食品工業實證的企業數字化管理探析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了食品工業實證的企業數字化管理探析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：食品行業數字化的平均水平遠落后于其他行業。數字化技術使得診斷數據和操作數據在機器和專業人員以及專業人員和專業人員之間更好地流動，其在食品行業產品分類、無線加工廠、操作和決策過程、儲存和運送、分配以及食品安全方面的應用，能帶來諸如節省勞動力、增加可靠性、供應鏈透明化、提升客戶體驗以及增強功能等益處。頂級食品公司正尋求與高科技公司的合作，不斷提高數字能力和改進在原料收割、加工、運輸和銷售等方面的管理方式，確保為消費者提供安全、健康、有營養的食物。但目前食品企業實施數字化面臨有關數字化必要性、支付能力、勞動力有效性、網絡安全和可靠性、設備升級以及整個供應鏈數字化等爭議。未來提供數據收集功能的云服務以及以較低價格實現PC控制的Windows控制中心可能成為食品工業數字化的方向。文章根據來自食品工業的實證，對企業數字化管理進行探討。

關鍵詞：數字化；工業4.0；實時信息流動；食品行業

0引言

工業4.0和工業互聯網（IIoT）描述了當今數字化工廠的前沿：從較少有人參與的自動化系統到更具實驗性的區塊鏈系統，從移動設備和遠程訪問到WiFi網絡和云計算，從繼電器邏輯電路到可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLCs）到監視組態軟件（SupervisoryControlandDataAcquisition，SCA⁃DA），從基于Windows的軟件到不可知系統，IIoT為促進信息共享和實現更快、更好、更便宜運營目標奠定了基礎。如歐喜香腸工廠廣泛使用機器人技術，自動引導車輛（AutomatedGuidedVehicle，AGVs）和自動化存儲和檢索系統（AutomatedStorageandRetrievalSystem，AS/RS）穿梭于各種設備和生產點之間，產品從研磨、做餡、烘干和烹飪的整個過程都由機器來處理，在制樣品也實現自動水分測量和其他質量檢測；NewBureba食品加工智能設施將工業4.0的關鍵原則付諸實踐，從而實現更高效、更靈活的制造運營中心［1］。技術進步推動了生產力,帶來了高技能的工作崗位，為經濟的強勁發展奠定了基礎。但根據麥肯錫數字商數（DigitalQuotient，DQ），食品行業在文化、策略、能力和組織4個維度上表現出的數字化的平均水平遠落后于其他行業［2］。隨著全球經濟和數字技術日新月異的變化，食品行業數字化的許多問題仍然待解：新技術的運用能給食品工業帶來多大的附加值?食品公司應采取什么樣的技術策略來保持競爭力?需要多大程度的投入來促使食品行業從現有技術逐漸向智能技術轉型?食品行業從工業4.0中獲得價值的地方在哪里?了解食品行業數字化的現狀、應用、利益以及障礙對其從數字變革中獲益至關重要。

1食品工業數字化帶來的益處

數字化是將信息轉換成數字（即計算機可讀）格式的過程，因為它“允許所有格式的信息以相同的效率和混合的方式進行傳輸”，而且“完全沒有退化”，因而對于數據處理、存儲和傳輸至關重要。數字化技術的使用，使得診斷數據和操作數據在機器和專業人員以及專業人員和專業人員之間傳遞，其益處顯而易見。

1.1節省勞動力

勞動力的減少可用投資回報率來衡量。比如，相對于傳統香腸工廠車間所需要的100多名工人，歐喜智能加工工廠只有28名員工［2］。但自動化工廠需要的是具備邏輯編程和IT技能的工程師，而不僅僅是具有機械技術的工人。

1.2可靠性增加

基于標準的自動化可以確保質量和速度。標準化可以使貿易伙伴間的數據通過條碼掃描、射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）和機器人系統進行對接，以確保從庫存中揀出的產品正是離開“完成中心”（FinishCenter，FC）或倉庫的物品，同時它也是防止產品丟失的廉價措施。根據奧本大學RFID實驗室的統計，僅在制造商系統中使用物品級RFID標簽就可以使運輸和提貨精度提高80%，收貨時間縮短90%［3］。

1.3供應鏈透明化

新技術可有效實現供應鏈透明化。以前由無線電控制、現在升級為支持多種通信、數據錄入、數字記錄和質量檢查的WiFi網絡的自動導引車技術使供應鏈更加透明和可持續，并提高了食品的可追溯性。透明化的供應鏈可通過為消費者提供整個食品生產的可視化過程來增加他們對食物的信心。

1.4提升客戶體驗

數字技術的應用通過提供更便捷和個性化的服務改變了客戶體驗。現在，移動設備升級為便攜式或可穿戴的人機界面，提供通過網絡設備在一定程度上直接更改機器參數的機會。

1.5增強功能

通過智能手機、平板電腦和其他設備進行遠程訪問可使人員跨越物理距離排除故障或改變操作參數。通過無線傳感、智能體流量計可監測多個變量，如密度、溫度、粘度和容量等，更具復雜性的設備條件監測也增加了工廠的運營能力。如在運輸過程中，利用蜂窩系統遙測技術，在拖車溫度高于設置點時提供實時警報來保持冷鏈。

1.6保障食品安全

食品工業數字化的其他好處還包括改善食品安全、減少破損率和減少因人接觸食品而可能導致的交叉污染等。不同于點到點的硬連線網絡傳輸，傳感器網絡將數據傳送到云端，并通過智能手機和其他移動設備進行對接，為保障食品安全提供了動力。

2數字化在食品工業中的應用

食品公司不斷改進在原料收割、加工、運輸和銷售等方面的管理方式，以期為消費者提供安全、健康、有營養的食物。數字化有助于食品公司獲取實時信息從而加速公司的決策流程，對產品運輸和儲存實現遠程管理，并分布沿著價值鏈進行管控，從而確保提供給消費者的食品在任何時間和地點均可放心食用。

2.1原料甄別與分類

原材料質量在食品加工中十分重要。基于數字圖像處理技術的系統，可對產品分類過程進行可視化檢查，并自動參數化信息，根據產品形態和顏色特征自動分類產品。該系統的操作原理是通過多級架構組件全方位掃描產品表面，并使用定位統計數據來評估形態和色度變化，從而甄別產品質量和優化制造過程。

2.2無線加工廠

為了保持企業競爭力，制造商需要創建一個擴展的、適應性強的網絡基礎設施，將IT系統與車間連接起來，實時監控和分析車間的生產過程。信息技術在食品制造中的應用十分廣泛，特別是涉及工廠自動化領域，包含人機界面、開放系統互連模型（OpenSystemInterconnection，OSI）、移動設備、遠程訪問和云計算等，可用于數據采集、數據處理和管理、信息共享管理系統、無線傳感網絡、系統集成和控制系統等方面［4］。

2.3操作和決策過程

一些食品行業的龍頭企業正通過機器學習來革新他們的制造計劃。基于機器學習的數字系統可以將個人決策偏好與企業戰略目標和關鍵績效指標（KeyPerformanceIndicator，KPI）相匹配，并可同時改善多個關鍵績效指標。如機器學習算法可幫助零售商在同時考慮浪費和銷售損失的前提下，確定最優庫存水平［5］。基于機器學習算法，即使沒有特定的編程，計算機也可從數據庫中“學習”。機器學習使零售商用自動化替代以前的手動過程，并顯著提高預測和訂單的準確性。

2.4儲存和運送

通過傳感器技術，實時定位系統可追蹤每一批次貨品的基本信息，并統計控制過程中產生的數據。所有信息都可以被統計、存儲，并方便監測。如檢測食品的污染情況、食品添加劑成分等，從而增強食品營養。值得一提的是，使用統一的“全球貿易項目編號”（GlobalTradeItemNumber，GTIN）標識、包裝和提供特定產品說明的產品票據,可增加消費者對商品的信心。

2.5配送

霍尼韋爾（Honeywell）最近一項研究顯示，一次錯誤挑選的平均成本為59美元，配送中心每年因挑選錯誤的損失高達40萬美元［6］。數字IP設備的應用可幫助企業盡可能避免這些損失，因其可在所有可重復的流程中無縫傳送，將一些重要細節傳送到任何地方。產品配送過程中，倉庫自動化作為其中一個重要手段，對取得最終配送成功尤為關鍵，應盡量避免可導致效率低下的手工、過時的和專有的流程操作。

3實現數字化戰略的途徑

為實現數字化戰略，許多企業專注于建立數字化和數據分析能力，并尋求商業伙伴為其提供服務或遠見。

3.1康博菲爾（Campofrio）食品集團與思科（Cisco）的互聯工廠

康博菲爾是國際領先的肉類生產與加工品牌，集團總部位于西班牙馬德里。2017年該公司選擇與思科合作創建互聯智能工廠，實現機器、設備、傳感器和人員的實時連接［7］。該互聯工廠數字化解決方案如下。

3.1.1IT/OT聚合

通過以太網和IP協議將IT和操作技術（Operat⁃ingTechnology，OT）網絡聚合在一起，使康博菲爾公司可以在一個安全、可靠、集成的平臺上連接整個工廠的機器。這可幫助企業精簡流程、確保質量，并加速創新。

3.1.2實時監控和分析

互聯工廠數字化解決方案旨在為康博菲爾提供改進后的工廠控制，它在企業和控制系統之間提供自動化接口，實現實時監控和分析，提高效率和靈活性，減少停機時間，縮短生產周期。

3.1.3增加安全性

通過嚴格控制用戶、設備和位置對工廠網絡的本地和遠程訪問，提高整個公司對數字和實物資產的安全性。

3.1.4合作伙伴生態系統

該解決方案由思科高級服務部門部署，與Aryse，Vodafone和Bluefish達成合作伙伴關系，由后者負責提供接入無線和工業以太網技術，并最終實現統一融合的基礎設施。借助互聯工廠，制造業客戶可以從經過驗證的完整解決方案中獲益，從而安全地連接機器和傳感器，并從聯網數據中獲得真知灼見、優化其業務流程及做出明智的決策。

3.2麥當勞（McDonald’s）前端后端的數字化

麥當勞與兩家信息技術公司合作，加快了前端和后端數字技術創新的速度［8］。在前端，與沙賓特（Sa⁃pient）咨詢和技術服務公司合作，引入以客戶為中心的小組，專注于面向消費者的移動應用程序開發。在后端，與像凱捷（Capgemini）這樣的在內部運營和IT管理方面建立了良好聲譽的運營提供商合作，在后臺實現完全集成的支持技術，從而提供無縫的前端客戶體驗。選擇合適的合作伙伴和平臺可以幫助企業在降低成本的同時提高效率、增加銷售量、減少庫存，并合理配置資金以促進增長。

4食品公司數字化的障礙

網絡物理系統融合、數字化、人工智能、機器人、增強現實、自動化、區塊鏈（分布式數據庫）和數據分析等在技術創新方面取得的重大進展幾乎影響了所有的工業領域。盡管數字領域設備和IIoT的實用性很強，但食品企業數字化面臨一些障礙。

4.1關于數字化必要性的爭論

圍繞食品企業需要在多大程度上實現數字化的議題頗有爭論。盡管一些公司認為，“當今的制造商必須擁有一些使用廣泛的基礎設施協作數據收集等過程，”［9］“IIoT在商業中可被看做一種必須的基礎設施，如食品車間的制冷設備等，”［10］“即使細微的產量增加，也可抵消IIoT組件的成本等。”［11］但也有觀點認為“如果現有設備能夠滿足處理器的需求，那么數字化的顯著溢價將仍不明確”［12］和“數字化在制造企業將被視為可有可無的技術”［13］等。

4.2支付能力

即使食品制造商明白數字平臺的價值，但高成本使其不能被廣泛應用于生產當中。毫無疑問，數字化的成本相當可觀，新的自動化需要生產商從傳統的控制系統和數據系統中脫離出來，大量的前期投資可能會使食品企業生產停滯。

4.3勞動力有效性

人員是高效團隊運作的關鍵因素。數字化意味著掌握信息、懂得編程的工人取代從事機械技術的工人，因此勞動力需要進行合理的轉化與調整。此外，培養適應人工智能和數字化的員工也有較大難度。

4.4網絡安全性和可靠性

由于數字技術圍繞遠程訪問和云系統等，數字場設備和機器都具有IP地址，這可能引起人們對通信網絡可靠性和安全性的擔憂。

4.5關于設備升級的問題

盡管數字領域設備和IIoT的實用性很強，但如何逐步升級是一個難點。如格林伍德公司在2013年推出了一款帶有以太網IP的磁性流量計，而現在科里奧利儀表和其他設備具有相同的連接性。而預計未來，這種設備也會逐漸被其他設備所取代。

4.6整個供應鏈的數字化

展望未來，移動應用程序、在線視頻和增強現實技術在大型企業領域依然十分活躍，而由于預算相對較小，中小企業則處于遠離數字化的狀態，或更有可能去尋求優化現有數字化的方法［14］。在食品產業鏈中，一些大公司需要與小公司聯合以滿足市場對質量和速度的需求。假設一個常見情形：某顧客通過某個應用程序或網站訂購食品，但接單企業更可能通過電話（數字化時代過時的方式）從供應商那里獲得原料或商品。大多數企業已習慣用一種特定的方式處理事情，因此很難說服整條供應鏈的成員都將業務數字化。

5食品公司數字化的趨勢

數字工廠的主要意義在于幫助信息更好地流動。站點上的數據網格是日益復雜的數據服務中必不可少的基礎結構，而云數據則是提供收集數據的一種基本服務。目前已有超過700個產業云服務正在運行，而且數量還在繼續增加。復雜且昂貴的管理硬件迫使PLC或PAC（自動配置）擴展連接，而幫助該項目花費更合理高效的關鍵在于有效利用基于PC的控制架構。認識到需要推動制造商更接近PC控制，從而以有效的成本利用IIoT的強大功能，像西門子這樣的IT公司開始出售Windows控制中心（WinCC）。WinCC是一個包含人機界面、監控和數據采集的系統，能以較低的價格實現PC控制。這種低成本選項正在快速發展中，但由于這些自動化工具并未經工業化改造，因此對企業硬件設施和軟件配備構成一定的挑戰。與日益復雜的工廠數據系統相對應的是，近乎DIY風格的、便宜的硬件的出現。精密緊固件和其他零部件制造商MacLean-Fogg公司，除了使用PLC控制功能外，還安裝了使用開源軟件作為IIoT計劃一部分的Controllino系列設備。SmartGlance通過筆記本電腦或移動應用程序遠程訪問OEE和其他操作數據。

6結語

隨著全球化數字革命的逐步深入，未來的很多領域都將產生顛覆性的技術，數字變革促使企業不斷改進業務操作、擴展企業能力，從而更有效地實現戰略布局。對于數字技術來說，效益與時間息息相關，而且由于消費者信息靈通，依靠“有限信息”商業模式的公司將無法生存，企業需要對其流程重新規劃或將其轉為動態流程。隨著全球食品行業競爭壓力的不斷加大和消費者對不安全食品的消費日趨減少，共同維護全球食品安全成為食品企業的共識。整條供應鏈的數字化是保障食品安全的一個關鍵方面。以連接性為核心設計的設備、移動解決方案是未來的發展方向。為創建一個數字化的群體，食品公司需要確定轉型的關鍵要素來更快地實施數字戰略，并與食品領域的其他公司更好地進行數據互動。

參考文獻

［1］WALEK，LEIBOWITZG，ROTHE，etal.Threesnapshotsofdigitaltransformation［J］.McKinseyQuar⁃terly，2017（1）：6.

［2］SCHAFFRATHT.BestpracticeITforanefficientoperation:processingforprofit［J］.InternationalFood&MeatTopics，2017（2）：28.

［3］GILLS.Aglimpseintothefuture［J］.FoodProcess⁃ing，2017（1）：10-12.

［4］HIGGINSKT.Theuntetheredplant［J］.FoodPro⁃cessing，2016（9）：28-30.

［5］SALIMI.Whyconventionalretailersareseekingtheexpertiseofthefaresbrotherstorevamptheirsupplychain［J］.M2Presswire，2017（3）：11.

［6］MALDONIGL.TetraPakUnveilsnewsitecelebrat⁃inggame-changingfoodideas［J］.SBCommunicationsWeekly，2016（11）：17-18.

［7］SWEENERYE.Campofriofoodgroupleadsthewayindigitizationwithciscoconnectedfactorysolution［J］.InternetWire，2017（2）：20.

［8］HOUTERMANB.WhyMcDonald’sisusingagen⁃ciesandconsultanciestodrivedigitalinnovation［J］.MarketingWeek，2017（9）：15.

［9］ANOND.Addedvaluethroughdigitizing［J］.BakingBiscuitInternational，2017（2）：50-53.

［10］RICKP.Digitalroadmapplannedforindustry［J］.FoodManufacture，2017（4）：48-49.

［11］CISION.Disruptivemanufacturingtechnologiesforconsumergoods［EB/OL］.（2017-08-10）［2018-02-06］.

［12］CATTANEOO，GEREFFIG，MIROUDOTS，etal.Joining,upgradingandbeingcompetitiveinglobalvaluechains:astrategicframework［J］.WorldBankPolicyRe⁃searchWorking，2016（4）：20.

［13］FELLJ.FoodanddrinkfirmsinvitedtojoinCBI’sManufacturingCouncil［J］.FoodManufacture，2017（9）：11.

［14］ALBORSJ.SMEsstayclearofstateoftheartdigi⁃talmarketing［J］.ScoopMedia，2017（11）：5.

作者:張美華 單位:中南民族大學管理學院