其次運輸車輛無需停車，節省運輸時間；最后，當運輸車輛經過掃描區域時，車上所有帶有電子標簽的貨物，都會在同一時間被計算機記錄，大大節省了人力成本，同時減少了人為的失誤。

該系統最后一部分為ERP接口，其是ERP系統與其他系統的數據傳輸，或數據交互；用來定義兩個對象通信的契約；為了一個共同目標而多方協同工作。

最后，我們總結一下SCT系統的特點在于：與ERP自動對接；專為維生素生產定制的軟件；所有維生素全部進料倉；原料在工廠內全部采用RFID；數據統籌管理。最終是為了按照客戶的需求生產品質一流的產品。