數(shù)據(jù)的記錄和呈報(bào)對(duì)于滿足食品和飲料工藝的關(guān)鍵安全參數(shù)非常重要，同時(shí)還能提供效率方面的益處。從基于紙張和人工的記錄系統(tǒng)過渡到數(shù)字化記錄，可以節(jié)省時(shí)間和金錢成本，滿足監(jiān)管合規(guī)要求，并確保數(shù)據(jù)完整性。

　　簡(jiǎn)介：

　　食品和飲料制造商必須嚴(yán)格遵守多種關(guān)于工藝安全的當(dāng)?shù)睾蛧?guó)際的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。近年來，消費(fèi)品召回的案例不斷增加，表明了準(zhǔn)確、及時(shí)地記錄和呈報(bào)工藝數(shù)據(jù)，對(duì)于快速解決問題非常重要。制造商是否能提供可信的數(shù)據(jù)，將會(huì)影響公司的聲譽(yù)，并最終影響盈利能力。

　　確保消費(fèi)品的安全與優(yōu)質(zhì)是目前的第一要?jiǎng)?wù)。由于食品加工行業(yè)對(duì)時(shí)間和溫度非常敏感，因此準(zhǔn)確記錄加工過程的每個(gè)步驟至關(guān)重要，尤其是在出現(xiàn)問題時(shí)，能回看記錄去追根溯源。

　　然而，許多制造商仍然依靠紙質(zhì)記錄來跟蹤與大量食品和飲料工藝和設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)流。

　　從人工記錄系統(tǒng)過渡到自動(dòng)化、數(shù)字化的方式，可以節(jié)省時(shí)間和金錢成本，滿足監(jiān)管合規(guī)要求，并確保數(shù)據(jù)的完整性。

　　本文概述了數(shù)字化記錄為制造商帶來效益的七種方式，并為自動(dòng)化解決方案的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)提供建議。

　　1、獲取數(shù)據(jù)

　　記錄數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能

　　新的法律法規(guī)(例如英國(guó)的節(jié)能機(jī)會(huì)計(jì)劃 ESOS)正在推動(dòng)大型食品和飲料廠商回顧并申報(bào)能源使用情況。然而，制造商很難確定每個(gè)工藝所消耗的能源。根據(jù)ESOS計(jì)劃，未采用ISO 50001能源審計(jì)的大型公司需要檢討所有大量使用能源的領(lǐng)域，以便報(bào)告其能源績(jī)效并確定潛在的能效節(jié)約機(jī)遇。這些能源評(píng)估必須在 12 個(gè)月連續(xù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并且每四年重復(fù)一次，以展示改進(jìn)情況(見圖1)。

　　(圖1)收集并分析每項(xiàng)工藝的數(shù)據(jù)，讓我們能夠充分了解一座工廠的能耗情況。

　　在較老的工廠中，所有生產(chǎn)線仍然使用電力公司提供的電表，往往無法確定單條生產(chǎn)線和工藝的能源使用情況。即使已經(jīng)在合適的地方部署了現(xiàn)代化電能表和傳感器，制造商也需要收集、記錄和計(jì)算數(shù)據(jù)的方法，以便進(jìn)行分析和報(bào)告。

　　大多數(shù)現(xiàn)代化電能表內(nèi)置有通信渠道，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到記錄器進(jìn)行分析和報(bào)告。探頭和傳感器的數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行記錄，只要把探頭和傳感器輸出的信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)記錄器中即可。全功能數(shù)字化記錄器具有先進(jìn)的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。產(chǎn)生的信號(hào)也可以被記錄下來，為負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)并向管理層報(bào)告的工程師提供有價(jià)值的參考信息。

　　2、對(duì)工藝進(jìn)行基準(zhǔn)比較

　　通過基準(zhǔn)比較更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)

　　用于食品和飲料生產(chǎn)的設(shè)備，往往面對(duì)比較惡劣的條件，特別是在連續(xù)生產(chǎn)過程中。熱電耦、電機(jī)和壓縮機(jī)等設(shè)備會(huì)隨著時(shí)間的推移而損耗，并且可能影響其作用。我們很難知道部件何時(shí)會(huì)因損耗而不堪使用，進(jìn)而導(dǎo)致流程出現(xiàn)問題。

　　在當(dāng)今的制造業(yè)中，整體設(shè)備效率(OEE)和設(shè)備完全有效生產(chǎn)率(TEEP)在關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(KPI)中所占的地位越來越重要。OEE對(duì)設(shè)備或生產(chǎn)線在規(guī)劃運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的性能相對(duì)于其最佳效能進(jìn)行量化。最終結(jié)果與最高可能運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較以計(jì)算得到TEEP。

　　計(jì)算基于負(fù)載、可用性、性能和質(zhì)量等數(shù)值，最終結(jié)果精確揭示效能存在問題的地方，如計(jì)劃外維護(hù)引起的停機(jī)和產(chǎn)品質(zhì)量問題(見圖2)。

　　(圖二)對(duì)食品和飲料生產(chǎn)流程進(jìn)行記錄，為基于時(shí)間的比較提供了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

　　記錄食品和飲料生產(chǎn)流程的益處，在于可利用這些數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)出的各方面數(shù)據(jù)隨著時(shí)間推移的變化進(jìn)行基準(zhǔn)比較。例如，可以記錄生產(chǎn)一個(gè)批次所用的能源，然后每隔一個(gè)月進(jìn)行比較。如果能耗出現(xiàn)上升，可能意味著流程中出現(xiàn)了問題，可以提前開展調(diào)查，從而可以避免出現(xiàn)徹底故障的情況。此外，可視化數(shù)據(jù)可以幫助運(yùn)維人員及時(shí)注意到部件出現(xiàn)故障的征兆，例如壓縮機(jī)故障時(shí)特有的波形信號(hào)。利用計(jì)算功能，可以將記錄產(chǎn)品配置為在出現(xiàn)這種信號(hào)模式時(shí)觸發(fā)警報(bào)，向維護(hù)團(tuán)隊(duì)發(fā)送通知以防止意外停機(jī)的情況發(fā)生。

　　能夠?qū)⒂涗浿械幕鶞?zhǔn)工藝數(shù)據(jù)與當(dāng)前工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，正在成為制造行業(yè)的一項(xiàng)寶貴優(yōu)勢(shì)，能夠提高效率，并通過改善OEE和TEEP提高盈利能力。

　　3、保護(hù)數(shù)據(jù)安全

　　安全數(shù)據(jù)是什么?

　　部分食品安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求記錄系統(tǒng)必須能夠確認(rèn)所記錄的數(shù)據(jù)有沒有被篡改或擦除。很多 SCADA、PLC 中的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)還有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄器都會(huì)以 CSV 文件的形式保存數(shù)據(jù)。盡管這種格式可以將數(shù)據(jù)輕松地導(dǎo)入到電子表格中，但它并沒有防篡改功能，無法標(biāo)明數(shù)據(jù)是否遭到篡改。因此，這種格式并不適用于需要保持較高數(shù)據(jù)完整性的場(chǎng)合，例如需要接受第三方審計(jì)和遵守政府標(biāo)準(zhǔn)的工藝。

　　而另一個(gè)潛在問題則是數(shù)據(jù)的采集方式。部分 SCADA 軟件方案所記錄的數(shù)據(jù)來源為通信線路，而不是直接從記錄產(chǎn)品內(nèi)部獲取。倘若通信中斷，則意味著數(shù)據(jù)也將丟失，因此這種系統(tǒng)不適合某些應(yīng)用場(chǎng)合。

　　在選擇記錄方法的時(shí)候，其中一項(xiàng)要求是生成不可編輯的文件格式。市面上有一些數(shù)據(jù)記錄器和高精度PLC可將數(shù)據(jù)保存在帶二進(jìn)制校驗(yàn)功能的文件中，從而提供防篡改功能，并且只能使用特定軟件查看。這種解決方案明顯優(yōu)于使用CSV文件，后者非常容易編輯，因此并不安全。這種解決方案的另外一個(gè)益處是文件可以壓縮，所以在轉(zhuǎn)存到其他媒介之前，它可以將更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部。數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠同時(shí)在測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行記錄，即記錄在產(chǎn)品本身，從而解決數(shù)據(jù)傳輸過程中通信暫時(shí)中斷的問題。具有自我修復(fù)策略的產(chǎn)品，可通過存儲(chǔ)和重發(fā)功能，自動(dòng)補(bǔ)足因通信中斷而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，相比以人工方式傳輸丟失數(shù)據(jù)可節(jié)省大量時(shí)間。

　　功能齊全的數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)品具有安全管理選項(xiàng)，可提供滿足審計(jì)跟蹤的防篡改功能，并記錄用戶名、密碼和訪問許可。操作員的所有活動(dòng)都記錄在安全數(shù)據(jù)庫中。變更的權(quán)限可以通過支持FDA 21 CFR第11部分和21 CFR第113部分等規(guī)定的電子簽名來實(shí)現(xiàn)。例如，操作員可以通過電子簽名的方式獲得變更參數(shù)的權(quán)限，或者通過向質(zhì)量工程師申請(qǐng)二級(jí)授權(quán)的方式進(jìn)行。變更情況應(yīng)進(jìn)行記錄，以供質(zhì)量管理和審計(jì)人員在必要的情況下查閱。能夠追溯生產(chǎn)過程中“誰做了什么”的能力在許多場(chǎng)合下非常有用，有助于保持遵守良好生產(chǎn)作業(yè)(GMP)和危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)規(guī)范。

　　4、保持合規(guī)性

　　遵守地方性和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

　　在GMP和HACCP規(guī)范中，儲(chǔ)存乳制品和肉制品等易腐物品的一個(gè)重要步驟是測(cè)量和記錄溫度。對(duì)于向美國(guó)出口產(chǎn)品并需要遵守21 CFR第11部分和21 CFR第113部分等標(biāo)準(zhǔn)的公司來說，證明相關(guān)產(chǎn)品在整個(gè)儲(chǔ)存、加工和制造過程中都保持在規(guī)定的關(guān)鍵溫度范圍內(nèi)至關(guān)重要?；拘蛿?shù)據(jù)記錄儀器不具備所需的高精度測(cè)量能力，也不具備符合此類標(biāo)準(zhǔn)的安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸策略。

　　目光長(zhǎng)遠(yuǎn)的歐洲食品制造商正轉(zhuǎn)向有助于遵守21 CFR第11部分和21 CFR 第113部分的記錄產(chǎn)品，從而保證其加工和制造過程能夠適應(yīng)未來，并具有充足的靈活性。這有助于實(shí)現(xiàn)差異化，在項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)中勝出。例如，一家歐洲肉類罐頭生產(chǎn)商最近被選中在國(guó)際空間站為宇航員提供食品，其依據(jù)是符合FDA和USDA標(biāo)準(zhǔn)。該公司在現(xiàn)代數(shù)字化控制和記錄設(shè)備上進(jìn)行投資，它們具有高精度I/O和工業(yè)環(huán)境中的噪聲過濾能力，能夠精確測(cè)量記錄的信號(hào)。

　　安全的防篡改數(shù)據(jù)以帶二進(jìn)制校驗(yàn)文件的格式存儲(chǔ)，質(zhì)量工程師和審計(jì)人員可以很容易地審閱這些文件。此外，操作員和工程人員的一切行為都按照根據(jù)FDA標(biāo)準(zhǔn)通過密碼授權(quán)記錄在審計(jì)跟蹤中。這些特點(diǎn)使這類產(chǎn)品成為理想的解決方案，能夠證明在合適時(shí)間內(nèi)均符合關(guān)鍵參數(shù)，確保肉類和乳制品在符合GM 和HACCP規(guī)范的條件下安全加工。

　　5、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化

　　從紙張轉(zhuǎn)移至數(shù)字化記錄器

　　對(duì)于仍在使用紙質(zhì)記錄的制造商來說，由于更換圖表和筆所導(dǎo)致的成本和維護(hù)，以及紙質(zhì)圖表缺乏安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，可能會(huì)不斷面臨各種問題.如果在批量生產(chǎn)期間筆或紙用完，丟失的數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量工程師在評(píng)估不合格工藝時(shí)浪費(fèi)時(shí)間，并可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

　　功能齊全、安全的數(shù)字化記錄器可將數(shù)據(jù)以防篡改文件格式存儲(chǔ)在產(chǎn)品內(nèi)，可以通過網(wǎng)絡(luò)安全地傳輸?shù)娇梢苿?dòng)媒體(U盤等)或服務(wù)器上。然后，這些數(shù)據(jù)可以輕松地檢索以執(zhí)行質(zhì)量檢查、報(bào)告和審計(jì)等，不會(huì)像紙質(zhì)圖表那樣，在處理過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤、丟失或用完等情況(參見圖3)。

　　(圖三)數(shù)字化記錄方案可用防篡改的文件格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

　　使用安全數(shù)字化記錄器提供多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：

　　● 制造商可節(jié)省開支，因?yàn)椴辉傩枰少?、?chǔ)存并小心處理紙筆等消耗品。

　　● 由于無需定期更換紙筆，可縮短維護(hù)時(shí)間，此外由于機(jī)械零件的減少，記錄產(chǎn)品更為可靠。

　　● 數(shù)據(jù)以數(shù)字格式存儲(chǔ)，方便使用PC、平板電腦或智能手機(jī)查看。

　　對(duì)于傳統(tǒng)上使用紙質(zhì)圓形圖表記錄器的公司來說，更換成數(shù)字化記錄器并不是問題，因?yàn)槟承┬吞?hào)的數(shù)字化記錄器提供圓形圖表選項(xiàng)。這種數(shù)字化記錄器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠以多種不同形式顯示圖表，包括水平、垂直、條形、數(shù)字或圓形。

　　6、批次分析

　　批次記錄的優(yōu)勢(shì)

　　能夠記錄在批次生產(chǎn)過程中發(fā)生的事情是一個(gè)強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，特別是當(dāng)出現(xiàn)問題的時(shí)候。質(zhì)量工程師需要簽發(fā)某個(gè)批次之前評(píng)估相關(guān)數(shù)據(jù)，這是一項(xiàng)十分費(fèi)時(shí)的任務(wù)，尤其是在仍使用紙質(zhì)記錄的舊式工廠中。

　　功能齊全的數(shù)字記錄器產(chǎn)品具有批次功能，允許操作員通過屏幕上的啟動(dòng)和停止按鈕或通過外部輸入(如條形碼掃描)來記錄單個(gè)批次(見圖4)。然后，質(zhì)量工程師可以很容易地將通過PC 檢索該批次中的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行評(píng)估。用于查看安全文件的軟件可直接跳轉(zhuǎn)到出現(xiàn)問題的區(qū)域，通過歷史數(shù)據(jù)展示所有消息，無論是由告警觸發(fā)還是由操作員手動(dòng)輸入。查看軟件還可以使用數(shù)字簽名對(duì)批次進(jìn)行簽發(fā)。對(duì)批次記錄和簽名進(jìn)行數(shù)字化的主要優(yōu)勢(shì)，在于可以節(jié)省質(zhì)量人員的時(shí)間，并為他們提供所有必要數(shù)據(jù)，以便編制報(bào)告并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性。

　　(圖四)對(duì)批次記錄和簽名進(jìn)行數(shù)字化的主要優(yōu)勢(shì)，在于為質(zhì)量人員提供所有必要數(shù)據(jù)，以便編制報(bào)告并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性。

　　簡(jiǎn)化報(bào)告

　　收集數(shù)據(jù)并創(chuàng)建報(bào)告

　　所有的食品和飲料制造商均需要提供報(bào)告，以證明符合工藝參數(shù)，說明能源使用情況，并展示KPI結(jié)果。我們還是可以經(jīng)常看到一些人員通過人工的方式從各種來源提取數(shù)據(jù)來編制報(bào)告文件。這可能需要用掃描或影印的方式將數(shù)據(jù)和圖像(如紙質(zhì)圖表)制作成數(shù)字格式，手動(dòng)整理和計(jì)算數(shù)據(jù)，以及將信息剪切/粘貼到文檔中。如果采用這種工作方式，每個(gè)月往往都要浪費(fèi)好幾天的時(shí)間。

　　大多數(shù)報(bào)告都是需要定期提供，而針對(duì)性解決方案是為工業(yè)自動(dòng)化用途設(shè)計(jì)的報(bào)告編制軟件包。其中包含可自定義的報(bào)告模板以及用于從各種常見設(shè)備和文件源中提取數(shù)據(jù)的工具。報(bào)告套件通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)整理到對(duì)應(yīng)模板中，將其保存為安全的 PDF 格式，并將其發(fā)送給相應(yīng)的個(gè)人。即使采用人工創(chuàng)建報(bào)告的模式，以數(shù)字化的方式提取來源數(shù)據(jù)可以讓人員節(jié)省日常報(bào)告流程的時(shí)間。當(dāng)然，報(bào)告數(shù)據(jù)最高效的方式還是使用專門的報(bào)告編制軟件包。

　　結(jié)論：

　　確保食品和飲料對(duì)于消費(fèi)者的安全性，是制造商的一項(xiàng)首要任務(wù)。收集并記錄工藝數(shù)據(jù)以編制強(qiáng)制性報(bào)告是一項(xiàng)日常任務(wù)，也是保持監(jiān)管合規(guī)的重要環(huán)節(jié)，但如果沒有現(xiàn)代的數(shù)字化記錄解決方案，很難準(zhǔn)確且及時(shí)地完成這項(xiàng)任務(wù)。

　　雖然目前使用紙張并手動(dòng)填入數(shù)據(jù)的系統(tǒng)更為常見，但許多制造商如今已經(jīng)轉(zhuǎn)向數(shù)字化的記錄解決方案，以節(jié)省時(shí)間、成本和能源。

　　對(duì)于需要評(píng)估和挑選數(shù)字記錄解決方案的制造商，應(yīng)予考慮的功能和優(yōu)勢(shì)見下表。

　　將人工記錄系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化、數(shù)字化作業(yè)有助于確保數(shù)據(jù)的完整性。

（轉(zhuǎn)載）