劲酒推动行业生产方式升级（七）

杨跃军 朱志勇 陈志元 张浩然

一、传统产业升级改造历程

劲牌公司作为传统食品制造行业，制造过程中大多数生产工序以人工 （手工）作业为主，为了从根本上解决传统产业制造的弊端和不足，公司决心开始寻求在制造工艺、生产方式上进行颠覆性的突破，创新主要体现在传统白酒酿造及传统中药两个领域，将现代技术与传统行业结合，推动两个传统行业的成功转型。

2004年为公司生产制造模式的转折点，设备机械化、自动化进程正式拉开序幕。2009年，中药提取工序运用中药数字化提取技术，2011年完成原酒酿造新工艺，2012年，公司明确提出“四化”（机械化、自动化、信息化、智能化）建设整体规划，秉承“整体规划、逐步实施、建立标杆、制定标准、推广应用”的工作思路，逐步实现从手工到机械化、自动化、信息化和智能化升级推进。

2015年，利用“中国制造2025、工业4.0、互联网+”新技术革命理念与平台，研究、策划和实施“智能工厂”的建设，公司引进了企业资源计划（ERP系统）、生产过程执行系统（MES系统），不断提高装备生产智能化与企业管理智慧化水平，对工厂提高生产效率、降低运营成本、提升产品质量、实现节能降耗、提升环保和安全管理水平等发挥了重要作用。

2016年，公司保健酒智能制造项目成功入围国家工信部 《2016年智能制造试点示范项目名单》，为全国酒行业唯一入选企业，进一步为实现智慧劲牌打下坚实基础。

二、智能工厂整体情况

劲牌公司智能工厂重点围绕 “工厂一体化、集成互联、数据驱动、协同创新”四个方面开展，覆盖了设计、生产、物流、销售等产品全周期的管理，构建了设备层、控制层、车间层、企业层和协同层五层系统架构，搭建数字化互联互通的大平台，最终达到人、机、物互联，形成横向、纵向和“端到端”的高度集成，实现高度灵活、个性化、数字化、融合产品和服务的智能工厂生态闭环。公司主要信息系统平台如下∶

劲牌公司智能工厂规划

企业资源计划平台（ERP）：2015年引进ERP项目,构建企业资源计划（ERP）平台，增强财务、计划、设备系统的信息化、智能化水平，实现产销平衡，推动供应链业务由“生产导向型”向“市场导向型”转变，同时向经销商、供应商、物流商延展，形成公司上下游供应链业务流程的优化及变革，实现全链精益化。

生产过程执行管理系统（MES）：2016年引进生产过程执行管理系统（MES），通过信息（数据）的读取与交互及与自动化设备的相互关联（SCADA），实现生产计划排程与生产的协同，生产执行与现场调度的透明化，物料执行与物料管理的有序，质量信息采集与控制的全程追溯，制造过程成本实时管控的一体化应用集成，使生产过程更加协调、透明和高效,并对异常情况进行快速定位、分析及应对，为生产运营各层次管理人员提供具有一定智能的辅助决策支持。

仓储管理系统（WMS）：2017年5月引进仓储管理系统（WMS），支持线上订单与渠道订单的整合，利用RFID射频识别技术对库位精确定位管理、状态全面监控，提升仓库利用效率，实时掌控库存情况，提供预警功能；通过对批次信息的自动采集，实现对产品生产或销售过程的可追溯性。

基于工厂自动化协同，联动ERP、MES、WMS、LMIS系统，真正实现市场需求拉动工厂生产、供应及产品研发，形成从下单、生产、物流配送的快速联动，提供市场满意的产品和服务，提高产品交付速度。同时构建企业级制造数据中心，借助可视化智能调度系统，为公司生产运营提供决策支持。

三、中药数字提取技术研究

单药提取工艺技术研究：2005年中国劲酒的产量2.7万吨，2008年超过6万吨，要实现劲牌公司的下一个五年发展目标，单纯靠中国劲酒的量的扩张显然是不现实的，需要从保健酒的内在品质及其他型式的保健食品上做好技术资源准备。其中最为关键的核心工作就是要利用中药现代化的技术来改造我们传统的保健酒生产工艺，实现保健酒生产工艺技术的全面提升。

中药作为一种复杂体系，受到品种、产地、采收时间等多因素的影响，很难保证中药及中药制剂的质量稳定性。因此，中药现代化是大势所趋，要想长期保持公司产品以及技术的先进性，公司必需走中药现代化这条路。中药现代化包括以下几个方面：原材料现代化、工艺现代化、质量控制现代化、产品现代化、评价技术现代化，其核心内容是工艺现代化。

中药保健酒原料提取工艺优化及过程控制技术应用项目的功能主要是提取中药的有效成份，为公司以劲酒为主的保健酒提供功能性原料。其设计思想是：着眼现在、面向未来。拿来中国乃至全世界最先进实用的技术，设计劲牌公司二期保健酒工程中药提取分离车间，实现中药提取的工艺现代化，为劲牌公司生产现代化中药保健酒提供生产工艺平台。

在保健酒的技术升级方面，技术部已开展了大量的工作，截至2006年3月份，已实现了中国劲酒主要配方药材的功能性成份提取调配的试验，初步解决了由于工艺的改变带来的产品风味重大变化的问题。在此基础上，计划逐步实现中国劲酒全部配方药材的提取。

公司已经于2005年建立了现代化的中药提取分离中试车间，该车间应用了先进的单元设备及技术。在保健酒二期基地提取工艺设计时，进行全面的应用。

项目总体进展情况：以中国劲酒主要药材的功效成分浓缩液为主，兼顾保健食品、保健饮料及现代中药提取物。具体品种为黄酮及异黄酮类（淫羊藿黄酮、淫羊藿苷、葛根黄酮、菟丝子黄酮、竹叶黄酮、大豆异黄酮等）；皂苷类（人参皂苷、酸枣仁皂苷）；苷类（肉苁蓉提取物、黄芪提取物）。

本项目的指导思想是：着眼现在、面向未来，拿来中国乃至全世界最先进实用的技术，设计建造公司二期保健酒工程中药提取分离车间，实现中药提取的工艺现代化，为公司生产现代化中药保健品提供生产工艺平台。

现代化的中药提取工艺平台，有利于产品的核心竞争技术的提升，有利于提高产品的稳定性、加强产品功能，有利于行业内中药现代化的发展。

通过咨询国内中药行业专家、咨询国内外中药工程公司、实地考察学习国内中药行业先进企业，项目组认为，在工程上公司可以实现现代化的中药提取分离。对于公司这种多品种的药提取工程，作出适当预留，为将来工艺设备改进、升级、扩展留下足够的空间，同时对部分工艺设备利用率不高要有清醒的认知。

通过单药提取实验室小试和车间中试，表明单药提取工艺上可行，公司技术相关部门具有实现单药提取的技术能力。

单药提取调配项目的研究结果表明，劲酒主要药材实现提取物添加工艺是可行的。劲酒的工艺改进可以采取渐进式的方式，分步实施，从目前的分组渗漉过渡到几味药材实现提取物添加最终过渡到完全的提取物调配工艺。实现工艺改进以后，从工艺和产品品质上提升产品的竞争水平，同时产品的质量更容易得到保证，始终保持劲酒在保健酒行业领军品牌位置。

取得的科技成果、整体水平：长期以来，保健酒在国内及国际市场规模偏小，消费者认知不足，同时由于保健酒工艺相对复杂，并且成本较白酒高，得不到在整个白酒行业重视。劲牌公司以中国劲酒为主的保健酒年产量已经达到八万余吨，销售业绩保持30%以上的增长速度。中国劲酒以其独特的风味被越来越多的消费者及行业内专家认可和喜爱，产品发展具有巨大的空间。

确实的产品功能，明确的功能成分，是赢得消费者认可的前提条件，稳定的产品质量是产品品质的重要组成部分。传统中药配制酒的粗糙的感官、落后的工艺水平、不确切的产品功能及低劣品质等等，让消费者难以接受。因此，生产功能成分明确、功效明显、感官稳定的产品是企业的必然选择。依托中药保健酒原料提取工艺优化及过程控制技术项目研究成果，劲牌公司成为国内乃至国际保健酒行业举足轻重的龙头企业。

项目经济效益与社会效益分析：保健酒的市场竞争由来激烈，但如今市场鱼珠混杂的竞争形势下，市场呼唤行业发展的规范和产品的技术规范。保健酒中药提取数字化制造正是这种技术，能够将目前的保健酒市场混乱的广告竞争上升到产品技术的层面，有利于保健酒行业提高产品质量，增加产品的市场竞争力。

经济效益:劲牌公司《中药保健酒原料提取工艺优化及过程控制技术》项目是顺势之需，势必促进公司的整体发展，提高经济效益。同时也将对中国中药提取物行业的发展起到促进作用，具有良好的市场前景，也将成为劲牌公司稳健的经济增长点。

社会效益:本项目研究可以推动中药原料药材种植业向规范化方向发展，还可以推动中药研究、开发与应用技术的发展和向应用领域的拓展。劲牌公司保健酒生产已经形成规模，对中药材的需求的量很大，现有渗漉工艺对某些药材有效成分提取率不高，新的提取技术可以提高药材利用率，从而相对减少药材用量。节约中药材用量，也就是对中药材资源的节约，对植被保护作出贡献，形成保护环境方面的社会效益。同时，先进的逆流提取技术节约大量溶剂和能源、纳滤膜浓缩技术节约大量的能源等等，都是对传统中药行业工艺技术的提升。

中药提取分离车间的产品──中药提取物可广泛应用于保健酒、固态保健食品、保健饮料的生产、现代中药的开发及生产，保证产品质量的均一、稳定、可靠，社会效益显著。

本项目建成应用，在国内外中药行业有着举足轻重的影响，一些国内知名的中药厂家、保健酒厂家均到公司进行参观交流，香港、日本等地的一些知名专家教授均到公司进行学术交流。劲牌公司保健酒中药提取数字化制造技术项目得到了充分的肯定。

现代化的中药有效成份提取分离以及在线控制技术的应用，是对传统中医药进行的数字化革命，是让世界认知中医药的一条途径，可实现真正意义上的与国际接轨。

技术总结：中药与西药的区别之一就是中药成分复杂，从化学成分这一方面来说每一味中药就是一个复方，但是，并不是其中的每一种成分都有作用，即使有多种成分起作用，也有主要和次要之分。因此，在中药的应用方面，必须选取其中的一种或几种成分作为标示成分，进行控制。大量的研究资料证明，目前功效成分相对明确的中药材，药材中其它成分基本上没有作用或者作用不明显。因此，我们在应用过程中，将药材进行单药提取，提取出其中的功效成分，然后将各种药材的功效成分，按照一定的比例进行定量配伍，可以得到切实有效的产品。并且，避免药材成分含量差异所造成的成品质量的均一性差别。

提高药材中药效成分的提取转移率：传统的中药应用方式是将一个复方混在一起进行浸泡或者煎煮，一个复方中少的有三到四味中药材，多的几十种上百种，这些药材中的功能成分及其理化性质各不相同，采用同一条件进行提取，大部分药材中的有效成分溶出率很低，不能充分利用。

单药提取是针对每一个药材中所含的有效成分的理化性质，设置相对应的提取分离工艺参数，实验证明，其有效成分提取转移率较复方混合提取高。因而单药提取工艺能够满足不同药材提取的个性化需求，提高药材提取转移率。

减少药材资源消耗：单药提取工艺是一种绿色环保的工艺方式，传统中药的应用方式存在较大的资源浪费。

中药材大部分为动植物，而且像淫羊藿、肉苁蓉等以野生为主，在生态环境日益严峻的现状下，合理利用中药资源，最大限度的减少资源的浪费，是中药应用的主要课题之一。

采用单药提取工艺，针对每一种药材中功效成分的物理及化学性质，采取有针对性的工艺将其最大限度的提取、分离出来，然后再将这些提取出来的纯净的功效成分进行定量配伍，相对复方提取能够大大减少中药材资源的消耗。

项目总体性能指标与国内外先进技术比较：国内中药行业全面应用现代化的中药提取分离技术的厂家很少，大部分厂家都是采用的热提取、醇沉、浓缩、干燥工艺路线，比如六味地黄丸之类的中成药都是采用的这种简单的提取浓缩工艺。工艺路线最先进的是一些中药注射剂的生产厂家，初步应用了一些分离纯化技术。

国内中药提取物生产行业的厂家，也是初步应用醇沉、萃取、大孔树脂吸附、柱层析等分离纯化技术，诸如膜分离、制备色谱等先进的分离纯化技术几乎没有应用。

保健酒生产工艺方面，我公司目前的渗漉提取、大罐调配技术在国内保健酒行业内是最领先的工艺技术。椰岛公司采用的是最传统的煎煮工艺，其他厂家如致中和等都是采用的浸泡工艺，更谈不上进行中药有效成分的提取分离了。

正因为这些现状，致使中药在国内外至今仍然摆脱不了“粗、大、黑”的恶劣形象，现代化的中药提取分离及制剂技术的应用迫在眉睫。因此，现代化的中药有效成份提取分离技术，在中药及其相关行业的应用虽然起步较晚，但发展较迅速，俨然已成为实现中药现代化和产业化的一条重要途径。近年来，国内外众多研究工作者也尝试各种方法致力于中药有效成份提取分离工艺技术及控制技术的研究，并开发出许多非常高效适用的方法。

国内一些中药生产厂家（如天津天士力集团、广药集团、北京同仁堂）近两年正在国家的统一组织下，大力开展中药提取分离新技术以及在线控制技术研究工作，以期符合国内外相关法律法规的要求。

项目技术成熟程度：公司数字提取中国劲酒已经于2010年2月全面生产，并且于2010年9月上市；无糖中国劲酒也是采用单药提取工艺；新参茸劲酒、二次开发中国劲酒等产品都是采用单药提取工艺，并且都已经进入中试、试销阶段。

现阶段传统中医理论与中药现代化理论在单药提取技术上存在一定的争论。应用单药提取工艺的具有一定的风险，从理论上来说，有部分起辅助作用的成分在提取分离的过程中被剔除，影响整体的功效。

就中国劲酒来说，目前不存在这种风险。保健酒技术部进行单药提取工艺应用时，在武汉大学进行了功能实验，其对照品就是原来按照复方工艺渗漉的中国劲酒，其免疫调节、抗疲劳方面作用并没有减弱。

成果应用情况总结：劲牌公司中药保健酒原料提取工艺优化及过程控制技术平台设计生产能力：年处理中药材1500吨。实际运行情况表明，车间生产能力为每天提取中药材5吨，年有效工作日300天，年提取中药材1500吨，达到设计要求。项目主要工艺过程包括中草药的洗、润、切、烘等前处理，药材的提取，有效组分的分离，浓缩，调配等。中药提取工艺技术的应用：罐组逆流提取、高速离心分离、无机膜精滤、超滤膜分离、纳滤膜浓缩、双效浓缩、大空树脂吸附分离等。

中药保健酒原料提取工艺优化及过程控制技术的主要内容包括：生产管理的信息化、柔性化工艺流程、单元模块组合、主要物理量和化学量的在线检测、流程分析（PAT技术）、工艺参数的优化、功能成分定量调配、质量查证、质量分析、GMP管理、信息库等功能。

四、罐区库存管理系统

公司健康白酒的原酒、半成品、清酒需要大量酒罐进行放置，而车间执行转酒、过滤等工序时候，一定会发生合罐、分罐、分批、混批等现象，为了统计相关数据，配合公司整体生产运营，传统的人工测算的计量方式落后、数据模糊不真实，耗费大量的人力物力，且稍有差池，会造成总体数据偏差，影响整体生产计划。

针对以上问题，公司通过引进智能化计量装置、信息化软件，实现罐区的自动计量测量管理，使用先进的信息化技术，实现酒体的质量、重量统计，实现与酒体批次数据关联，并通过数据交互，可远程监测与管理，实现信息的互通互联。

工艺、自动化技术研究：

系统平台搭建方面：罐区所有酒罐底部均配置有艾默生公司的防爆式静压传感器，通过读取酒罐底部压强来测算罐内酒体容量，并将现场所有的转酒泵、流量计均接入西门子公司的WINCC系统，再通过该系统将所有数据在电脑中集中显示、存储、人机交互，所有操作数据由电脑自动归档与整理，并形成数据报表 ，包含每个酒罐内的酒体密度、容量、质量、批次、内容物检测等数据，实现罐区自动计量测量管理。

自动化方面：系统搭建成功后，不仅满足了罐区的自动计量测量，同时实现了不同罐区之间的互通互联，可在同一罐区或者不同区域罐区之间实现批量转酒、全自动过滤等功能，通过并网整合，利用罐区与罐区之间的以太网通讯协议，实现不同罐区的源罐、目标罐、酒泵三者之间的连锁起停，大大降低了员工的劳动强度。

信息化方面：系统通过分权限管理，由工艺员登录工艺员账号，根据不同酒体处理要求，使用系统生成工艺工序并保存，再由操作员通过登录操作员账号，对工序中的每一个步序，进行数据录入，系统会自动记录录入时间、操作员、当前酒体数据等信息并形成报表，实现信息追溯与归档。同时具备网页发布功能，可通过浏览器IP直接访问，使得界面更加友好。

技术方案论述：酒体数据的算法与采集：所有酒体数据均有由可编程逻辑控制器采集各酒罐底部安装的静压式压力变送器模拟电流值，通过滤波以及平均值算法，采集为当前压力，通过人工输入的量程与密度，后台计算酒体质量与体积，实现酒体数据的自动采集与换算。

罐区信息的集中显示：通过将采集来的所有数据存储至电脑实时数据库中，由上位机WINCC软件，建立变量通道，组态读写构件，直观的显示到人机界面上。

数据归档与追溯：通过外挂第三方控件，将相关数据以及操作记录存储至归档数据库中，并与时间关联形成报表，以供信息追溯与查询。

解决的关键技术与关键问题：跨区域信息之间的交互，罐区自动测量计量管理系统通常都是单个罐区独立搭建的，而生产工艺上经常需要跨区域之间的转酒、过滤，如果无法打通罐区与罐区之间的信息壁垒，该系统是毫无意义的，因此本系统通过外挂数据库，将所有罐区的每一个酒罐、每一台酒泵进行编号，当发生跨区域转酒时，系统自动调用该数据库中的唯一编号，进行信息关联，实现跨区域的信息交互。

计量误差的消除：不同度数的健康白酒其密度各不相同，单靠压强测算酒体质量与容积是不准确的，因此针对每一个酒罐都设置一个密度输入窗口，通过采集的酒精度，查出该酒体的密度值并输入系统，系统自动计算酒体质量与体积。

取得的科技成果总体水平：罐区自动测量计量管理系统将如此多罐区的信息整合与交互，国内只有少数企业应用，公司罐区自动测量计量管理系统的信息化技术水平在国内都实属前列。

经济效益：当执行转酒、过滤等工序操作时，员工将系统参数设定好后可以处理其它工作，无需长期蹲守监控转酒总量，实现了减员增效，降低了劳动成本。按照每个罐区可缩减1人，每年每个罐区可节约5万元人工成本。

社会效益：实现罐区的自动测量计量管理，降低了员工的劳动强度，提高了员工的工作效率，加强了公司的五化建设，为实现数字化工厂搭建MES系统夯实了基础。

项目经验：项目前期搭建时未考虑多罐区跨区域整合后海量的数据量，导致可编程逻辑控制器通讯负载不足，时常出现通讯故障。下一步在搭建其它系统时要考虑全面，一步到位。

成果推广应用前景：目前罐区自动测量计量管理系统各个罐区均有配置，但是自动化、信息化水平参差不齐，在MES系统、ERP系统逐步上线后，可将所有罐区系统整合，完善各罐区功能，实现互通互联，打造数字化工厂。

项目结论：通过罐区自动测量计量管理系统提高了公司的自动化、信息化水平，该系统不仅减轻了员工的劳动强度，更杜绝了人为抄录错误数据的现象，同时实现了罐区的互通互联解决了信息孤岛的问题，并为打造数字化工厂夯实了基础。

五、能源管理信息技术

公司作为现代化酒厂，大量的自动化设备、动力设备、用电设备需要消耗大量能源，而水电气的消耗成本直接与产品成本挂钩，如何有效的控制能源成本，成为了公司成本管理的重中之重。

公司前期通过安装大批量的计量仪表，人工抄录能耗数据，但是此方法费时费力，需要安排专人进行抄表记录，每次统计数据工作量巨大，工作简单却繁琐，如果数据发生漏记、错记，对整个当月的生产成本会产生巨大影响，长此以往对产品市场定价都会造成一定的影响。

针对以上情况，公司引进了能源管理系统，实现所有计量仪表数据的自动抄录与存储，实现大到一条线，小到一块表的日、周、月报表，通过预警值、关键机台监控、产品单耗等功能的运用，实现公司能源管理信息技术的突飞猛进、整体提高。

系统平台搭建方面：整个能源计量体系分为水、电、压缩空气、蒸汽四个部分，均采用智能流量计、远传水表、智能电表等二次仪表，实现工厂、车间、用能点的三级计量。根据不同区域，安装支持8种自由COM口的数据采集器，将该区域所有的智能仪表集中通讯，再配置一台能源管理系统服务器，将所有数据归档存储，并开发人机交互界面，通过网址发布，管理人员可以通过浏览器IP直接访问、导出相关数据。

信息化方面：所有数据均存储在服务器中，可供查询、导出，系统将能源实时数据历时数据均做成日、周、年报表形式，同时根据区域划分至不同的车间进行计量统计，可以简单直观的查看各车间能源数据同比、环比情况，有效控制能源成本，提高能源管理信息技术水品。

技术方案论述 ：

能源数据的算法与采集。整个能源计量分为水、电、压缩空气、蒸汽四个部分，均采用智能流量计、远传水表、智能电表等二次仪表采集数据，而不同的二次仪表采用的是不同的通讯协议，因此能源管理系统配置了多台信息采集器，用于中转数据，再通过以太网通讯协议将采集器数据送至服务器数据库。

能源信息的集中显示。通过服务器中存储的海量数据，系统开发了一套人机交互界面，用于数据的查删改查，而一般用户只需要按照使用说明，点击相关选项即可查看所有数据，以及查询历史数据。

重要功能开发。能源管理系统通过识别数据来源、种类，把数据做到不同的功能模块中，可查询统计重点机台的能耗情况，再人工根据输入成品数量，计算成品单耗，同时可查询车间、机台、用能点能耗同比与环比情况，杜绝跑冒滴漏等等。

解决的关键技术与关键问题：数据的准确性，为了保证数据的准确性，没有直接采用传统的模拟量读取数据，而是通过造价较高，精度准确的二次仪表通过MODBUS通讯、JC/T188等协议直接读取累计值，采用减法计算区域时间的当前值，提高数据的准确性。数据的利用率， 所有的数据从服务器启动运行开始，均存储在数据库内，通过关键机台、历时报表、能源单耗等功能，提高数据的利用率，不单纯的只作为抄表工具，提高公司整体的能源管理水平，为后期MES、ERP系统顺利运行夯实基础。

取得的科技成果总体水平：能源管理信息化技术，国内只有少数企业应用，公司能源管理系统在国内实属前列。

经济效益：能源管理系统取代了人工抄表，降低了员工的劳动强度，每年节约了5万元人工成本。

社会效益：能源管理系统提高了公司的能源管理水平，通过信息化的管理软件，直观的反映了能源成本，通过各车间相互竞争，变相推动了员工节能降耗的意识，并提高了员工的工作效率，加强了公司的五化建设，为实现数字化工厂，搭建MES系统夯实了基础。

项目经验：在项目建设初期，可以考虑将所有仪表均配置为带通讯功能的智能仪表，后期进行系统整合，系统并网时，可降低投入成本，一次到位。

成果推广应用前景：工厂的能源管理是势在必行，它直接关系到产品的利润，引进能源管理系统可以很好的控制设备能耗，车间能耗，系统导出的数据也更具有权威性，即可避免人工抄录错误，又可避免弄虚作假，可在所有车间进行推广运用。

项目结论：通过引进能源管理系统提高了公司的能源管理信息化水平，该系统不仅减轻了员工的劳动强度，更杜绝了人为抄录错误数据的现象，同时实现了能源信息的互通互联解决了信息孤岛的问题，并为打造数字化工厂夯实了基础。