将数据从处理水平地传递到打包

在世界上的某个地方可能会有食品、制药、饮料、糖果或保健和美容辅助设备制造商，在那里产品加工和成品包装是无缝集成的。但总的来说，大多数包装消费品公司的加工和包装绝不是一体化的。正如一家大型酿酒公司的工程师所说，这两者之间就好像有一堵巨大的墙。一边的人把东西拿到墙上扔过去。另一边的人把东西放进容器里。

但在一个以快速入市、大规模定制和按订单生产而非按库存生产为主要驱动力的制造环境中，制造商开始意识到，将加工和包装作为两个独立的实体处理会阻碍整体制造效率的提高。总部位于辛辛那提的宝洁(Procter & Gamble)的技术主管戴夫•查佩尔(Dave Chappell)是这么说的。

“我们不希望同一家工厂里有两家不同的公司。我们希望将数据从处理水平传递到包装。”

查佩尔补充说，随着自动化工程师的短缺，如果需要的话，人们能够顺利地从加工过渡到包装比以往任何时候都更重要。Chappell说:“如果我们采用一种更标准化的方法来处理这两个学科的共同功能，我们就可以用更少的人在更短的时间内做更多的事情。”编程任务将变得更容易，解决故障所需的纠正措施也将变得更容易。在制药方面，当涉及到验证系统时，将加工和包装结合在一起将使其更容易，因为我们可以采取一致的方法来进行资格认证和测试。我们的方法可以更加模块化、结构化和程序化。这更像是一次而不是两次。”

更广泛地使用广泛接受的标准将极大地促进Chappell所提到的水平数据流的创建。接受采访的人说，有了这样的标准，处理和包装资产都可以以最大的效率部署，以响应客户的需求。

联合利华的安迪•麦克唐纳表示:“包装和加工标准的缺乏阻碍了创新、资产利用，最终阻碍了上市速度。”“客户响应是至关重要的，为了实现这一点，你需要知道正确的资产正在生产正确的产品。我们需要的是配方驱动的灵活机器。我们希望能够下载一份订单，并自动告诉所有制造资产，包括加工和包装，该怎么做。”如果由于通信标准不统一，数据不能在加工和包装之间自由流动，麦当劳梦想的食谱驱动的未来将难以实现。

Recipe-driven制造业

宝洁的查佩尔在从配方到包装的生产过程中与麦当劳的做法是一致的。

查佩尔说:“在加工方面，我们从我们的ERP系统发送一个加工订单到工厂车间，里面有关于如何生产产品的所有指令。”“我们希望看到这也延伸到包装线。”

图1描述了一个虚构的汤制造操作，提供了一个菜谱驱动的加工/包装集成的说明，McDonald和Chappell希望看到更多。闭环解决方案的主要目标是确保正确的汤被处理，该系统还紧密集成了汤的制作和汤的包装，同时最小化人为干预和始终存在的人为错误的可能性。

如果没有图1所示的集成系统，操作员通常会输入菜谱。在包装端，另一名操作人员将在喷墨打印机上输入数据，以便将批次和日期编码信息印在每个罐头上。在这两种情况下，都有大量出错的机会。

在图1所示的操作中，情况并非如此。在本例中，番茄汤的配方是从条形码读取的。PLC从主文件中调出适当的配料，以便加工区域的人员知道该混合哪些配料。条形码中还包含由PLC发送到包装线上喷墨打印机的数据。光学字符验证系统也连接到PLC，验证每个印记的可读性。在此过程中，OCR系统不断收集实时生产数据，并将其输入MES或ERP系统。从车间到顶层，整个加工和包装系统紧密结合。

甚至连RFID(射频识别)也可以加入进来。例如，当第400罐汤被灌满时，这些信息——包括批号、生产日期、工厂id——就可以写入放在箱子或托盘上的RFID标签上。因此，对原料和包装成分的跟踪和跟踪能力大大增强。

这要归咎于大规模定制

大规模定制——大量提供“定制产品”的动力——是促使当今制造商寻求综合加工/包装控制解决方案的关键驱动因素。一种口味的可乐变成了10种口味。与此同时，除了古老的沙漏型可乐瓶，还有各种尺寸的铝罐和塑料容器。宝洁公司织物和家庭护理工程控制与信息系统技术部主管约翰•库利表示，生产和包装各种配方、口味和尺寸的生产系统必须改变。

“在过去，”库利说，“有一个加工部门生产产品，并将其储存在库存中，这样你就可以从库存中提取产品，并将其包装出去。但当你尝试几十种而不是10种口味时，用数百万磅的储罐作为缓冲的成本就太高了。所以你看到的是更多的即时思维，无论是生产产品还是包装产品。这样，一旦你做好了，你就可以打包了。这就是工业的发展方向。”

但是，从控制的角度来看，实现这一点有点复杂，因为一个基本的原因:模拟控制仍然在处理方面占主导地位，而离散控制是控制包装。简化为最简单的术语，模拟控制依赖于连续的信号，其波动告诉，例如，搅拌器的速度是快还是慢，发酵罐的温度是高还是低。另一方面，离散控制则依赖于开关(即“离散”)信号:当一个箱子通过照片眼传送时，信号告诉标签机打开和关闭。处理控件和打包控件之间的这种根本区别使得将它们统一到一个控件包下非常困难。正如库利所说，“适合离散网络的东西并不适合过程网络。

他继续说道:“我们需要的是能够处理离散控制和过程控制的混合控制器。这样，加工系统就可以由包装操作员操作。如今，这很有意义，因为如果你生产十多种口味的可乐，而且你的生产是为了满足装瓶生产线的需求，那么运行装瓶生产线的人实际上就是生产产品的人。”

人们顺应潮流

如果从控制集成的角度来看，包装要与处理更无缝地融合在一起，那么未来包装部门的负责人就需要在挑选时考虑控制集成技能。这似乎正在联合利华发生。

联合利华的麦克唐纳表示:“在我现在所从事的行业中，我们新的首席包装工程师原本应该更专注于机械方面，但从控制角度来看，他非常擅长。所以我们稍微改变了我们的重点，因为我们意识到我们需要在包装中有强大的控制和电气知识。这就是我们认为包装机器领域的创新所在。”

为这个故事而接受采访的其他人也看到这种对控制集成的强调开始出现在包装机械领域。他们相信，如果包装机械OEM能够提供易于与加工系统集成的设备，这将成为增加价值的另一种方式，从而在竞争中脱颖而出。

“终端用户希望实现码头到码头的集成，从接收码头到运输码头，”流程工业自动化系统供应商横河的戴夫•爱默生(Dave Emerson)表示。他们希望看到业务需求从ERP发送到MES。这个信号会说，‘我们需要以下产品在这样那样的时间范围内。MES然后会向工厂的加工系统发出信号，以生产所需的产品。如今，这种信号通常不会到达包装环节，但我们认为在不久的将来它会到达。”

然而，艾默生说，真正整合加工和包装的先决条件是以太网连接。如果终端用户在努力降低成本的同时，不愿意支付额外的费用来为他们的纸箱、包装机和标签机配备以太网连接，这可能会成为一个障碍。

艾默生说:“如果他们不能让自己超越包装线的前期成本，如果他们不能认识到缩短安装时间的优势，以及一旦订单通过MES就可以进行包装，他们就无法证明他们购买的包装机械中以太网连接的成本是合理的。”

OMAC和WBF

在所有旨在拉近加工和包装之间距离的举措中，很少有像世界批次论坛和OMAC包装工作组之间进行了近一年的合作努力那样有前途。这些组织认为，与OMAC包装工作组的PackML状态模型协调批次控制体系结构的IEC/ISA S88标准的开发和实施具有价值。

辉瑞公司的卢·皮莱积极参与了这个项目。在开发用于加工操作的S88标准方面投入了大约10年的时间，他喜欢他所看到的OMAC包装工作组的成果。他说，特别吸引人的是PackML，这是一个指南和规范的集合，促进了对包装机器的共同理解、接口和操作。

“我们在S-88中提出的XML模式用于交换菜谱或生产信息，”Pillai说。“但我们需要改进模式和状态，这就是OMAC包装工作组和PackML的作用所在。我们希望PackML也能成为XML处理的一个良好起点。”

XML或可扩展标记语言的关键是单词“可扩展的”，意思是“灵活的”。XML是一种用于机器对机器通信的标准化语言，它足够灵活，可以成为跨平台、跨供应商的标准。如果PackML像Pillai希望的那样成为处理和包装的XML，它将允许从处理系统到包装系统的数据交换，而不需要制造商或供应商编写定制软件。这正是皮莱希望看到机械制造商接受的标准化。

“是时候开始利用公共领域的标准，而不是不得不处理每个oem基础上出现的‘标准’了，”Pillai说。

随着主要的CPG公司继续寻求更紧密地整合他们的加工和包装操作，期待新技术的发展旨在帮助他们实现这一目标。有知识的业内人士说，11月的包装博览会可能会在这方面取得一些重大突破。对于联合利华的麦当劳来说，是时候了。

“这些原则是合理的，”麦克唐纳说。“为什么不应用它们呢?”