化妝品工藝特點(diǎn)與要求

不同行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，相應(yīng)的生產(chǎn)工藝、自動(dòng)化程度和管控要求也差異較大。因此，構(gòu)建數(shù)字化車(chē)間，需要結(jié)合行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

一個(gè)典型的化妝品生產(chǎn)過(guò)程包括多個(gè)主要步驟：

化妝品的原料在檢驗(yàn)合格后，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃要求， 由原料倉(cāng)發(fā)運(yùn)到乳化車(chē)間。在乳化車(chē)間，首先在拆包間拆除物料外包裝，使物料進(jìn)入潔凈區(qū)。接著在稱量間按照配方進(jìn)行物料的稱量。稱量好的物料按照乳化計(jì)劃， 分別運(yùn)往不同的乳化反應(yīng)釜。在乳化反應(yīng)釜中，進(jìn)行攪拌、加熱等操作，通過(guò)物理、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生半成品。半成品進(jìn)一步在靜置間進(jìn)行靜置，經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)入灌包車(chē)間。灌包車(chē)間通常包含多條生產(chǎn)線，依據(jù)灌包計(jì)劃， 接收半成品和包材，進(jìn)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(yàn)合格后進(jìn)入成品倉(cāng)儲(chǔ)存， 再依據(jù)發(fā)運(yùn)計(jì)劃進(jìn)行后續(xù)發(fā)運(yùn)。 從整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程看，化妝品生產(chǎn)過(guò)程屬于批次配方生產(chǎn)過(guò)程，一種化妝品的生產(chǎn)有時(shí)需要數(shù)十種原料。 產(chǎn)品種類多，批量少，特別是一些OEM企業(yè)，可以有上千種產(chǎn)品配方，生產(chǎn)管控復(fù)雜。

化妝品行業(yè)數(shù)字化車(chē)間主要管控需求

在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)牽涉到不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和人員，并將產(chǎn)生不同的管控需求。

（１）原料、包材倉(cāng)。需要及時(shí)接收物料，關(guān)注物料批次、品名、數(shù)量、質(zhì)檢狀態(tài)、有效期、供應(yīng)商等信息， 記錄收貨、檢驗(yàn)、入庫(kù)、分揀、盤(pán)點(diǎn)等過(guò)程。

（２）拆包。需要記錄拆包消殺過(guò)程，實(shí)現(xiàn)物料標(biāo)簽的轉(zhuǎn)印。

（３）稱量。關(guān)注基于配方合規(guī)稱重，記錄稱量過(guò)程。

（４）乳化?；谏a(chǎn)計(jì)劃和配方，需要指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工人嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)，包括生產(chǎn)投料復(fù)核、自動(dòng)加料、標(biāo)準(zhǔn)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(xì)的批過(guò)程記錄。

（５）靜置。需要記錄半成品的靜置時(shí)間，管理質(zhì)檢過(guò)程，維護(hù)半成品質(zhì)量狀態(tài)和庫(kù)存信息。

（６）灌裝、包裝。對(duì)包材、半成品進(jìn)行嚴(yán)格的核對(duì)，對(duì)成品賦碼，記錄設(shè)備績(jī)效、產(chǎn)量和包裝層次等信息，反饋生產(chǎn)進(jìn)度。

（７）容器。需要對(duì)容器清潔狀態(tài)等信息進(jìn)行管控。

（８）成品倉(cāng)。需要及時(shí)發(fā)運(yùn)成品，并關(guān)注成品批次、數(shù)量、質(zhì)檢狀態(tài)、有效期等信息，記錄入庫(kù)、分揀、 盤(pán)點(diǎn)、發(fā)運(yùn)等過(guò)程。

設(shè)備是企業(yè)的重要資產(chǎn)，其狀態(tài)直接影響生產(chǎn)效率。 要確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備運(yùn)維部門(mén)需要了解設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和績(jī)效，并對(duì)設(shè)備的巡檢、保養(yǎng)等活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范和管理。同時(shí)，根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求，化妝品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對(duì)倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間的環(huán)境進(jìn)行管控，包括溫濕度、空氣潔凈度等參數(shù)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。 隨著綠色發(fā)展的理念越來(lái)越深入人心，不斷節(jié)能降耗是企業(yè)追求的目標(biāo)。對(duì)各種能源進(jìn)行有效管理，也正成為企業(yè)的剛需。對(duì)于化妝品企業(yè)管理人員來(lái)說(shuō)，其更傾向于以直觀、實(shí)時(shí)、生動(dòng)的模式，來(lái)了解整個(gè)車(chē)間的總體概況，包括采購(gòu)、生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、銷售、財(cái)務(wù)等綜合信息，進(jìn)而制定相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃，并及時(shí)對(duì)生產(chǎn)中的各種異常進(jìn)行響應(yīng)。

基于以上這些需求，整個(gè)化妝品行業(yè)數(shù)字化車(chē)間的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)數(shù)字化車(chē)間基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建， 集成了各種軟硬件設(shè)備，從下到上可以劃分為５ 個(gè)層次。

1.設(shè)備物理層

由各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，包括乳化反應(yīng)釜、灌包線、立體倉(cāng)、AGV、電子秤和儲(chǔ)罐等設(shè)備。對(duì)應(yīng)這些物理設(shè)備，主要通過(guò)對(duì)物理模型的抽象和映射，建立對(duì)應(yīng)設(shè)備類的通用數(shù)字模型，包括常用設(shè)備參數(shù)、控制邏輯等，進(jìn)而可以快速建立企業(yè)的實(shí)體模型。

2.設(shè)備的監(jiān)視與控制層

該層中的FAS系統(tǒng)主要包含PLC、設(shè)備自帶的控制系統(tǒng)、各種智能儀表和IOT現(xiàn)場(chǎng)單元等硬件設(shè)備，可直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，完成控制邏輯。該層中的SCADA系統(tǒng)，主要以人機(jī)界面的方式，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算、報(bào)警處理、圖形監(jiān)視、曲線分析和操作報(bào)表查看等功能，其中數(shù)據(jù)采集技術(shù)是構(gòu)建數(shù)字化車(chē)間的基礎(chǔ)。

3.業(yè)務(wù)管理層

該層主要包括制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)ＷＭS、能源管理系統(tǒng)EMS、公共服務(wù)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)LIMS。其中的MES 系統(tǒng)，專門(mén)針對(duì)化妝品行業(yè)設(shè)計(jì)，包括物料、配方、工藝、批次、 批記錄、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、容器管理等功能，能夠覆蓋化妝品的完整生產(chǎn)過(guò)程，指導(dǎo)工人嚴(yán)格按照工藝配方和生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行規(guī)范生產(chǎn)；EMS 系統(tǒng)則能夠?qū)λ?電、氣等能源進(jìn)行計(jì)量，并結(jié)合行業(yè)工藝進(jìn)行能源分析；而公共服務(wù)系統(tǒng)，則可以對(duì)環(huán)境和安防進(jìn)行集中管理，以滿足法規(guī)監(jiān)管要求；LIMS對(duì)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量檢驗(yàn)活動(dòng)和質(zhì)檢結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.經(jīng)營(yíng)管理層

該層主要包括PLM、ERP、APS和OA等系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)管理企業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。其中的PLM系統(tǒng)主要用于產(chǎn)品的研發(fā)；ERP則可以提供采購(gòu)、銷售、財(cái)務(wù)、計(jì)劃等功能；APS系統(tǒng)主要用于解決生產(chǎn)排程和調(diào)度問(wèn)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(shù)，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并以看板、3D數(shù)字孿生系統(tǒng)、報(bào)表等形式進(jìn)行綜合展示，使管理人員對(duì)總體經(jīng)營(yíng)狀況一目了然。 采用以上架構(gòu)，構(gòu)建的數(shù)字化車(chē)間一方面能夠滿足化妝品的主要生產(chǎn)管控要求，同時(shí)具有很好的層次結(jié)構(gòu)，便于企業(yè)按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”的模式， 構(gòu)建數(shù)字化車(chē)間。企業(yè)可以根據(jù)各自的發(fā)展階段和實(shí)際情況，分階段實(shí)施其中的部分或全部系統(tǒng)，以減少實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

化妝品行業(yè)數(shù)字化車(chē)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(shè)備等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞給MES系統(tǒng)，同時(shí)將生產(chǎn)計(jì)劃推送到MES系統(tǒng)。 MES系統(tǒng)負(fù)責(zé)將工單進(jìn)度、生產(chǎn)實(shí)績(jī)、物料消耗情況、 設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量結(jié)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(chǎn)品配方、工藝等數(shù)據(jù)提供給ERP 系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)將產(chǎn)品質(zhì)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(jì)劃、產(chǎn)能、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)給APS系統(tǒng)，APS進(jìn)行排產(chǎn)運(yùn)算，將排產(chǎn)結(jié)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(kù)位、采購(gòu)計(jì)劃、銷售計(jì)劃等信息推送給WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)進(jìn)行物料的接收、發(fā)運(yùn)、盤(pán)點(diǎn)等操作，并將實(shí)時(shí)庫(kù)存信息反饋給ERP、MES系統(tǒng)。 同時(shí)MES 系統(tǒng)將領(lǐng)料計(jì)劃和成品入庫(kù)單推送給WMS， 進(jìn)行生產(chǎn)領(lǐng)料和成品入庫(kù)。

（５）MES與SCADA間的數(shù)據(jù)交互

MES從SCADA系統(tǒng)讀取設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)經(jīng)SCADA系統(tǒng)下發(fā)，以控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)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(shè)備狀態(tài)、能耗參數(shù)等實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，并從MES系統(tǒng)獲取生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)量信息。EMS系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這類數(shù)據(jù)的匯總，產(chǎn)生相應(yīng)的單位產(chǎn)品能耗等KPI數(shù)據(jù)。

目前，廣大化妝品生產(chǎn)企業(yè)對(duì)打造數(shù)字化車(chē)間、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有強(qiáng)烈的需求。數(shù)字化車(chē)間需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成，整個(gè)數(shù)字化車(chē)間的建設(shè)涉及到云平臺(tái)中的多個(gè)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(yīng)的業(yè)務(wù)流程。優(yōu)德普為化妝品車(chē)間數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實(shí)現(xiàn)途徑。通過(guò)貫徹“互聯(lián)網(wǎng)＋智能制造”的設(shè)計(jì)理念，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合化妝品行業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)覆蓋各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)大數(shù)據(jù)信息的化妝品數(shù)字化車(chē)間，并滿足行業(yè)需求。

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