2023-08-21

饮料柔性生产与精益创新

您公司的新品成功率有多高?开发一个新品的费用非常高，包括产品研发、产品测试、生产线投资以及推广费用等等。低成功率和高成本是饮料产品创新的主要障碍，然而不创新的代价也是极其沉重的。饮料行业的消费需求变化很快。如果不创新，产品和企业品牌会很快老化，从而失去消费者。这就是中国饮料行业在产品创新上面临的“窘境”。

其实创新的成功率和推新的成本是解决问题的关键，只有高成功率和低成本的创新模式才能解决这种两难困境。高成功率和低成本的创新就是精益创新。接下来我们就探讨如何通过柔性生产来赋能精益创新。并通过 PDCA 等互联网行业常用的方法论来最终解决饮料行业创新的两难困境。

为什么饮料行业需要柔性线?

首先，这跟饮料行业的消费者有关。饮料行业的主要消费群体是年轻人，年轻人的消费特点是受潮流影响很大，需求飘忽不定。特别是中国年轻人，因为极快的社会发展速度，造成每相差大概5年，消费习惯和偏好都有非常大的区别。

其次，中国饮料行业产能严重过剩，再加上对国外产品的开放，饮料行业就成为一个严重的买方市场。消费者的选择自由度极大。 

再者，虽然在过去3年疫情期间，消费者收入受到较大影响。但是从更长周期来看，中国居民的收入还是较快增长的。收入增长，特别是跨过必需品消费阶段后的收入增长必然带来更为个性化的消费需求。而个性化消费需求将催生更加多样的产品和品类。 

中国饮料行业的以上特点将导致两个结果。一是，饮料的生命周期缩短，从 10 年前的 5-7 年缩短到现在的 2-3 年。甚至有进一步缩短的趋势。二是，饮料生产线需要兼容的品类越来越多，同时单线产能下降。对于一些高附加值的饮料产品，未来主流的单线产能将在 5-10 吨/小时。

如果要适应这种趋势变化，未来的饮料生产线需要满足以下要求：

1. 通用化

越来越多的品类及产品将要求生产线具备越来越好的兼容性和通用性。这样才能保证生产线不会因为产品生命周期的结束而闲置浪费，从而保证在生产线的生命周期内的利用率。

2. 模块化

生产线的通用化会解决长周期内的利用率的问题，同时也会导致生产线造价的极大增加。模块化设计可以很好的平衡利用率和产线造价。通过模块化设计，短期内不用的功能可以暂不投资。当需要时再购买相应功能模块。

3. 快速化

如果一个产品的生命周期只有 2-3 年，而建设一条生产线的周期也是 2-3 年。那就意味着为某种产品建设的专用生产线，建成就可能被闲置。为适应产品生命周期越来越短的趋势，未来的饮料生产线要具备半年内转化为全新品类的能力。

4. 中小型化

在整体饮料消费量没有快速增加，而品类和产品数量又急剧增加的情况下，必然带来单品产能的下降。从而导致未来的饮料生产线，特别是中高附加值产品的生产线将以 5-10 吨/小时的单线产能为主。

以上这“四化”其实就是对柔性生产线的具体要求。未来饮料生产线的“四化”首先要做到的就是通用化。

国标饮料通则饮料分类

对于品类众多的饮料行业而言
如何实现产线通用化呢？

按原料类型和加工工艺对现有饮料品类进行梳理，可以得到如下表格。所有的饮料可以分为三大类。

第一类是绿色字体部分，这些类型的饮料所用的原料都容易处理，基本都是粉体和液体，经过溶解或稀释就可以了；而且整体加工工艺也较为简单，由调配、定容、均质、杀菌、灌装等工艺组成。这些饮料的生产线容易通用，占总饮料品类的约 40-50%。

第二类是淡蓝色字体部分，在第一类饮料的基础上，第二类饮料会有至少一种需要复杂加工的原料（比如茶叶要经过萃取相关加工才能变成茶汤），或者特殊的中段加工工艺（比如发酵）。这些类型的饮料除了特殊的原料加工或中段加工工艺外，也是可以做到生产线通用的。这些饮料占比约为 40%。

第三类是深蓝色字体部分，这些类型的饮料整体加工工艺极为特殊。而且产能要么极大、要么极小，不宜跟其他品类共线生产。这些类型的饮料占比只有约 10%。

由此可见，80-90% 的饮料品类还是具备共线生产的可行性的。

饮料柔性生产线如何设计？

通用平台+模块是最为适宜的饮料柔性线设计理念。对于大多数饮料品类都会用到的加工工艺，比如原辅料的溶解/稀释、调配定容、均质、UHT 杀菌、无菌暂存、CIP 等工艺部分，可以设计成通用平台。而对于某些品类专用的原料加工和中段加工工艺部分，可以设计成可选模块。比如茶萃取设备就是茶饮料专用的原料预处理模块。这样设计饮料柔性线，既能保证足够好的通用性，又能控制总的生产线投资。

因为要通用 80-90% 的饮料品类，对柔性线通用平台部分的兼容性要求是极高的。通用平台部分使用的单机的通用性也要很好，特别是物料的溶解和UHT 杀菌两个单机。

高通用性核心单机之一：

真空混料机
饮料行业会用到各种特性迥异的原料，溶解条件千差万别。有的原料需要中高温才能溶解，有的物料又需要低温溶解；有的原料需要高剪切才能溶解，有的原料要求柔和的搅拌；有的原料剪切易起泡，需要配合一定的负压来防止起泡；有的原料混入空气易氧化，需要在一定真空度下密闭溶解。

利乐的真空混料机可以满足以上所有的物料溶解需求。利乐真空混料机配备如下核心功能：

真空功能：通过控制罐内真空度，可以实现物料在一定负压下溶解，从而防止物料溶解过程中的空气混入和泡沫的产生。

高剪切功能：可以随意调整剪切强度，通过剪切定子的提升还能切换为非高剪切。

加热和制冷功能：真空混料机罐体夹套内可以通加热或冷却介质，从而实现控温溶解。

以上功能可以随意组合搭配，从而实现几乎所有饮料原料的溶解。

高通用性核心单机之二：

蒸汽直喷及管式一体式 UHT 杀菌机
饮料品类用到的 UHT 杀菌机类型也是多种多样的，板式、管式、蒸汽直喷式、蒸汽浸入式、盘管式、刮板式等等。盘管和刮板式 UHT 杀菌机的应用极少，不建议将其功能整合到通用平台中。即使某些应用需要，也可以按模块来配置。一般板式 UHT 能实现的功能，管式都可兼容。蒸汽浸入和蒸汽直喷式 UHT 对产品的影响十分接近，蒸汽直喷更为节能。所以配备利乐蒸汽直喷和管式一体式 UHT 杀菌机就可以实现很好的热杀菌功能的通用性。而且如果把利乐无菌均质机跟蒸汽直喷和管式一体式 UHT 杀菌机进一步整合还可以实现前均质和无菌后均质两个功能的兼容。

高通用性单机结合柔性生产线设计可以实现通用平台的高通用性。在不需要专用前处理模块的情况下就可以实现 40-50% 饮料品类的通用。主要包含以下饮料品类（具体品类定义请参考国标饮料通则 GB/T 10789）：

以浓缩果汁或原汁为原料的复原果蔬汁、复原果蔬浆、复合果蔬汁（浆）、果蔬汁饮料、果肉（浆）饮料、复合果蔬汁饮料、水果饮料，以咖啡粉或咖啡浓缩液为原料的咖啡饮料、浓咖啡饮料、低咖啡因咖啡饮料、低咖啡因浓咖啡饮料茶饮料，以茶粉或茶浓缩液为主要原料的果汁茶饮料、奶茶饮料、复合茶饮料、其他茶饮料，配置型含乳饮料，果味饮料、茶味饮料、乳味饮料、咖啡味饮料、风味水饮料、其他风味饮料，运动饮料，能量饮料，电解质饮料，营养素饮料，其他特殊用途饮料。

如果在通用平台的基础上增加专用前处理模块，又可以扩展到另外的约 40% 的饮料品类：
植物蛋白饮料，复合蛋白饮料，谷物饮料，草本饮料，以茶叶为原料的茶饮料，以咖啡豆为原料的咖啡饮料，发酵型含乳饮料，发酵果蔬汁饮料，发酵植物蛋白饮料，食用菌饮料。

常见的前处理专用模块：
常见的前处理专用模块有植物奶模块，茶、草本、咖啡萃取模块，发酵模块，和颗粒模块等，可以根据需要配置。

按平台加模块理念设计的饮料柔性线实现了很高的通用化，并且通过模块化控制生产线造价。如果这种设计理念被普遍接受后，生产工厂已经配备了通用平台部分。这条生产线可以随时把产能切换到 40-50% 不需要专用模块的饮料品类，即使是另外 40% 的需要专用前处理模块的品类，也可以在大概半年内把相应专用前处理设备安装到位，从而实现生产线的快速化，帮助企业快速占领热销品类市场。而生产线的中小型化只是根据市场需求的产能选择而已。这样饮料柔性线就实现了基于市场趋势要求的新四化。

饮料柔性生产线的的优势

具备新四化的饮料柔性线具备哪些优势呢？

1. 可生产绝大部分的饮料品类，甚至可以扩展到液态乳品和部分液态的预制食品品类。
2. 单线效率不如专用生产线高，但整个生命周期内的使用效率更高。
3. 单线价格比专用生产线高，但兼容品类多，性价比高。
4. 极大缩短生产线建设及品类转换周期，快速占领市场。

饮料柔性线的用途

具有如上特点的饮料柔性线有哪些适合的应用场景呢？

中试线：

将饮料柔性线设计成 0.5-1 吨/小时的中试线，可用来对绝大部分饮料和液态乳品进行中试。

新品试销线：

将饮料柔性线设计成 1.5-3 吨/小时的新品试销线，可以对绝大部分饮料和液态乳品进行试销售，从而测试新品在销售终端的表现。这样可以快速淘汰表现很差的新品，从而减少后续投入的损失。对于有潜力但仍有缺陷的产品，可以根据销售端和消费者反馈进行改进，再进行试销。直至符合大规模上市的要求。

另外，新品试销线也可以作为电商渠道产品的专用生产线用。

通用生产线：

将饮料柔性线设计成 5-10 吨/小时的通用型生产线。如果一个饮料公司 50% 的产能是这种通用线，可以生产绝大部分的饮料和液态乳品。这意味着可以快速将公司一半的产能转化为旺销产品的生产，从而快速占领市场。

该生产线也非常适合饮料和乳品类产品的专业代工企业，以及做为终端企业的电商专用生产线。

该生产线也将成为未来饮料乳品行业智能制造的硬件部分，结合智能信息系统后将构成完整的智能制造解决方案。

互联网行业是一个发展极其迅速的行业，创造了很多的财富神话。互联网行业的快速发展跟这个行业使用的方法论是息息相关的。大家耳熟能详的是 MVP(Minimum Viable Product) 或 PDCA(Plan, Do, Check, Act)。通过这种方法论可以快速低成本迭代新品，从而实现高速发展。

这种方法论并非互联网行业专属的，其他行业也有使用。但是效果并不像互联网行业那么明显，核心差别就在于 “Do” 对于硬件的要求不同。互联网行业只需要互联网这种公共基础设施就可以进行新品测试了，而饮料乳品行业需要相应的生产线生产出产品才能进行新品试产试销。每种新品对生产线的要求都是不一样的。如果每种新品都建一条专用生产线来测试，那么生产线投资和时间成本是无法承受的。如果选择代工企业的生产线，又往往很难完全满足新品的各种技术要求。这就导致饮料乳品行业使用 PDCA 方法论时的实际执行效果很差。

而饮料柔性线可以完美满足 PDCA 方法论对硬件的要求。一个公司配备一条新品试销线，就可以实现绝大部分新品的试销，并可以根据市场反馈快速更新迭代。对于需要新工艺和新设备的新品，只需要增加相应模块就可以。这种模块的增加一般半年就可以实现。而且可以完全满足新品的技术要求。

这样按 PDCA 的方法论就可快速目低成本的选代饮料乳品类新品，从而实现精益创新。随着AI技术的成熟，如果用新品测试线的数据去训练饮料乳品新品AI预测模型，实现新品成功概率的预测，将会进一步推动精益创新。