饲料生产智能化管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及饲料生产智能技术，特别是一种饲料生产智能化管理系统。


背景技术：

2.传统的饲料生产工厂，物流配送、仓储管理、生产管理到质量监控，各个环节都是单一的管理模式，并没有全线化智能管理。
3.在物流配送环节，一般都是采用各个工厂既定记录方式，入厂时，车辆停留地磅上，司机到需要与门卫对接业务办理，通过门卫手工在erp系统中录入信息后，方可离开，出厂时司机需携带业务单据交给门卫进行人工验证车辆重量是否相符，有无超差等，那么该过程中，存在以下问题：
4.（1）过磅效率低下，期间司机几乎都需要下车，与门卫进行业务沟通办理相关手续；
5.（2）门卫操作繁琐，需在erp系统中录入车牌、重量、选择业务单据等；
6.（3）重量超差人工核对，门卫依据发货单据人工核对是否超差，极易出错。
7.在仓储管理环节，对仓储管理过程中的原料采购入库、原料生产投料、产品生产入库、产品销售发货，除了仓库管理人员进行人工登记，也只是通过简单的仓库管理系统进行登记；
8.在生产和质量管理方面，惯常也是依赖于人工操作，容易出现物料窜仓、选仓或用料出错，或者出现缺料的情况，生产效率已经不能满足现在的要求，生产成本也不能满足现在的生产要求，更甚至是质和量都达不到现在社会对饲料质量的各方面管控要求。
9.目前的饲料生产企业，都没有从原料进厂到产品出厂全过程智能化管理的工厂。因此，为了提升全过程控制能力，可以建立一套实现生产过程控制标准化、产品质量控制标准化的生产管理系统。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的提供一种饲料生产智能化管理系统，可以从原料进厂到产品出厂全过程智能化管理，运用信息化手段，利用自动化设备结合工控技术，通过生产关键数据流在各系统间无缝对接，能实现全业务在线、数据驱动、自动运营、提升管理效率、大幅降低生产成本，有效对生产过程/质量控制/业务处理进行自动化控制。
11.本实用新型的技术方案如下：
12.饲料生产智能化管理系统，包括物流管理子系统、仓储管理子系统、生产控制子系统、质量管控子系统，其中：
13.所述物流管理子系统，设置有与erp3.0系统（erp，即enterprise resource planning，企业资源计划）集成的无人过磅系统和匹配的出入通道、自动识别摄像设备、显示屏幕；出入通道的出入口处均布置有自动识别摄像设备，自动识别摄像设备用于对进出车辆进行录像、拍照，无人过磅系统设置于出入通道的地面，显示屏幕安装于各通道的出入
business suit））、fbc系统（fusion business cloud，融合业务云）、pcs系统（process control system，过程控制系统的缩写），其中：生产相关的数据均集成在ebs系统，所有工作流在fbc系统中处理，可在fbc系统查询、呈现数据处理结果，pcs系统集成自动化统一管理数据、通讯和组态。
29.对于物流管理子系统的进一步设计包括有：
30.所述物流管理子系统还设置有开票自助机和原料收货自助机，开票自助机布置于通道入口和卸货/装货点之间的销售业务通道上，原料收货自助机布置于通道入口和卸货/装货点之间的原料业务通道上。
31.在销售业务通道上，通过自动识别摄像设备已获取的车牌号，开票自助机根据车牌号和绑定的业务，自助完成开票打印流程，随后根据显示屏幕的指引信息等待进行装货。
32.在原料业务通道上，对经过车牌号识别的车辆经过原料收货自助机时，可以通过送货验证码进行验证，随后通过工作人员观看物料是否存在发霉、结块等质量异常，再根据显示屏幕的指引信息等待进行卸货。
33.对于仓储管理子系统的进一步设计包括有：
34.所述货位按照仓库需求划分为不同大小的货位，其中，最小货位的宽度是一个托盘的宽度，最小货位用于单独存放一个物料的一个批次，使用完成后再使用下一个批次。
35.对于生产控制子系统的进一步设计包括有：
36.所述饲料配制单元和饲料成型单元还配置有油脂自动出入库子单元，根据配制、成型工艺的需要选择喷涂油脂。
37.所述油脂自动出入库单元包括称重传感器、称重仪表、触屏，称重传感器安装于储油罐下方，在储油罐现场安装用于显示储油罐当前重量的称重仪表，称重仪表和触屏相连，触屏用于选择或者录入过磅单号、油罐编号等信息；进一步的，所述储油罐的进出油控制阀均采用气动阀；进油时由现场安装的油罐管理系统控制所有气动阀，出油时由中控系统控制所有气动阀。
38.所述油脂自动出入库单元与ebs系统集成，ebs系统根据进出油记录自动出入库。
39.所述自动套袋机的包装速度500-600包/小时，包装范围为20kg、25kg、40kg、50kg袋装产品。进一步的，所述自动套袋机采用的包装袋表面有喷码印刷的标签信息。
40.对于质量管控子系统的进一步设计包括有：
41.所述数字微波湿度传感器采用陶瓷面板设计，具有耐磨的特点。
42.对于中控系统的进一步设计包括有：
43.所述饲料生产智能化管理系统还设置有数据分析子系统，所述数据分析子系统包括用于采集各种设备参数的适配器，通过适配器采集数据在中控系统或iot系统里按一定规则进行自动计算、自动生成报表。
44.所述中控系统还通过网络与使用终端连接，使用终端包括pc、工位看板、手机等。
45.本实用新型的有益效果如下：
46.本实用新型对于物料进出厂、出入库的路线、行程都布局有相应的管理设备，物料、车辆、业务所有关联信息全程被记录，在饲料的生产环节，又配置有对应的自动化生产设备和质量管理设备，iot系统、ebs系统、fbc系统、pcs系统实现无缝集成，生产关键数据流在各系统间无缝对接，并对数据进行分析，在现场大屏、工位看板、pc网页、手机app进行呈
现运用和管理，本实用新型形成的生产管理平台，可充分实现智能化管理系统，促进生产管理水平大幅提升，完全解决了解决各子系统互相独立无法有效支持生产管理提升问题。
附图说明
47.图1为本实用新型的系统布局结构框架图。
48.图2为本实用新型物流管理子系统的销售业务通道和原料业务通道的布置示意图。
49.图3为本实用新型仓储管理子系统的货位示意图。
50.图4为本实用新型生产控制子系统按作业流程的布局示意图。
51.其中，附图标记为：1、物流管理子系统，11、无人过磅系统，12、自动识别摄像设备，13、开票自助机，14、原料收货自助机，2、仓储管理子系统，21货位，22、地埋标签；3、生产控制子系统，31、饲料配制单元，311、投料控制子单元，312、配方饲料自动化混料器，313、粉碎子单元，314、超微粉碎子单元，32、饲料成型单元，321、膨化制粒子单元，322、烘干子单元，323、冷却子单元，324、筛分子单元，33、饲料包装入库单元，331、打包秤，332、自动套袋子单元，333、自动缝包机，334、自动喷码机，335、自动码垛系统，34、油脂自动出入库子单元，4、质量管控子系统。
具体实施方式
52.实施例1
53.如图1所示，饲料生产智能化管理系统配置有物流管理子系统1、仓储管理子系统2、生产控制子系统3和质量管控子系统4。其中：
54.所述物流管理子系统1，设置有与erp3.0系统集成的无人过磅系统11和匹配的出入通道、自动识别摄像设备12、显示屏幕；出入通道的出入口处均布置有自动识别摄像设备12，自动识别摄像设备12用于对进出车辆进行录像、拍照，无人过磅系统11设置于出入通道的地面，显示屏幕安装于各通道的出入口处。
55.erp3.0系统的采购订单、销售发货信息传递给无人过磅系统11，无人过磅系统11将磅单对应的业务类型进行绑定；无人过磅系统11从车辆进入开始进行车辆磅单管理，车辆每次过磅都会生成一个磅单记录，磅单回传erp3.0系统后进行排队；通过自动识别摄像设备12自动识别车牌号，同时无人过磅系统11自动称取车辆重量，车牌号、车辆重量同时被记录到erp3.0系统；各车辆通过显示屏幕显示的车辆排队信息，司机按车辆排队信息进行有序排队与等待，可以得到相应的指引。
56.传统的地磅均是各工厂自行管理，不存在跨公司管理地磅的情况。但是，随着业务发展与变化，会需要出现一个园区多家工厂的业务情况，虽然可以通过园区的信息化系统进行处理，但是依然须由门卫在车辆过磅前就确定车辆的归属关系，将业务在对应工厂进行制单管理，而物流司机有时并不知道自己具体为哪家公司服务，因此线下沟通成本高、处理过程复杂。通过物流管理子系统1进行智能化网络协同应用管理后，通过自动识别车辆为哪个工厂进行业务办理，系统自动将车辆分配到对应工厂，车辆出厂时可自动判断业务类型与重量，业务归属关系由系统自动分配，无需人员手工处理，且确保每个独立工厂信息化数据实时准确、实现车辆物流管理网络化的协同应用，大大提高园区物流管理水平。
57.所述仓储管理子系统2，配置有用于存放物料的货位21、用于搬运货物的叉车和托盘。其中：按照存储物料的需要设计有若干货位21，货位21前均加装地埋标签22，通过无感自动识别货位21，自动完成出入库业务，实现现场货位21精细化管理；托盘上安装有rfid卡片，使托盘具备数字化拓展能力，每个托盘存放物料名称、批次、供应商、数量、日期等都记录在库，数据及时准确；每台叉车均安装有平板电脑、读卡器和天线，叉车工在日常业务操作时由系统自动完成数据读取与传输，所有数据可及时记录入数据库，大大提高数据准确性与及时性。
58.通过仓储管理子系统2的智能化管理，可以完全改变以往依靠库管员手工操作的模式，对仓储管理过程中的原料采购入库、原料生产投料、产品生产入库、产品销售发货、库内货位21移动等业务场景实现库存物资实时出入库自动化管理方式，货位21、批次精准管理，为后续仓储完全进行无人化管理奠定基础。
59.库存管理过程中的业务数据均由现场工作设备实时采集，业务数据实时生成、实时上传，系统中看到的业务数据均是现场实时数据，方便公司各层级人员实施掌握公司库存情况，快速进行业务响应。
60.所述生产控制子系统3，按工艺流程分为饲料配制单元31、饲料成型单元32、饲料包装入库单元33，其中：
61.所述饲料配制单元31，按照饲料配置顺序依次设置的投料控制子单元311、配方饲料自动化混料器312、粉碎子单元313、超微粉碎子单元314，同时配置有对应的自动输送子单元；
62.所述饲料成型单元32，按照饲料成型顺序依次设置的膨化制粒子单元321、烘干子单元322、冷却子单元323、筛分子单元324，同时配置有对应的自动输送子单元；
63.所述饲料包装入库单元33，按照包装入库的顺序依次设置有打包秤331（自动称重）、自动套袋子单元332、自动缝包机333、自动喷码机334（喷产品规格、日期）、自动码垛系统335（自动将产品放在托盘上），同时配置有对应的输送设备和配置有wms系统（智能仓储管理系统）的叉车。相对于传统包装入库，取消了人工称重、人工套袋、人工将有产品信息的标签缝合在包装袋上的步骤，完全自动化操作，包装完成后，包装袋上直接印刷有饲料的相关信息，规格/日期则直接喷码在包装袋外表面，整个过程以机械设备取代人工，可提高生产效率，降低人工成本；采用自动码垛机，可以减少工作人员，大大实现降低劳动强度。
64.所述生产控制子系统3可按照生产计划任务实现拉动式生产，由中控系统控制饲料配制单元31、饲料成型单元32、饲料包装入库单元33启动和停止；
65.通过实施上述设计的生产控制子系统3后，可实现的改变如下：
66.第一，生产计划自动转化为一次配料订单、二次配料订单，配料订单检查并释放后自动拉动各工段；
67.第二，生产任务执行前，系统自动检查物料匹配情况，根据配方自动选仓，确保用料正确；
68.第三，自动创建生产请求，检查任务的生产条件，满足则自动创建混合任务进行生产；
69.第四，配料仓设置安全库存，低于安全库存自动生成粉碎仓到配料仓任务并自动执行，各料仓物料重量实现实时显示。
70.通过生产控制子系统3实现的系统自动控制取代人工操作，可有效防止物料窜仓，实现防错，保证质量，任务自动生成防止缺料，提升效率。同时，可以大量减少操作人员，甚至无人化管理。
71.所述质量管控子系统4，包括数据采集设备和检测设备，配置在生产控制子系统3的各个环节，具体如下：
72.所述投料控制单元配置有投料口显示屏和流量秤，均由中控系统控制；投料口显示屏安装于对应的投料口处，流量称安装于投料口后端；中控系统根据配料任务自动对标目标重量、自动修正配料参数、自动统计配料精度。
73.所述粉碎子单元313主要采用粉碎机，粉碎机配置有自动取样器、筛分装置和自动破筛检测装置，自动取样器安装于粉碎机出口处，自动取样器与筛分装置连接，筛分装置通过管路与自动破筛检测装置连接，自动检测装置与中控系统连接。检测过程为：自动取样器将粉碎后的物料取到筛分装置，筛分装置对物料进行筛分，筛分后筛上物通过安装管路自动流入破筛检测装置自动判断是否存在破筛；检测结果通过中控系统的显示界面实时显示，破筛自动报警。
74.所述超微粉碎子单元314主要采用超微粉碎机，超微粉碎机配置有在线颗粒度检测设备和现场控制器，在线颗粒度检测设备安装于超微粉碎机的绞龙出口处，现场控制器与在线颗粒度检测设备连接，现场控制器由中控系统控制；所述在线颗粒度检测设备包括检测主机、取样绞龙、取样旁通管、颗粒度检测探头，取样绞龙与取样旁通管连接，颗粒度检测探头与检测主机连接，颗粒度检测探头包括激光源和高速相机。例如，用于测量过80目(180
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m)的物料通过率，检测过程为：取样时，中控系统控制取样绞龙定时打开，取样绞龙打开时物料通过取样旁通管进入待检区，待检区内的物料通过压缩空气（压力》0.5bar）加速进入检测区，在检测区通过激光衍射检测10~165
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m物料颗粒（大颗粒激光反射信号强，形成强光斑信号；小颗粒激光反射信号弱，形成弱光圈信号）、高速相机检测107~5000
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m物料颗粒（综合测量大颗粒的投影面积，粒径，计算大颗粒的等圆形状面积），系统自动统计颗粒的等效圆面积，自动计算粉碎细度。中控系统的显示界面实时显示检测结果，设定颗粒度的目标值和上下限值，超标则自动报警，通过自动调整分级轮转速控制物料系统在设定范围（超过目标值上限，细度太高，自动减小分级轮转速；低于目标值下限，细度不够，自动增大分级轮转速）。
75.所述烘干子单元322、冷却子单元323分别主要采用烘干机和冷却器，烘干机和冷却器均配置有数字微波湿度传感器，数字微波湿度传感器安装于烘干子单元322、冷却子单元323中物料流经过的固定位置处；所述数字微波湿度传感器采用陶瓷面板设计，具有耐磨的特点。
76.所述中控系统控制生产控制子系统3、质量管控子系统4、数据分析子系统的各设备工作启停和相应工作指标的调整。
77.当出现生产异常时，可通过设置起始时间，调整回放速度，可视化地回溯历史生产场景，结合产品产量分析、给料分析、生产回放、材料消耗分析等专业应用，可实现生产管理数字化回放，可视化地回溯当时生产场景，从而精准定位异常发生的时间点和关键设备，以及相互关联、相互影响的生产设备，发现并总结问题，持续进行生产过程改善。
78.实施例2
79.在实施例1的基础上，所述饲料生产智能化管理系统配置有iot系统，所述饲料生产智能化管理系统中的主要设备接入iot系统，所述主要设备至少包括粉碎子单元313、超微粉碎子单元314、膨化制粒子单元321、烘干子单元322、冷却子单元323。通过iot系统，可以对相应设备的数据进行计算、统计、分析、提炼、呈现等。
80.进一步地，所述中控系统、iot系统与ebs系统（集成生产相关的数据）、pcs系统（集成自动化统一管理数据、通讯和组态）高度集成。
81.进一步地，ebs系统与fbc系统（集中处理所有工作流，可查询、呈现数据处理结果高度集成。
82.实施例3
83.在实施例1或2的基础上，对于物流管理子系统1的进一步设计包括有：
84.所述物流管理子系统1还设置有开票自助机13和原料收货自助机14，开票自助机13布置于通道入口和卸货/装货点之间的销售业务通道上，原料收货自助机14布置于通道入口和卸货/装货点之间的原料业务通道上。
85.在销售业务通道上，通过自动识别摄像设备12已获取的车牌号，开票自助机13根据车牌号和绑定的业务，自助完成开票打印流程，随后根据显示屏幕的指引信息等待进行装货。
86.在原料业务通道上，对经过车牌号识别的车辆经过原料收货自助机14时，可以通过送货验证码进行验证，随后通过感官检验，再根据显示屏幕的指引信息等待进行卸货。
87.当车辆完成装卸货业务后，通过车牌号识别自动过磅时，系统自动按办理的业务进行重量校验，未超差车辆通过校验直接出厂，发现超差车辆，系统会发出报警，再由相关部门确认是否允许出厂。
88.因此，物流管理子系统1结合开票自助机13、原料收货自助机14，可有效提高物流自动化管理水平，将问题解决在出厂之前，解决现场车辆无需管理问题。
89.实施例4
90.在实施例1-3中任一基础上，对于仓储管理子系统2的进一步设计包括有：所述货位21按照仓库需求划分为不同大小的货位21，其中，最小货位21的宽度是一个托盘的宽度。
91.饲料产品属于食品链条中的一个重要环节，必须符合严格的安全管理，生产现场落实了严格的批次、状态、货位21、有效期等一系列管理。一般仓库现场均是大货位21管理，一个货位21可以存放几十上百个托盘，多个不同的物料与批次，通过标识牌进行物料精细化管理，主要依靠叉车工与库管员的配合实现库存管控。但是通过将原有的大货位21划分为小货位21，每个小货位21单独存放一个物料的一个批次，使用完成后再使用下一个批次。
92.结合每个托盘上的rfid标签，入库时记录每个托盘上存放的物料、生产或入库日期、批次号、状态、有效期等关键信息，在出库业务时系统自动按规则进行货位21推荐，叉车工按照系统推荐进行物料出库业务。
93.因此，通过智能化的仓储管理子系统2，可以细化管理每个托盘的货物什么时候进行出入库，发给哪个客户，每个货位21有多少托盘、每个托盘有多少现有量，都有精确统计。
94.实施例5
95.在实施例1-4任一结构的基础上，对于生产控制子系统3，所述饲料配制单元31和饲料成型单元32还配置有油脂自动出入库子单元34，根据配制、成型工艺的需要选择喷涂
油脂。
96.所述油脂自动出入库单元包括称重传感器、称重仪表、触屏。
97.具体的，本实施例中，可以在每个储油罐下的支脚下方安装称重传感器实现自动称重，比如：一个储油罐下安装四只传感器；在储油罐现场安装称重仪表，显示每个储油罐的当前重量；在储油罐现场安装触屏电脑，在电脑上选择或者录入过磅单号、油罐编号等信息；将所有进出油控制阀全部采用气动阀。
98.进油时由现场安装的油罐管理系统控制所有气动阀，出油时由中控系统控制所有气动阀，油罐管理系统与中控系统实现集成。
99.通过油脂自动出入库单元的控制管理：油脂从车辆进厂、进油、出厂以及油脂的入库、出库、盘点、清仓，所有的数据均可以通过系统自动采集和处理，做到油脂出入库管理的及时性和准确性。
100.所述油脂自动出入库单元与ebs系统集成，ebs系统根据进出油记录自动出入库，提高账务处理及时性，保障实物流与账务流的一致性。进行盘点时，通过ebs系统至少每三个月清仓盘点一次。油罐用空之后，原料保管复核清仓盘点数据，可自动提交“库存损耗”账户别名审批流程。
101.通过油罐管理系统和中控系统控制油脂自动出入库单元，可以实现按日、按班、油罐、油品品名等在进销存报表统计，ebs从中控系统获取数据后进行报表展示。
102.实施例6
103.在实施例1-5任一结构的基础上，对于生产控制子系统3：
104.针对膨化制粒子单元321，主要包括膨化机和制粒机，特别设计有一键启动管理模式，具体实施过程：
105.第一步：按配方进行工艺参数建模，包括产品对应模板孔径、蒸汽/水添加量，调质器加蒸汽/水延时时间，喂料频率/切刀频率分阶段调整值，调质物料停留时间、旁通进料后稳定时间等；
106.第二步：验证及优化建模参数，跟踪一键启动过程参数变化，确认设备运行状态、旁通切换等，确认开机后产品质量是否达到要求，优化参数直到质量/效率达到设定目标；
107.第三步：固化各项工艺参数，将各项参数进行固化，产品配方关联工艺号，计划自动匹配工艺号，同类产品快速复制验证。
108.针对自动套袋机，其包装速度为500-600包/小时，包装范围为20kg、25kg、40kg、50kg袋装产品，通过自动套袋机可实现自动取袋、自动套袋自动化。
109.同时，取消独立纸质标签，将标签信息直接印刷在包装袋上，原纸质标签上的生产日期/产品规格通过导入自动喷码机334，生产时直接在包装袋上喷码。通过自动包装系统的导入和取消成品独立标签，可有效降低现场工人劳动强度，导入前一条包装线至少需要1人，导入后1人可负责3条包装线。
110.对于膨化后烘干过程，在线检测产品水分、中控系统界面实时显示监测结果。测量方案为非标定读数空气中为0，水中为100，针对不同的品种，通过人工测量数据和系统自动测量数据计算该品种标定系数，将标定系数录入检测系统。其检测过程为：数字微波湿度传感器辐射极低功率的电磁微波场，物料通过传感器的陶瓷表面；由于偶极效应，水分子的共振频率随水分含量的变化而变化，这些变化被电磁微波场探测到；按照“初始单位”进行测
量产生一个非标定值，通过模拟量（4-20ma）信号发送到中控系统；中控系统通过标定系数（标定系数=化验室实测值/非标定值）进行校准，计算出精确的读数。结果：生产相同品种的产品时，系统会自动调用对应的标定系数，实现自动精准测量；中控系统的显示界面实时显示检测结果；中控系统设置有物料水分上限值、下限值，超限自动报警；超过目标值上限自动增大烘干温度，低于目标值下限自动减小烘干温度。
111.实施例7
112.在实施例1-6任一结构的基础上，所述iot系统还通过网络与使用终端连接，使用终端包括pc、工位看板、手机等。
113.所述iot系统还设置有生产员工绩效考评单元，生产员工绩效考评单元与员工手机app连接。所述iot系统可以实时提取一线生产运行数据，实时对标质量、成本、效率和各岗位绩效指标达成，通过现场操作屏、app和pc网页等方式自动推送到岗位员工、生产班长、车间主任、生产经理，做到异常及时提醒、快速纠偏和改善，为管理提供实时、精准依据，促进质量、成本、效率指标达成。确定员工绩效评价内容和标准，通过数据自动采集、自动对标，系统自动计算员工绩效考评结果，通过手机app每日自动推送绩效评价结果到员工。
114.实施例8
115.在实施例1-7任一结构的基础上，所述饲料生产智能化管理系统还设置有数据分析子系统。
116.所述数据分析子系统包括用于采集各种设备参数的适配器，适配器与中控系统或iot系统连接，通过适配器采集数据在中控系统或iot系统里按一定规则进行自动计算、自动生成报表。
117.适配器采集的设备包括电能表、蒸汽流量计、流量积算仪、流量秤、传感器、各主机设备等等。
118.中控系统配置的各种系统，能记录生产过程物料信息、物料流向、物料生产时间、生产产线等信息，能把采集数据自动计算并输出报表，同时，也会把数据分享给iot系统。
119.本管理系统通过采集到的相应数据，记录产品生产的整个过程，实现了生产过程的数字化重现。
120.在生产过程中的记录包括：01、大料投料记录，02、粉碎作业记录，03、大料配料记录，04、小料配料记录，05、中控作业记录，06、超微作业记录，07、膨化作业记录，08、烘干喷涂记录，09、冷却器运行记录，10、包装作业记录。
121.在生产过程中的生产管理报表包括：01、峰平谷电耗分析表；02、班组对标表；03、生产批能耗统计表。
122.在生产过程中的配件使用记录包括：01、锤片使用记录表；02、超微粉碎机配件使用记录表；03、膨化机配件使用记录表。
123.可见，生产过程记录可自动生成、生产管理报表自动输出、配件使用记录自动统计。