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王德吉（1975-），博士后、博士生導(dǎo)師、首席培訓(xùn)師。主要從事互聯(lián)網(wǎng)+、網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)4.0研究，全國煙草行業(yè)勞動模范，全國煙草行業(yè)優(yōu)秀教師。兼中科院、清華大學(xué)、西安交大、湖南農(nóng)大研究生導(dǎo)師，國家工程實驗室、國家標委會、中科協(xié)、IFAC、IAENG 、Siemens等專家。先后在微軟、微陽研究院、中科院從事客座研究，掛職肥東縣副縣長從事科研應(yīng)用普及，主持省部級“數(shù)字工廠”等重大專項1項和企業(yè)項目16項，參與國家重大項目“機器人”“先進制造”“制造業(yè)信息化”3項。獲省部級科技獎10項，省部級教學(xué)獎50項。發(fā)表論文64篇，其中SCI、EI檢索25篇。申報發(fā)明專利15項，獲發(fā)明專利9項，實用新型15項，獲軟件著作權(quán)12項，著作7本。

自從德國提出“工業(yè)4.0”概念，我國政府也在2015年5月8日發(fā)布的《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃中首次強調(diào)把“智能制造”作為我國制造業(yè)發(fā)展的主攻方向，將智能化生產(chǎn)技術(shù)列為重要研究內(nèi)容，希望通過政府主導(dǎo)，企業(yè)和科研院所合作實施，大力促進智能制造的發(fā)展。新形勢下，為貫徹落實《中國制造2025》及“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，各煙草企業(yè)紛紛行動起來，在煙機產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)過程智能化等方面開展積極探索。但對于中國煙草來說，雖然經(jīng)過多年的發(fā)展和努力，初步實現(xiàn)了工廠的自動化，但按照智能化工廠的要求，還存在很多薄弱環(huán)節(jié)和亟需突破的瓶頸。本刊記者特別采訪煙草行業(yè)知名專家王德吉博士，請他解讀煙草行業(yè)智能制造之路所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展重點。

《自動化博覽》：請介紹一下煙草行業(yè)“智能制造”涉及的范圍？國家對于煙草行業(yè)“智能制造”的未來發(fā)展有何規(guī)劃？

王德吉：2015年，工信部批準了46個智能制造試點示范項目和94個智能制造專項，發(fā)布了國家智能制造標準體系建設(shè)指南（2015版），分類并持續(xù)推進流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、智能制造新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能服務(wù)等六方面試點。對于煙草行業(yè)來說，從煙機設(shè)備的制造到煙葉的種植、煙葉的復(fù)烤、煙絲的加工、煙支的卷制等，這些流程均涉及到智能制造的技術(shù)。比如智能制造系統(tǒng)架構(gòu)中的儀器儀表、物資溯源、可編程控制器（PLC）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）、MES系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)等，都在煙草行業(yè)里廣泛應(yīng)用。可以說中國“智能制造”里涵蓋的內(nèi)容在煙草行業(yè)都會涉及。目前煙草行業(yè)的農(nóng)、工、商、貿(mào)、管各個領(lǐng)域初步實現(xiàn)了卷煙產(chǎn)品開發(fā)客服化，生產(chǎn)過程自動化，管理決策信息化，物流輸送自動化，最終實現(xiàn)決策智能化。煙草行業(yè)智能制造的“智能”還處于Smart的層次，智能制造系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析的能力，能夠準確執(zhí)行指令，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)反饋；行業(yè)智能制造的趨勢是真正實現(xiàn)“Intelligent”，要求制造系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主決策，不斷優(yōu)化。

國家煙草專賣局提出要堅韌不拔加大科技創(chuàng)新的力度，實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。卷煙生產(chǎn)向數(shù)字化、信息化、智能化的邁進，正是這一要求的集中體現(xiàn)。在卷煙智能制造的金字塔中，智能產(chǎn)品與智能服務(wù)可以幫助煙草企業(yè)帶來卷煙商業(yè)模式的創(chuàng)新；智能裝備、智能產(chǎn)線、智能車間到智慧工廠，可以幫助卷煙企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)模式的創(chuàng)新；智能研發(fā)、智能管理、智能物流與供應(yīng)鏈則可以幫助煙草企業(yè)實現(xiàn)運營模式的創(chuàng)新；而智能決策則可以幫助煙草企業(yè)實現(xiàn)科學(xué)決策。煙草企業(yè)在漸進式、理性地推進這十項智能技術(shù)的應(yīng)用。

從Smart到Intelligent，雖然中國卷煙企業(yè)任重而道遠，但毫無疑問，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，《中國制造2025》戰(zhàn)略的實施，必將引領(lǐng)卷煙企業(yè)發(fā)展模式的革新，對于中國的卷煙企業(yè)來說，轉(zhuǎn)型已是必然選擇。

《自動化博覽》：請您描繪一下對于煙草生產(chǎn)過程智能化（智能工廠）未來發(fā)展的設(shè)想？

王德吉：未來煙草智能工廠應(yīng)是生產(chǎn)過程高度自動化、透明化、可視化、精益化，輔以精準的在線產(chǎn)品檢測系統(tǒng)，能夠通過質(zhì)量檢驗和分析實時調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程控制參數(shù)，生產(chǎn)物流與生產(chǎn)過程融為一體，根據(jù)庫存情況智能調(diào)節(jié)生產(chǎn)進度，組成一個自適應(yīng)、反饋靈敏、可靠性強、可信賴的智能制造生態(tài)系統(tǒng)。工廠的車間之間的數(shù)據(jù)流動暢通、透明，智能化的首要前提就是定量化，量化的前提就是數(shù)字化，所以未來智能工廠是基于信息高速公路高度發(fā)達下的工廠。同時未來煙草智能工廠更進一步的發(fā)展是智慧工廠，與消費者的聯(lián)系更為密切，將消費行為數(shù)據(jù)化，通過大數(shù)據(jù)分析為產(chǎn)品配方提供指引，這也是所有智能工廠努力的方向。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)。煙草企業(yè)已初步實現(xiàn)了上述五大核心業(yè)務(wù)。要實現(xiàn)真正智能工廠，還需要實現(xiàn)五個化：需求定制化、設(shè)計大數(shù)據(jù)化、生產(chǎn)智能化、物流智慧化、產(chǎn)品可追溯化。通過五個化把產(chǎn)品、設(shè)備、客戶、數(shù)據(jù)、生產(chǎn)者集成起來，通過網(wǎng)絡(luò)形成超級大腦“信息物理系統(tǒng)CPS”，實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，我們離智能制造會越來越近。

《自動化博覽》：您認為與其他行業(yè)相比，煙草行業(yè)的智能制造發(fā)展具有哪些獨特之處？

王德吉：煙草行業(yè)早在2000年就開始了信息化與工業(yè)化的兩化融合，在智能制造領(lǐng)域進行著積極探索，其中玉溪卷煙廠剛剛通過了工信部“兩化融合”管理體系的現(xiàn)場評估審核，為全行業(yè)在智能領(lǐng)域積累了寶貴經(jīng)驗，而且行業(yè)的裝備水平基本與發(fā)達國家處于同一水平，這為煙草行業(yè)率先邁入智能制造奠定了基礎(chǔ)。與其它行業(yè)相比，煙草行業(yè)智能制造有如下特點。

第一，卷煙生產(chǎn)過程的復(fù)雜性要求企業(yè)進行數(shù)字工廠仿真設(shè)計。煙草工業(yè)是典型的流程制造工業(yè)，生產(chǎn)過程為連續(xù)生產(chǎn)或較長一段時間連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)，原材料通過一系列連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)和物理變化得到要求的產(chǎn)品，生產(chǎn)過程連續(xù)短間斷，其機理復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息量大、處理難度高，對管理控制的協(xié)調(diào)性、實時性、可靠性要求較高。因此，卷煙企業(yè)很早就開始了數(shù)字仿真研究。

第二，煙草專賣體制推動了數(shù)字煙草工程，推動了數(shù)字煙廠對各類管理軟件融合。所謂“數(shù)字煙草”，就是將貫穿煙草行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的各個環(huán)節(jié)、各個流程復(fù)雜多變的煙草信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢粤炕臄?shù)據(jù)，通過數(shù)字分析，為各企業(yè)乃至整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供決策依據(jù)。煙草企業(yè)從20世紀80年代就進行了管理信息系統(tǒng)（如MRPⅡ、ERP、MES、SCM等）融合研究。

第三，卷煙生產(chǎn)計劃優(yōu)化需要通過智能仿真來實現(xiàn)。由于整個卷煙生產(chǎn)流程非常復(fù)雜，在分組加工的條件下，作業(yè)計劃制定需要考慮煙絲銜接、貯絲柜煙絲存量、生產(chǎn)次序的安排、各種貯柜的調(diào)度以及工藝參數(shù)和工作條件等眾多因素。在線計算機方法并不能很好地解決許多突發(fā)事件，特別是新型號、新品種的產(chǎn)品生產(chǎn)需要重新制定計劃，而人工的生產(chǎn)調(diào)度依賴于調(diào)度人的調(diào)度經(jīng)驗以及風(fēng)險最小化的調(diào)度策略，這種調(diào)度顯然不能夠達到利益最大化，而且實際生產(chǎn)隨機情況很多，純粹依靠經(jīng)驗難免出現(xiàn)錯誤。其弊端在于經(jīng)常造成生產(chǎn)線上各工序間的物料流動不均衡：一方面某些工序出現(xiàn)物料“堵塞”現(xiàn)象；與此同時，另外一些工序又處于“空間”狀態(tài)，致使生產(chǎn)線上有關(guān)設(shè)備處于待機或停機狀態(tài)，不僅影響了卷煙生產(chǎn)線的生產(chǎn)率，而且也降低了設(shè)備的利用率。為了解決以上問題，通過智能算法對其進行工藝參數(shù)優(yōu)化仿真，通過仿真模擬整個生產(chǎn)過程，這不僅能確定工藝參數(shù)制定的合理性程度，還能預(yù)測異常事件發(fā)生時對整個計劃執(zhí)行的影響程度，進而采取相應(yīng)的措施來保證生產(chǎn)的效率。

第四，煙機專賣使得煙機制造企業(yè)，能夠建立統(tǒng)一的智能開放研發(fā)平臺，能夠多方協(xié)同研發(fā)，能夠進行虛擬設(shè)計和驗證。

綜上所述，煙草行業(yè)由于專賣制度，整個行業(yè)能夠集中力量進行智能工廠研究及應(yīng)用，率先實現(xiàn)對卷煙的物質(zhì)形態(tài)和制造過程模擬和可視化，實現(xiàn)對卷煙生產(chǎn)方案預(yù)測、評價和優(yōu)化，簡化產(chǎn)品測試實驗的過程，縮短新產(chǎn)品上市周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

《自動化博覽》：當(dāng)前，我國煙草生產(chǎn)過程智能化的發(fā)展現(xiàn)狀如何？近年來取得了哪些成果？

王德吉：煙草行業(yè)的硬件條件和技術(shù)儲備、人才培養(yǎng)在全國制造業(yè)中處于領(lǐng)先水平，在自動化、信息化系統(tǒng)運用方面也有很多成熟的實踐項目和經(jīng)驗，特別是煙草行業(yè)全國一體化的整體架構(gòu)，順暢有效的指令和信息傳遞系統(tǒng)等，都構(gòu)成了智能化工廠建設(shè)的堅實基礎(chǔ)。煙草企業(yè)在整個卷煙供應(yīng)鏈的角度上，積極打造“智慧工廠”，在實現(xiàn)人、機、產(chǎn)品之間無障礙交流的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化企業(yè)價值鏈，朝著“資源最優(yōu)利用、產(chǎn)品依客戶需求生產(chǎn)、效益最大化”的目標穩(wěn)步邁進。

其一，行業(yè)專注智能制絲生產(chǎn)線的研究，建成了一批集低碳環(huán)保節(jié)能、食品安全標準、數(shù)字化可追溯、全程主動防御及歐盟安全標準于一身的煙絲智能生產(chǎn)線，這種智能生產(chǎn)線加工精細、流程簡捷、工藝獨特，實現(xiàn)了卷煙生產(chǎn)的系統(tǒng)化、柔性化和智能化。煙絲智能生產(chǎn)線具體體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）智能多線加工。受種植環(huán)境影響，不同產(chǎn)區(qū)的煙葉特征也各有差異，傳統(tǒng)的單一生產(chǎn)線對各種原料一直保持“來者不拒”的加工工藝，但同時也扼殺了不同原料的獨特個性。 智能生產(chǎn)線采用智能多線加工技術(shù)，為不同原料定制加工模式，消除了以往單線生產(chǎn)模式帶來的質(zhì)量波動，真正讓進入工藝配方的煙葉特性得到最大程度的發(fā)揮。

（2）智能加香加料。以往單系統(tǒng)、單工序添加的方式容易導(dǎo)致煙絲品質(zhì)不穩(wěn)定，智能生產(chǎn)線所獨有的三大優(yōu)勢，有效保證了煙絲料香施加均勻一致。一是采用多工序添加，使加香加料更加均勻穩(wěn)定。二是采用國際物流標準識別系統(tǒng)，讓每個保溫輸料罐都有了自己的“身份證”，使其移動和輸料實現(xiàn)了全程可追溯。三是采用雙系統(tǒng)加香加料設(shè)備，解決了單系統(tǒng)設(shè)備在更換產(chǎn)品時牌號易混淆、清罐不及時、雜物有殘留等弊病，有效消除了加香加料過程中的不可控因素。

（3）智能激光選葉。智能生產(chǎn)線在行業(yè)首次啟用激光選葉技術(shù)，從光譜、形狀、顏色等角度選葉，“片片精選”達到了食品級的生產(chǎn)標準。

（4）智能九式烘絲。以前對于不同品種、不同品質(zhì)的烘絲處理都是“一鍋燴”，導(dǎo)致煙絲處理有好有壞，而智能生產(chǎn)線引進九模式烘絲機，創(chuàng)造性地將烘絲模式“由1變9”，為每一種煙絲定制個性化烘絲加工模式，并通過二段式低溫輕處理，最大程度保留煙草本香，去除雜氣，確保煙氣更醇和。同時智能生產(chǎn)線還引進了全球處理溫度最低、體積最小的氣流式低溫處理烘絲機，將煙絲處理溫度由常規(guī)設(shè)備的230℃降至160℃，較好地保留了煙絲的有用物質(zhì)。

（5）智能分貯醇化。智能生產(chǎn)線采用全過程恒溫恒濕控制，在不同工序之間保持煙絲隨時貯存在最佳溫濕度環(huán)境中，使煙絲在每個工藝環(huán)節(jié)都得到充分醇化，保證養(yǎng)分平衡，吸收均衡。此外，該生產(chǎn)線還對成品煙絲采用進口木箱密封分箱存放，煙絲箱采用激光導(dǎo)引智能小車實現(xiàn)配送。

其二，行業(yè)深入研究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，鼓勵企業(yè)利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)對企業(yè)進行智能管控，打造 “智慧工廠”，持續(xù)提升決策能力、管理水平從粗放走向精益。

在卷煙生產(chǎn)過程中，構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的生產(chǎn)績效測量分析平臺，通過對設(shè)備綜合效率、質(zhì)量指數(shù)、庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)、生產(chǎn)物耗指數(shù)四大指標進行多層級、多維度分析，對涉及生產(chǎn)運營管理的海量數(shù)據(jù)進行梳理，從中分析出生產(chǎn)短板，并以此為依據(jù)實現(xiàn)對生產(chǎn)短板的快速、精確定位，促進企業(yè)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)上的低耗。以O(shè)EE（設(shè)備綜合效率）指標為例。在OEE分析平臺上，從全年來看，該指標可以查看哪一天的效率最低，也可以從時間維度切換到區(qū)域維度；查看卷接機與包裝機的OEE對比，再查看卷接機的計劃性停機損失率；還可以從卷接機的計劃性停機損失率向上查找到整個生產(chǎn)區(qū)域的計劃性停機損失率，真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的全方位、多角度、立體式分析。大數(shù)據(jù)分析意味著企業(yè)能夠從這些新的數(shù)據(jù)中獲取新的洞察力，并將其與已知業(yè)務(wù)的各個細節(jié)相融合。大數(shù)據(jù)分析的本質(zhì)其實是通過智能化實現(xiàn)企業(yè)管理的精益化，而這也正是“智慧工廠”所追求的目標。

其三，行業(yè)在流通領(lǐng)域積極采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，初步實現(xiàn)了可知、可控，物流管理更精準、更高效、更科學(xué)，各級安全管控能力更強，大大提高了卷煙物流配送服務(wù)質(zhì)量水平。

建立了關(guān)鍵節(jié)點可控、運作協(xié)同、質(zhì)量可溯的行業(yè)電子商務(wù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)供應(yīng)鏈管理的精益化，提高行業(yè)資源的最優(yōu)配置、降低行業(yè)的經(jīng)濟成本和時間成本，大幅度提高物流系統(tǒng)運作效率，提升經(jīng)營效益。

《自動化博覽》：您認為當(dāng)前煙草行業(yè)智能制造發(fā)展面臨著哪些挑戰(zhàn)？亟待解決或改進的關(guān)鍵問題有哪些?

王德吉：對于中國煙草來說，雖然經(jīng)過多年的發(fā)展和努力，初步實現(xiàn)了工廠的自動化和智能化，但按照智能化工廠的要求，還存在很多薄弱環(huán)節(jié)和亟需突破的瓶頸。從智能化工廠的必要條件來說，目前行業(yè)在以下幾方面仍需要努力：

一是全面感知系統(tǒng)不完善。目前部分卷煙智能倉儲系統(tǒng)只能識別卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)時間、貨位等簡單信息，無法進行進一步統(tǒng)計和分析應(yīng)用，對于專賣防偽等領(lǐng)域不具備完整的應(yīng)用價值，無法滿足智能化工廠的信息要求。

二是互通互聯(lián)尚未實現(xiàn)。各省市煙草工商企業(yè)建立的物流系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等無法達到信息共享、數(shù)據(jù)互聯(lián)的水平，必要的數(shù)據(jù)交換不實時，準確性無從驗證。這使得省級工商企業(yè)之間、煙草行業(yè)與輔材供應(yīng)商之間的完整供應(yīng)鏈的互通互聯(lián)遠未實現(xiàn)。

三是智能應(yīng)用水平較低。這體現(xiàn)在國家局需要的工商數(shù)據(jù)一定程度上依賴各省級工商企業(yè)人工填報，無法實時收集、管控，并且由人工上報的數(shù)據(jù)不可避免面臨人為修改的風(fēng)險。目前的數(shù)據(jù)收集不全面、不統(tǒng)一、不實時，造成行業(yè)對數(shù)據(jù)的智能化分析和處理不夠。對于已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)，也面臨著數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)滯后、對海量數(shù)據(jù)不能充分使用等問題。

四是還沒有達到全行業(yè)規(guī)模化運作。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，需要把行業(yè)內(nèi)所有的人、財、物都貼上信息標簽，實時識別和管控，才能實現(xiàn)整體運營的規(guī)模優(yōu)勢。而現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用還停留在物流、倉儲等領(lǐng)域，在煙葉物流、卷煙生產(chǎn)物流、工商一體化物流等方面的應(yīng)用仍需進一步探索。

五是還未出現(xiàn)廣泛適用的智能化工廠建設(shè)模式。目前，一些卷煙工廠實施的基于RFID（射頻識別）的倉儲物流、部分3D可視化等，都是零星的、區(qū)域性的智能化，還未達到整體化的智能生產(chǎn)管理水平。

當(dāng)然除了以上五點，長遠看來，應(yīng)該加強大數(shù)據(jù)研究，建立智能工廠模型、參數(shù)優(yōu)化等。煙草行業(yè)正在全行業(yè)推進精益管理，將智能制造與精益管理有機結(jié)合起來，從提高效率與效益入手，緊緊聯(lián)系實際情況開展工作，加大人才的培養(yǎng)與儲備，立足長遠，讓智能制造在生產(chǎn)領(lǐng)域真正發(fā)揮出作用，有序推進，因地制宜，在實施智能制造的過程中，重視與鼓勵技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變機制，激發(fā)企業(yè)內(nèi)生活力，釋放員工的潛能，掌握核心技術(shù)，提高核心競爭力。

《自動化博覽》：您認為要實現(xiàn)煙草生產(chǎn)過程智能化急需哪些創(chuàng)新或突破？發(fā)展重點有哪些？

王德吉：行業(yè)工業(yè)企業(yè)需要全面了解、深入研究智能化工廠技術(shù)，搭建與之相適應(yīng)的系統(tǒng)平臺的整體框架和結(jié)構(gòu)，將傳感設(shè)備、嵌入式分析系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)和通信設(shè)施通過云端平臺整合在一起，形成一個智能化網(wǎng)絡(luò)，使人、機、服務(wù)三方面之間能夠互聯(lián)，共享信息，從而代替過去傳統(tǒng)的固定式流水線作業(yè)模式，使智能化生產(chǎn)成為可能。

只要行業(yè)做好整體策劃，通過全體員工的積極探索，選擇合適的試點項目，充分利用大數(shù)據(jù)、云計算的現(xiàn)代技術(shù)和工具，積累經(jīng)驗后總結(jié)推廣，把原有的設(shè)備自動化向工廠智能化、省際互聯(lián)、行業(yè)互通發(fā)展，直至形成從煙葉種植、卷煙生產(chǎn)、成品銷售的實物流和生產(chǎn)計劃、銷售信息、客戶反饋、貨款結(jié)算的信息流完整融合，就能夠建設(shè)一個全國范圍、更廣意義上的煙草智能化網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建中國煙草核心競爭力。

摘自《自動化博覽》2016年6月刊