剑维软件食品饮料行业数字化白皮书：八大工厂落地实践案例

《食品饮料行业的数字化未来 Version 2.0》由AVEVA剑维软件中国区售前顾问团队撰写，是一本面向食品饮料行业的数字化转型白皮书。报告用一句中国谚语开篇——"民以食为天"，随后指出：在市场繁荣景象背后，行业面临更严格的质量安全要求、供应链管理难题、环境保护压力，以及愈发激烈的市场竞争挑战。数字化转型成为食品饮料行业发展创新的重用手段。

报告浓缩了剑维软件在食品饮料行业的经验积累，内容涵盖行业现状分析、解决方案和应用案例展示。全书结构清晰：先讲行业概览与数字化建设现状、挑战与未来方向，再分七大解决方案逐一展开（集中监控平台、生产运营管理/MES、生产运营数据平台、批次管理、一体化设计、资产信息管理、预测性分析），最后用8个真实案例收尾。

报告的两个标志性数据值得先记住：全球60%的大型食品饮料企业选择AVEVA PI System作为运营数据平台；蕴之宝智能糖果厂通过自动化控制和监控提升，实现生产效率提高10%、工厂生产稳定性提高15%、节省30%劳动时间、直接生产成本降低5%。食品饮料的数字化从来不是"要不要做"的问题，而是"慢一步就被挤出货架"的问题。

一、行业底盘：五大趋势与四类落地挑战

报告先给行业画了一张全景图。食品饮料行业与人们生活密切相关，不仅涵盖从农业到零售的广泛领域，还涉及食品加工、包装、分销和销售等多个环节，市场规模巨大、产品种类繁多。

报告提炼了五个行业特征。一是市场规模与增长：全球食品饮料行业的市场规模已达数万亿美元，增长受全球人口增长、中产阶级崛起、城市化进程加快以及消费者对健康便利的关注驱动。二是消费趋势：消费者越来越注重食品的健康和营养，倾向选择低糖、低盐、有机和天然的产品，同时便捷性和个性化需求增加，推动即食食品、外卖和定制化产品快速发展。三是技术进步：智能制造、自动化设备、数据分析、物联网（IoT）和人工智能（AI）正在被广泛应用。四是环境与可持续发展：企业面临来自政府、消费者和投资者的压力，需要减少环境影响、推进绿色包装和废弃物管理。五是全球化与市场竞争：跨国企业与本地品牌之间的竞争愈发激烈。

更实用的是报告对落地挑战的拆解。当前食品饮料生产企业正经历数字化深刻变革：智能制造技术应用越来越普遍，自动化设备和机器人在生产线上显著提高了生产效率；大数据和实时监控系统让企业能够全面掌握温度、湿度等关键指标；物联网和区块链技术实现原材料的实时跟踪；预测性维护技术利用传感器和数据分析预测设备故障。

但推进过程中不可避免遇到四类复杂挑战：技术整合与系统兼容（不同系统和平台之间的兼容性可能影响整体数字化建设效果）、数据安全与隐私保护（需防范网络攻击和数据泄露风险）、人才短缺与技术培训（行业在相关领域的人才短缺问题仍然存在）、成本与投资回报（数字化建设需要大量初期投资，部分企业面临成本压力）。

从ERP到SCADA再到MES的数据无缝流动，是全产业链数字化这句话唯一可落地的解释。

报告对未来的判断是四个方向：全产业链数字化（集成ERP、MES、SCADA等系统实现数据无缝流动）、智能化和自动化升级（更多AI数据分析、机器学习优化生产流程、预测性维护）、个性化和定制化（通过定制化生产线快速响应特定口味或功能需求）、可持续发展与全员参与（绿色生产、循环经济、技能提升与创新文化）。

二、集中监控平台：从数据采集到三层冗余架构

报告把集中监控平台定义为"提升生产效率和保障食品安全的关键措施"。优秀的集中监控平台应能实时监测生产流程、质量指标和供应链状态，帮助企业快速识别问题并作出决策。

平台的核心需求包括：监控和控制生产过程、采集生产数据、报警功能、历史数据存储、远程访问，以及对业务系统提供接口。报告对每一项都给了具体说明——通过中控室操作员客户端实时监测设备运行状态；实时采集压力、温度、湿度、流量等设备数据；根据设定阈值将异常数据发出报警；对重要数据进行历史归档方便事件追溯。

但报告指出，随着工业4.0推进，企业对集中监控平台的需求已不仅限于传统功能，新挑战层出不穷：企业业务系统的集成能力、系统稳定性与安全合规性、平台的灵活性与可扩展性、随时随地的远程访问需求、一定的数据整合和分析能力。

剑维软件的方案基于AVEVA System Platform（AVEVA系统平台）构建。几个技术要点很硬核：一是广泛的数据采集能力——AVEVA Communication Drivers提供与施耐德电气、AB、西门子、欧姆龙、三菱等多种硬件控制器的数据采集能力，同时支持OPC-UA、MQTT、DNP3、Modbus、IEC60870等开放标准协议，非标准协议还提供通讯驱动开发SDK。二是多实例架构——从2017版本开始，通信驱动程序由DAServer升级为OIServer，支持多实例使用，每个实例是独立的驱动进程，可提高每台机器数据采集的吞吐量、可靠性、可用性，减少许可证和硬件开销。

三是三层冗余与稳定架构。系统平台支持从数据采集、数据处理到数据存储的冗余，配置过程无需任何代码；当应用对象服务器和历史数据服务器连接出现问题时，历史数据、历史报警和事件信息会缓存在本地应用对象服务器磁盘上，连接恢复后缓存数据会重新发送到历史数据库归档，保证历史数据的完整性。四是先进的报警管理——提供基于状态的警报、警报抑制、警报搁置、警报分组和聚合，2023R2版本开始报警支持可选的LATCH状态，可让操作人员在报警消除后再次输入报警原因。"报警消除后再补录原因"这个细节，往往是事后复盘能不能做扎实的分水岭。

三、MES与数据平台：从OEE到统一事实来源

生产运营管理是食品饮料数字化的主战场。报告指出，食品行业对食品安全和质量有着更高的合规性和追溯性要求，生产制造需要管理工单及生产过程、记录生产数据、跟踪从原料到产品的物料转化、评估产率和资源利用率。

企业对数字化解决方案的要求也越来越具体：需满足工厂原料到成品的完整追溯及实时可视化并符合法律法规；需提供完备的质量管理流程；需具备生产瓶颈分析并帮助优化整体设备效率（OEE）；需具有多系统集成能力且与底层控制系统高可靠稳定；需可配置的功能模块及开箱即用的行业套件。同时还要求前期较低投入成本、较低后期运维成本。

AVEVA MES（制造执行系统）管理所有库存、生产和质量相关的工厂活动。报告梳理了它的几组核心功能：生产管理（实时制造执行管理，执行订单、定义产品、库存跟踪、获取过程数据、跟踪劳动力）；工艺建模（创建生产过程数字化模型，将业务规则和规范信息链接到产品生产制造）；质量管理（提供质量运营管理和统计过程控制SPC，通过车间质量样品计划执行的数字化转型保障质量和合规性）；跟踪和认证管理（跟踪操作员登录工作并记录机器上的时间和持续时间，用于劳动力成本核算）；绩效管理（提供生产线的实时OEE监控和运营效率分析，以降低成本并提高资产回报率ROA）。

报告特别强调了"模型驱动"标准化方法：使用配置环境和可重用模板以数字方式捕获最佳实践，创建可重用的企业标准库，这些标准可以在各个工厂中推广。目前的行业套件覆盖生产管理、质量管理、库存管理等核心功能，版本更新保持很高频率，几乎每半年更新一次，并支持客户自定义修改和调整。

数据平台部分，报告给出了一个关键判断：随着智能化推进，生产运营数据产生量正以惊人速度增长，但暴露出系列挑战——数据孤岛影响高效决策、数据越来越多但未情境化结构化无法有效挖掘价值、数据读写效率低查询速度慢、占用大量内存和硬盘资源、缺乏数据分析工具。剑维软件的答案是AVEVA PI System：通过PI Edge、PI Server和PI CDS三个集成产品实时收集、存储和管理传感器和时序操作数据；PI Server在本地运行提供实时数据，PI Edge通过设备传感器远程收集，PI CDS具有云端可扩展性和成本效益。报告给出的市场证明是：全球60%的大型食品饮料企业选择AVEVA PI System作为运营数据平台，用于流程优化、设备效率统计与状态维护、质量信息跟踪、提升能源效率、降低生产成本等场景。

换个角度看同一件事，《招商证券RAS靶向治疗报告》算的是另一笔账。

四、批次管理：质量与生产率平均提高20%

报告把批次管理单列一章，因为食品安全和质量要求让它的重要性日益增强。批次管理不仅能帮助企业有效追踪每个生产批次的原材料、生产过程和质量检验结果，还能确保产品在整个供应链中的可追溯性，快速识别并解决潜在质量问题。

企业面临的典型问题包括：确保每批次产品的质量和配方严格符合标准、控制温度湿度等生产过程变量保证质量一致、优化设备使用率减少闲置、提高工厂吞吐量、实现配方灵活调整，以及确保操作人员按标准操作程序工作、减少人为错误。

AVEVA Batch Management的核心特征是独立于控制系统，完全符合Instrument Society of America（ISA）S88.01行业标准，提供配方管理、批次执行、设备分配、物料谱系、电子批记录、严格安全措施和基于Web的报告等多种功能。技术要点上，它通过功能强大的批次引擎和处理模型，帮助用户创建模块化的可重用单元处理程序，大大降低PLC代码逻辑；在批次控制系统中，配方程序和工艺流程可以被简单重新配置，不需要为了引进新产品而重新编写PLC程序。

报告引用了TechValidate对36位Wonderware InBatch用户的调查数据：客户报告平均质量和生产率提高了20%，平均设备利用率和新产品引进提高了10%。报告还用一张对比图表展示改善幅度——生产率提升超30%、质量提升20-30%、设备利用率提升10-20%、新产品引进提升5-10%、合规成本降低1-5%。

业务价值上，报告总结为：提高产品质量和运营效率从而提高产量；跨工厂的配方和批次管理标准化使公司能够缩短上市时间；降低与复杂产品和产品变异有关的风险；增强过程工程师创建和修改配方的能力。TechValidate的调查还显示，用户使用的控制系统分布为Allen Bradley（Rockwell）68%、Simatic（Siemens）38%、Foxboro 15%、Schneider Electric 15%。

五、预测性分析：比运行报警更早发出预警

报告把设备定义为"企业的重要资产之一"，尤其大型设备价格昂贵，设备使用周期直接关系生产成本。因设备故障带来的停产损失和维修成本会增加企业运营负担。

AVEVA资产预测性分析的技术路径是：通过对设备在所有负荷、环境和操作过程条件下的历史运行数据进行学习，为该设备建立一系列正常运行档案；然后用实时设备传感器数据与该已知的正常运行档案比较，通过检测系统运行的细微变化对即将发生的故障进行早期预警。

算法层面，报告披露了具体细节：解决方案使用名为OPTiCS的专有算法，该算法使用高级模式识别（APR）和机器学习技术；对于较低等级重复性的历史数据、高噪声或流程驱动的系统，使用名为KANN的预测算法插件，该算法使用人工神经网络技术，允许用户使用一组特定的输入和输出创建设备运行档案，并通过数据回测输出将来如何发展。

报告给出了一个市场验证数据：预测性资产分析解决方案在全球用于监测超过15,000套资产，监测的资产样例包括压缩机、泵、电机、汽轮机、发电机、风机鼓风机、换热器锅炉炉窑、加热器、粉碎机破碎机、冷凝器、变压器断路器电容器、搅拌器、变速箱、冷却器和工业用车等。

业务价值归纳为八条：减少计划外停机、预防设备故障、降低维护成本、提高资产利用率、延长设备寿命、识别性能不佳的资产、提高安全性。"在运行报警之前发出异常通知"——这一个时间差，就是预测性维护真正的商业价值所在。

六、八大案例：从嘉吉、安琪到金宝汤、达能

报告用整整八页展示应用案例，这部分对同行的参考价值最高。

案例1：AVEVA PI System助力嘉吉食用油的能源管理。嘉吉公司成立于1865年，是全球最大的食品企业之一，在中国就有十几家工厂，也是PI的重要客户——220套PI系统遍布北美、拉美、欧洲、中东和亚太的工厂。其全球食用油装瓶产线曾面临困扰：每天回顾生产线上最常见的3个停机原因时，发现有大量微停机（停机时间小于1分钟）又无法找到根本原因。方案是通过PI资产框架将数据组织化和结构化，用PI事件框架量化工序事件。成果：生产线效率损失降低了一半，并且可快速跨工厂复制。

案例2：AVEVA PI System在安琪酵母的应用。安琪酵母1986年以中科院宜昌食用酵母基地建立为标志，至今已有30多年历史，现为全球第三、亚洲第一大酵母公司，150多国商标注册销售。挑战是信息化与工业化数据不能交互形成数据断层。方案是基于PI System构建统一大数据平台。成果：实现生产过程数据的采集、存储、集中统一管理和利用；基于PI的功能实现资产可视化管理、设备管理、工艺批次数据分析。

案例3：AVEVA系统平台在某酱油厂的SCADA平台应用。该厂是中国调味品行业优秀企业，首批"中华老字号"之一，年产值过两百亿元，产品畅销全球100多个国家和地区。挑战包括数据共享（形成"数据孤岛"）、数据多样性、接口标准不统一、数据存储。成果：数据采集与清洗建立统一标准，配置负载均衡与冗余，单机故障能实现秒级切换；系统将所有数据以OPC-UA协议开放；基于时序数据库存储实时数据。

案例4：AVEVA系统平台助力某酒业集团制曲智能生产集中监控。面对电气自动化覆盖不全面、生产过程信息不透明等问题，方案覆盖粮食预处理、制曲、粉曲和红粮粉碎等工艺环节，构建统一的生产控制及管理系统平台，特点是平台化、自动化、安全化、信息化、人性化。

案例5：AVEVA MES多站点解决方案在达能集团的应用。达能是食品和饮料行业的全球领导者，在专业特殊营养、基础乳制品和植物基产品、饮用水和饮料三大领域开展业务。成果是开发了20种标准功能的核心MES模型（DANMES），建立了预先批准的符合FDA标准的质量功能流程，实现了全球包括中国在内的多个站点的快速推广。

案例6：AVEVA MES助力蕴之宝生产标准化。江苏蕴之宝自1995年开业，开发了200多种不同糖果产品，最新工厂是中国最大的糖果生产商。方案使用MES+Historian，成果极为亮眼：生产效率提高10%、工厂稳定性提高15%、节省30%劳动时间、直接生产成本降低5%。

案例7：预测性资产分析在金宝汤烘焙的应用。金宝汤是美国首屈一指的罐头汤生产商，产品畅销全球120个国家和地区。方案监控多条线路、区域和设备，部署了20多个预测模型。成果：第一季度内进行了两次预警，防止了计划外停机，检测到面团层压机和烤箱氧化器的异常，预防了潜在的生产损失。

案例8：AVEVA E3D在某食品行业设备制造龙头企业的应用。客户收益包括成为首家将数字化设计和工业机器人应用到传统食品行业处理中、针对项目从立项到交付全程数字化管理、以设计数据为基础实现数字工厂，项目整体综合成本减少3-8%。

把视角拉到魔镜洞察报告，《魔镜洞察报告：线上饮料均价上涨9.97%》里的样本会更完整一些。

八个案例横跨食用油、酵母、酱油、白酒、乳品、糖果、汤品和食品装备，覆盖的正是中国食品饮料最典型的生产场景。

想看更多食品饮料、智能制造、工厂数字化方向的完整报告资料，可以到运营动脉（www.yydm.cn）检索，站点覆盖300+行业、7万+份报告与方案，适合做数字化立项与选型对比时备查。

报告最后介绍了AVEVA剑维软件的背景：全球拥有6500多名员工、5000家合作伙伴和5700名认证开发人员，总部位于英国剑桥；在100多个国家/地区的25,000多家企业依靠AVEVA剑维软件帮助他们为用户提供安全可靠的能源、食品、药品、基础设施等。报告也列出了编写团队——剑维软件中国区售前顾问团队张明杰、胡绍宝、陆云鹏、李志炎、丁桂宾、杨善臣、邵师、陈晓丹等。八个案例横跨食用油、酵母、酱油、白酒、乳品、糖果、汤品和食品装备，覆盖的正是中国食品饮料最典型的生产场景。

七、常见问题解答（FAQ）

1. 这份白皮书是谁编写的，主要讲什么？

报告全名为《食品饮料行业的数字化未来 Version 2.0》，由AVEVA剑维软件中国区售前顾问团队撰写，是一本面向食品饮料行业的数字化转型白皮书。内容涵盖行业现状分析、解决方案和应用案例展示，结构上先讲行业概览与数字化建设现状、挑战与未来方向，再分七大解决方案逐一展开——集中监控平台、生产运营管理（MES）、生产运营数据平台（PI System）、批次管理、一体化设计、资产信息管理、预测性分析，最后用8个应用案例收尾。编写团队包括剑维软件中国区售前顾问团队（张明杰、胡绍宝、陆云鹏、李志炎、丁桂宾、杨善臣、邵师、陈晓丹等）及销售、市场团队。

2. 食品饮料行业数字化面临哪些主要挑战？

报告归纳为四类：技术整合与系统兼容（随着数字化技术多样化，不同系统和平台之间的兼容性可能影响整体数字化建设效果）；数据安全与隐私保护（数字化建设带来数据安全和隐私保护挑战，需防范网络攻击和数据泄露风险）；人才短缺与技术培训（食品饮料行业在相关领域的人才短缺问题仍然存在，企业需加大对员工的技术培训力度）；成本与投资回报（数字化建设需要大量初期投资，部分企业可能面临成本压力，需仔细评估投资回报）。而未来的方向则集中在全产业链数字化、智能化和自动化升级、个性化和定制化、可持续发展与全员数字化技能提升四个方面。

3. 集中监控平台和MES各解决什么问题？

集中监控平台是提升生产效率和保障食品安全的关键措施，核心需求包括监控和控制生产过程、采集生产数据（压力、温度、湿度、流量等）、报警功能、历史数据存储、远程访问，以及对业务系统提供接口。剑维软件基于AVEVA System Platform构建，亮点包括支持施耐德电气、AB、西门子、欧姆龙、三菱等多品牌控制器的数据采集，支持OPC-UA、MQTT、DNP3、Modbus等开放协议，以及从数据采集、处理到存储的三层冗余架构。AVEVA MES则管理所有库存、生产和质量相关的工厂活动，功能覆盖生产管理、工艺建模、质量管理（含统计过程控制SPC）、跟踪和认证管理、绩效管理（实时OEE监控），其"模型驱动"标准化方法可通过可重用模板创建企业标准库，在各工厂间推广。

4. 批次管理和预测性分析分别带来了什么量化收益？

批次管理方面，AVEVA Batch Management完全符合ISA S88.01行业标准，独立于控制系统，核心价值是配方可灵活重新配置而无需重写PLC程序。报告引用TechValidate对36位用户的调查：客户报告平均质量和生产率提高了20%，平均设备利用率和新产品引进提高了10%。预测性分析方面，方案使用OPTiCS专有算法（高级模式识别APR+机器学习）和KANN预测算法插件（人工神经网络），通过历史运行档案与实时传感器数据比对，在问题影响运营之前预警。报告披露该方案在全球用于监测超过15,000套资产，监测对象涵盖压缩机、泵、电机、汽轮机、换热器、变压器等14类以上设备。

5. 报告中有哪些具体的应用案例和数据？

报告共收录8个案例：嘉吉食用油（220套PI系统，微停机分析使生产线效率损失降低一半）、安琪酵母（全球第三、亚洲第一大酵母公司，基于PI构建统一大数据平台）、某酱油厂（年产值过两百亿元，SCADA平台实现单机故障秒级切换）、某酒业集团（制曲智能生产集中监控，覆盖粮食预处理、制曲、粉曲等环节）、达能集团（开发20种标准功能的核心MES模型DANMES，符合FDA标准的质量功能流程）、蕴之宝（中国最大的糖果生产商，生产效率提高10%、稳定性提高15%、节省30%劳动时间、直接生产成本降低5%）、金宝汤（畅销全球120个国家，20多个预测模型，第一季度两次预警防止计划外停机）、某食品行业设备制造龙头（E3D应用使项目整体综合成本减少3-8%）。此外，报告指出全球60%的大型食品饮料企业选择AVEVA PI System作为运营数据平台。

6. 这份报告的适用对象和局限性是什么？

报告面向食品饮料行业的生产制造企业，特别是正在推进或规划数字化转型的工厂管理者、生产运营负责人、IT/OT工程师和数字化项目决策者，内容侧重解决方案能力介绍与行业最佳实践展示。需注意，报告由AVEVA剑维软件撰写，属于厂商白皮书性质，所列举的解决方案均为该公司的产品体系（如AVEVA System Platform、MES、PI System、Batch Management、Predictive Analytics、E3D、AIM等），案例数据主要来自客户自述与TechValidate调查，阅读时建议结合企业自身工艺特点和预算条件做适用性评估。报告也提到，版本更新保持很高频率，行业套件支持客户自定义修改和调整。

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