本文为“2024年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2024年度，为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程，全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等，分享建设过程中的经验，供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介
山东力诺医药包装股份有限公司（简称“力诺药包”）是以玻璃新材料为主导产品的高新技术企业，总部位于山东省济南市商河县玉皇庙镇政府驻地，现有职工1000余人。2021年11月11日深交所创业板上市，股票代码301188。聚焦医药包装、耐热玻璃，力诺药包凭借全产业链、先进技术、多元产品、卓越品质与一流服务，赢得全球客户认可，产品畅销世界多国。拥有自营进出口权，已通过ISO9001质量管理体系、ISO15378药包材质量管理体系、ISO17025实验室（CNAS）认可、ISO14001环境管理体系、OHSAS18001职业健康安全管理体系、GB/T23331能源管理体系、EICC电子行业行为准则体系认证、安全生产标准化二级企业，拥有山东省级企业技术中心等科技研发平台。
公司现拥有药用包装玻璃、耐热玻璃、电光源玻璃三大系列产品，产品质量达到国际先进水平。高硼硅耐热玻璃器具、电光源硬料玻壳/玻管、药用玻管、药用安瓿和管制注射剂瓶被评为山东名牌产品。其中，高硼硅耐热玻璃器具全球市场占有率达32%，成为美的、格兰仕、瑞典Electrolux、美国WORLD KITCHEN、美国OXO、德国EMSA，韩国LG电子等知名企业的核心供应商；中硼硅药用安瓿、管制注射剂瓶填补国内空白，为上药集团、扬子江药业集团、齐鲁制药、神威药业、复星医药、华润医药集团等知名企业的核心供应商。吹制电光源玻壳产品市场占有率达60%，为飞利浦、德国欧司朗生产的核心战略供应商。
图1 力诺药包公司实景图
二、企业在智能制造方面的现状
力诺药包中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂的上线，实现了中硼硅药用玻璃生产线的全方位革新，在研发设计、生产制造、物流输送及运营决策方面等关键环节汇聚了众多亮点。
在研发设计方面，工厂采用数字孪生技术，为生产线的优化与创新带来了革命性的变化。通过数字孪生技术，研发设计团队可以在虚拟环境中对生产线进行全面的模拟和测试，包括窑炉设计、设备布局、工艺流程、生产参数等方面的优化。这种模拟不仅可以在设计阶段就发现并解决潜在的问题，降低试错成本，还可以提高生产线的运行效率和产品质量。
在生产制造方面，一键启动系统的采用，实现了生产流程的自动化运作，大幅提升了工作效率。自动配料机制与全程密闭输送体系，则确保了原料配比的精确无误及生产环境的洁净无污染，为打造高品质产品奠定了坚实基础。与此同时，生产线还引入了尖端的AI料滴检测设备，能够实时监控并自动调整各项关键参数，从而确保产品的一致性和卓越品质。
在物流输送方面，精益数字孪生智能工厂厂内建设自动化立库、AGV、RGV、码垛机器人等智能设备及装备、并采用先进分拣与配送模型，旨在精准响应个性化、柔性化生产的即时配送需求。通过数字化仓储设备及配送系统与信息平台的深度集成，力诺药包能够实现根据实际生产动态实时触发物料配送。此外，对于场外物流，力诺药包厂内已着手建立全面的运输管理系统（TMS），以进一步提升物流效率与协同性，满足用户对于物流状态的需求。
在生产运营的信息化升级过程中，力诺药包中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂利用前沿的APS（高级计划与排程）系统，极大提升了计划的精准度，进而全面挖掘并释放了产能潜力，同时反向推动了物料管理的精确性和采购响应速度的双重飞跃，显著缩短了库存周转周期，并加速了辅助部门工作效率的提升。另外，力诺药包积极促进ERP（企业资源计划）与模制瓶MOM（制造运营管理）系统的深度融合，不仅实现了生产运营与生产制造的无缝对接，还建立了从原材料到客户的端到端流程体系，确保了资源的最优配置，运营效率得到显著提升，充分满足了客户对高效服务和优质产品的需求，极大地增强了客户满意度。
在探索生产运营数字化的道路上，作为玻璃行业的引领者，力诺药包在厂内不仅率先实现了日成本与日工资的精细化管理，更开创性地利用大数据技术进行了大宗物料的采购预测，不仅为力诺药包带来了显著的经济效益，这一举措为行业树立了新的标杆，展示了我们在数字化转型中的前瞻性和创新精神。
此外，力诺药包还通过AR车间、管控一体化及“好瓶一条线”等先进工厂智能制造技术的应用，使得中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂充分数智化，真正实现了低耗低排，推动了碳中和与ESG,发展了新质生产力，不仅显著提升效率与质量，降低成本，更强调环境友好、社会责任与公司治理，推动绿色低碳发展，确保供应链可持续性，强化企业社会责任形象，引领行业向更加环保、高效、负责任的未来迈进。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
1. 项目背景介绍
传统医药包装行业存在信息孤岛与数据不透明问题，生产数据采集和分析难度较大，生产现场与各部门间信息流通不畅，生产过程高度依赖人工，成本高且生产效率低下。同时信息链条的 断裂使得质量问题追溯困难，难以及时有效地定位并解决。此外 生产、运营、质量等数据资产缺少标准，难以统一管理和有效利用，无法为公司管理层决策提供直观的数据支持。
随着国家政策导向和市场需求共同作用下，药用玻璃产业升级步伐不断加快，生物制剂市场同步快速发展，在此背景下，力诺药包总投资20亿元建设中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂项目，实现数据驱动生产管理，完成数字化转型，打造药用玻璃智能制造行业标杆数智灯塔工厂。
作为山东省智能制造标杆企业，力诺药包中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂项目总投资20亿元，于2022年落地商河，是2023年山东省重大实施类项目、2024年山东省绿色低碳高质量发展重点项目。项目立足产业定位，聚焦医药包装发展，以中硼硅玻璃模制瓶生产线为主，建设高端医药包装生产基地。工厂注重绿色低碳和可持续发展，引入数字化能碳管理，依托智能制造实现低耗低排，构建了绿色、低碳、循环的智能制造体系，推动碳中和与ESG，打造透明工厂、绿色工厂、灯塔工厂，助力公司绿色、健康、可持续发展，为行业的绿色发展树立了典范。
2. 项目实施与应用情况详细介绍
力诺药包中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂项目分三期建设，第一期为轻量药用模制瓶(I类)产业化项目，建设年产4.66万吨中硼硅药用模制玻璃瓶。项目的建设内容及生产规模如下：整体项目占地360亩，建筑单体26个；主要布局中硼硅药用玻璃产品；新建轻量药用模制瓶联合车间，窑炉8台；新建中硼硅药用玻璃管车间1个，窑炉2台；新建管制药用玻璃安瓿车间1个，进口立式机40台；新建其他类包材车间3个；新建配套建筑及附属设施。
智能工厂以生产为主线，通过数据采集，打破数据孤岛，实现互联互通。打造卓越制造体系核心价值，实现生产效率提升50%，不良品下降60%，交期改善70%，CMMM评分升至4.32。
（1）研发设计
1）数字孪生技术
通过数字孪生技术，研发设计团队可以在虚拟环境中对生产线进行全面的模拟和测试，包括窑炉设计、设备布局、工艺流程、生产参数等方面的优化。
图2 力诺药包数字孪生系统
利用计算机模拟玻璃窑炉，在现行玻璃窑炉优化运行中，找到玻璃缺陷的来源或问题的所在，提高玻璃质量，提高现有窑炉的用能效率和燃烧效率，预测废气排放或减少废气污染物排放，增加窑炉的熔化率／出料量。通过调整液面深度、料道宽度、电极的布局，对均化、输送和玻璃也得滞留时间，提升玻璃液质量。
2）数字AR车间
项目建设三期高端药用包材AR数字车间，利用AR技术进行生产流程的可视化和优化。通过实时收集和分析生产数据，数字AR车间可以实时监测生产状态，发现潜在的问题并进行预警。一体化预览车间运营数据。
图3 力诺药包AR数字车间
实时诊断设备状态，为现场人员提供设备实时数据，及时发现问题，采取措施。减少加工过程中设备异常停机时间。
（2）生产制造
1）一体化控制
借助自动控制技术、物联网技术等先进技术手段，实现感知、互联、智能的制造体系，实现产品全生命周期的有效协同全程追溯、业务价值链上从客户到供应端各相关方的快速响应与协同及底层PLC系统间的互通互联。
图4 一体化控制
生产现场设备的数据打通与控制。整体架构采用集中控制模式，系统通信协议完成现场数据的采集、集中监视、以及对现 场分散设备的反向控制。
工艺参数下发。窑炉各产线改产时，通过DCS将对应产品 的工艺参数下发并写入到设备PLC,实现生产工艺参数及设备批量调整。
先进控制。应用先进控制软件设计以提高窑炉自动化水平，保证生产安全、稳定运行及节能降耗。先进控制系统实现对窑炉各工艺参数的平稳控制，提高自动化水平，通过工艺指标优化和“卡边”操作，实现节能降耗。
实时、历史趋势报警。实时趋势实时反映系统的运行状态，帮助操作人员及时发现问题并采取措施；历史趋势保存系统 长时间运行的历史数据，为系统的性能分析、故障排查等提供有力的支持。合理设置报警门限，确保报警的及时性和准确性。
2）智能装备
引进德国海叶先进智能行列机设备，料滴成型阶段具有智能供料机、料盆，流料系统包括分料器、转向槽、直槽、转向槽调整器。设备具有带PPC伺服的冲头机构：具有小口瓶装置、大口瓶装置和小口压吹系统。该智能行列机具备轻量化产品生产能力，能够实现单机转速19转/分钟，大大提高了生产效率。生产线还引入尖端的AI料滴检测设备，能够实时监控并自动调整各项关键生产参数，确保产品的一致性和卓越品质
图5 智能装备
（3）物流运输
物流自动化：为了提升生产效率与作业流程的自动化水平，项目引入自主导航车（AGV），以强化物料运输环节的自动化能力，确保物料能够高效、准确地送达指定位置。其次将引入码垛机器人，大幅度提升货物堆叠的精度与效率，减少人工操作带来的误差与耗时。在此基础上实现自动补料系统，实时监控物料库存情况，并在必要时自动触发补料流程，从而确保生产线的连续稳定运行，避免因物料短缺而导致的生产中断。同时，将对现有的自动包装线进行全面优化，通过引入更先进的传感器、控制器与执行机构，提升其自动化程度与灵活性，以实现包装作业的精准控制与高效执行，显著减少人工搬运所带来的时间与体力消耗，进而降低搬运过程中的浪费现象。产品输送方面，通过改进输送设备的设计与布局，提升物料流动的顺畅性与稳定性，确保产品在输送过程中不发生倾倒或损坏，实现“线不倒瓶”的目标。
图6 物流自动化
（4）生产运营信息化升级
1）数据中台
力诺药包数据中台建设包含数据标准建设、数据平台建设，实现数据的规范使用，优化业务场景与系统集成，同时建立公司一体化门户，统一各业务系统的登录、审批、消息和报表，建立企业管理驾驶舱，帮助企业管理决策。
图7 生产管控中心
制定公司内部信息化系统的数据标准。包含主数据标准、元数据标准、指标数据标准、数据分类及数据管理等标准。指导各业务系统数据库表的划分创建，避免各系统内数据重复，口径不一问题。
完成ERP、OA、CRM、WMS、文件加密系统、APS、MES以及其他新建设的信息系统的数据集成。通过ETL将各业务系统数据 抽取、清洗、转换、加载到数据平台，打破信息孤岛。
建立完整的数据平台工具。具备建模、界面组态、工业通讯、数据可视化、ESB数据总线、API网关服务、低代码开发平台、实时数据处理、优化算法等能力。
利用公司OA建立一体化门户。统一应用入口、统一身份认 证、统一审批待办、统一消息、个人工作台.实现公司、部门岗位的个性化门户，提高业务效率，建立企业管理驾驶舱，帮助企业管理决策。
2）生产管理执行系统（MES）
建设生产管理系统，实现由人治向流程、向数治的转变。结合行业经验及力诺特玻特色，统一及标准化管理模式，提高管理水平，实现模制瓶生产及管理的复制。
图8 力诺药包MES系统
生产流程优化。医药包装模制瓶生产涉及复杂的工艺流程，生产管理信息化系统通过实时监控生产过程、生产数据，自动调度资源，优化生产排程，减少浪费，提高整体生产效率。
质量控制自动化。集成质量管理模块，实现在线监测、对接自动检测设备数据，及时预警并追踪问题源头，减少不良品率，确保产品质量稳定可靠。
设备维护与效能提升。生产管理执行系统通过预防性维护功能，基于设备运行数据实现预防维护需求，合理安排维修计划，减少突发故障，延长设备寿命，保障生产线的稳定运行。
能源管理与环保监控。生产管理执行系统能实时监控能源消耗数据，分析能耗趋势，支持节能措施的制定与执行，同时监 控排放，确保生产符合环保法规要求。
数据驱动的决策支持。生产管理执行系统收集和分析生产数据，为管理层提供实时生产报告、KPI指标、成本分析等数据， 数据驱动决策帮助企业快速响应市场变化，优化生产经营策略。
供应链协同。生产管理执行系统与企业现有APS、ERP、CRM、数据中台等系统集成，加强供应链上下游的信息共享，提升订单响应速度，优化物流调度，增强供应链的整体协同效率。
3. 效益分析
力诺药包中硼硅药用玻璃精益数字孪生智能工厂引入自动化、信息化及智能化技术，并将这些技术与精益生产理念及绿色低碳原则深度融合，实现了生产效率与产品质量的显著提升，标志着企业向高效、优质、低成本生产模式的重大跨越。这一转型不仅优化了资源配置，还增强了力诺药包对市场的快速响应能力，为力诺药包的持续创新及绿色发展提供了强大动力，进一步引领了产业的整体升级。力诺药包入选省级智能工厂，取得智能制造能力成熟度三级证书。
拟取得经济效益：推动力诺药包核心运营指标实现人均劳效提升50%，不良品下降60%，交期缩短70%。
拟取得社会效益：力诺特玻成为医药包装行业内典范，打造医药包装领域中国首座灯塔工厂，引领行业数字化转型与可持续发展；为社会数字化人才培养和技能发展贡献力量。
文章
