化妝品工藝特點與要求

不同行業(yè)的生產企業(yè)，生產的產品不同，相應的生產工藝、自動化程度和管控要求也差異較大。因此，構建數(shù)字化車間，需要結合行業(yè)生產特點進行分析。

一個典型的化妝品生產過程包括多個主要步驟：

化妝品的原料在檢驗合格后，根據(jù)生產計劃要求， 由原料倉發(fā)運到乳化車間。在乳化車間，首先在拆包間拆除物料外包裝，使物料進入潔凈區(qū)。接著在稱量間按照配方進行物料的稱量。稱量好的物料按照乳化計劃， 分別運往不同的乳化反應釜。在乳化反應釜中，進行攪拌、加熱等操作，通過物理、化學反應產生半成品。半成品進一步在靜置間進行靜置，經(jīng)檢驗合格后進入灌包車間。灌包車間通常包含多條生產線，依據(jù)灌包計劃， 接收半成品和包材，進行半成品的灌裝和外包，然后形成成品。包裝好的成品經(jīng)檢驗合格后進入成品倉儲存， 再依據(jù)發(fā)運計劃進行后續(xù)發(fā)運。 從整個生產過程看，化妝品生產過程屬于批次配方生產過程，一種化妝品的生產有時需要數(shù)十種原料。 產品種類多，批量少，特別是一些OEM企業(yè)，可以有上千種產品配方，生產管控復雜。

化妝品行業(yè)數(shù)字化車間主要管控需求

在整個生產過程中，會牽涉到不同的生產環(huán)節(jié)和人員，并將產生不同的管控需求。

（１）原料、包材倉。需要及時接收物料，關注物料批次、品名、數(shù)量、質檢狀態(tài)、有效期、供應商等信息， 記錄收貨、檢驗、入庫、分揀、盤點等過程。

（２）拆包。需要記錄拆包消殺過程，實現(xiàn)物料標簽的轉印。

（３）稱量。關注基于配方合規(guī)稱重，記錄稱量過程。

（４）乳化。基于生產計劃和配方，需要指導現(xiàn)場工人嚴格按照規(guī)范進行生產，包括生產投料復核、自動加料、標準工藝參數(shù)下載、參數(shù)記錄、半成品賦碼稱重等， 并形成詳細的批過程記錄。

（５）靜置。需要記錄半成品的靜置時間，管理質檢過程，維護半成品質量狀態(tài)和庫存信息。

（６）灌裝、包裝。對包材、半成品進行嚴格的核對，對成品賦碼，記錄設備績效、產量和包裝層次等信息，反饋生產進度。

（７）容器。需要對容器清潔狀態(tài)等信息進行管控。

（８）成品倉。需要及時發(fā)運成品，并關注成品批次、數(shù)量、質檢狀態(tài)、有效期等信息，記錄入庫、分揀、 盤點、發(fā)運等過程。

設備是企業(yè)的重要資產，其狀態(tài)直接影響生產效率。 要確保設備正常運轉，設備運維部門需要了解設備的實時狀態(tài)和績效，并對設備的巡檢、保養(yǎng)等活動進行規(guī)范和管理。同時，根據(jù)國家規(guī)范要求，化妝品生產企業(yè)應對倉庫、車間的環(huán)境進行管控，包括溫濕度、空氣潔凈度等參數(shù)，以確保產品質量。 隨著綠色發(fā)展的理念越來越深入人心，不斷節(jié)能降耗是企業(yè)追求的目標。對各種能源進行有效管理，也正成為企業(yè)的剛需。對于化妝品企業(yè)管理人員來說，其更傾向于以直觀、實時、生動的模式，來了解整個車間的總體概況，包括采購、生產、設備、質量、銷售、財務等綜合信息，進而制定相應的生產計劃，并及時對生產中的各種異常進行響應。

基于以上這些需求，整個化妝品行業(yè)數(shù)字化車間的總體架構設計

整個數(shù)字化車間基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術進行構建， 集成了各種軟硬件設備，從下到上可以劃分為５ 個層次。

1.設備物理層

由各種現(xiàn)場設備組成，包括乳化反應釜、灌包線、立體倉、AGV、電子秤和儲罐等設備。對應這些物理設備，主要通過對物理模型的抽象和映射，建立對應設備類的通用數(shù)字模型，包括常用設備參數(shù)、控制邏輯等，進而可以快速建立企業(yè)的實體模型。

2.設備的監(jiān)視與控制層

該層中的FAS系統(tǒng)主要包含PLC、設備自帶的控制系統(tǒng)、各種智能儀表和IOT現(xiàn)場單元等硬件設備，可直接對設備進行控制，完成控制邏輯。該層中的SCADA系統(tǒng)，主要以人機界面的方式，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)運算、報警處理、圖形監(jiān)視、曲線分析和操作報表查看等功能，其中數(shù)據(jù)采集技術是構建數(shù)字化車間的基礎。

3.業(yè)務管理層

該層主要包括制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、倉儲管理系統(tǒng)ＷＭS、能源管理系統(tǒng)EMS、公共服務系統(tǒng)和實驗室管理系統(tǒng)LIMS。其中的MES 系統(tǒng)，專門針對化妝品行業(yè)設計，包括物料、配方、工藝、批次、 批記錄、設備管理、質量管理、容器管理等功能，能夠覆蓋化妝品的完整生產過程，指導工人嚴格按照工藝配方和生產計劃進行規(guī)范生產；EMS 系統(tǒng)則能夠對水、 電、氣等能源進行計量，并結合行業(yè)工藝進行能源分析；而公共服務系統(tǒng)，則可以對環(huán)境和安防進行集中管理，以滿足法規(guī)監(jiān)管要求；LIMS對實驗室的質量檢驗活動和質檢結果進行統(tǒng)一管理。

4.經(jīng)營管理層

該層主要包括PLM、ERP、APS和OA等系統(tǒng)，主要負責管理企業(yè)的經(jīng)營活動。其中的PLM系統(tǒng)主要用于產品的研發(fā)；ERP則可以提供采購、銷售、財務、計劃等功能；APS系統(tǒng)主要用于解決生產排程和調度問題。

5.數(shù)據(jù)展示層

該層主要基于VR和大數(shù)據(jù)分析技術，對各種數(shù)據(jù)進行匯總，并以看板、3D數(shù)字孿生系統(tǒng)、報表等形式進行綜合展示，使管理人員對總體經(jīng)營狀況一目了然。 采用以上架構，構建的數(shù)字化車間一方面能夠滿足化妝品的主要生產管控要求，同時具有很好的層次結構，便于企業(yè)按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施”的模式， 構建數(shù)字化車間。企業(yè)可以根據(jù)各自的發(fā)展階段和實際情況，分階段實施其中的部分或全部系統(tǒng)，以減少實施風險。

化妝品行業(yè)數(shù)字化車間主要數(shù)據(jù)流

（１）ERP與MES間的數(shù)據(jù)交互

ERP系統(tǒng)可以將物料、配方、工藝、設備等基礎數(shù)據(jù)傳遞給MES系統(tǒng)，同時將生產計劃推送到MES系統(tǒng)。 MES系統(tǒng)負責將工單進度、生產實績、物料消耗情況、 設備狀態(tài)、質量結果等信息反饋給ERP系統(tǒng)。

（２）PLM與ERP間的數(shù)據(jù)交互

PLM系統(tǒng)將產品配方、工藝等數(shù)據(jù)提供給ERP 系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)將產品質量數(shù)據(jù)反饋給PLM 用于工藝改善。

（３）APS與ERP間的數(shù)據(jù)交互

ERP系統(tǒng)提供計劃、產能、設備狀態(tài)等數(shù)據(jù)給APS系統(tǒng)，APS進行排產運算，將排產結果反饋給ERP系統(tǒng)。

（４）WMS與MES及ERP間的數(shù)據(jù)交互

ERP系統(tǒng)將庫位、采購計劃、銷售計劃等信息推送給WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)進行物料的接收、發(fā)運、盤點等操作，并將實時庫存信息反饋給ERP、MES系統(tǒng)。 同時MES 系統(tǒng)將領料計劃和成品入庫單推送給WMS， 進行生產領料和成品入庫。

（５）MES與SCADA間的數(shù)據(jù)交互

MES從SCADA系統(tǒng)讀取設備狀態(tài)、工藝參數(shù)等實時數(shù)據(jù)，并將標準的工藝參數(shù)經(jīng)SCADA系統(tǒng)下發(fā)，以控制現(xiàn)場設備運行。

（６）EMS與SCADA和MES間的數(shù)據(jù)交互

EMS從SCADA系統(tǒng)讀取能耗設備狀態(tài)、能耗參數(shù)等實時能耗數(shù)據(jù)，并從MES系統(tǒng)獲取生產計劃和產量信息。EMS系統(tǒng)通過對這類數(shù)據(jù)的匯總，產生相應的單位產品能耗等KPI數(shù)據(jù)。

目前，廣大化妝品生產企業(yè)對打造數(shù)字化車間、實現(xiàn)轉型升級具有強烈的需求。數(shù)字化車間需要實現(xiàn)互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成，整個數(shù)字化車間的建設涉及到云平臺中的多個軟件系統(tǒng)。這些軟件系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互需要清晰規(guī)劃，并成分集成，以共同配合完成相應的業(yè)務流程。優(yōu)德普為化妝品車間數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展提供了實現(xiàn)途徑。通過貫徹“互聯(lián)網(wǎng)＋智能制造”的設計理念，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，結合化妝品行業(yè)的生產特點，構建一個覆蓋各業(yè)務環(huán)節(jié)大數(shù)據(jù)信息的化妝品數(shù)字化車間，并滿足行業(yè)需求。

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