三，卷煙工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)應(yīng)該如何優(yōu)化

前車之鑒，后事之師。

有坊間傳聞，某卷煙品牌為了解決吃味穩(wěn)定的問(wèn)題，投入上億，但效果并不大。

現(xiàn)實(shí)中，卷煙生產(chǎn)工藝受到季節(jié)影響，是常見(jiàn)的事。每到換季的時(shí)候，技術(shù)中心就要調(diào)整工藝參數(shù)，以保證吃味的一致性。

有據(jù)可查，某省級(jí)中煙云平臺(tái)建設(shè)費(fèi)用超千萬(wàn)，每年云平臺(tái)租用費(fèi)用500萬(wàn)以上，每年數(shù)據(jù)庫(kù)和云平臺(tái)維護(hù)費(fèi)用超百萬(wàn)。這還不包括各生產(chǎn)廠數(shù)字化建設(shè)的費(fèi)用。

數(shù)字化建設(shè)投入不小，但如何釋放數(shù)據(jù)價(jià)值，如何充分發(fā)揮原料的價(jià)值，如何提升產(chǎn)品質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，不止是酒鋼宏興數(shù)字化需要直面的問(wèn)題，也是卷煙工業(yè)企業(yè)數(shù)字化需要解決的問(wèn)題。

智能制造，首要提升的是產(chǎn)品質(zhì)量，是要造好產(chǎn)品，好產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)是工藝參數(shù)的提升和穩(wěn)定，如吃味的提升和穩(wěn)定，附帶的是減成本降消耗增效率。制造好產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的提升，才是經(jīng)濟(jì)效益提高的關(guān)鍵。

對(duì)于卷煙工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，讓不同等級(jí)的煙葉發(fā)揮更大的價(jià)值，用同樣的煙葉生產(chǎn)更高級(jí)的產(chǎn)品，從而提升產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，就需要科技創(chuàng)新，需要發(fā)揮智能制造的魅力。

為了適應(yīng)新時(shí)代智能制造的發(fā)展，2023年10月18日，國(guó)家局印發(fā)《煙草行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型三年行動(dòng)計(jì)劃》，全力推進(jìn)煙草行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。明確：到2025年，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)行業(yè)深化改革和生產(chǎn)關(guān)系變革成效顯著，數(shù)字技術(shù)與煙草產(chǎn)業(yè)深度融合，數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合成效明顯，數(shù)字化在服務(wù)行業(yè)重大戰(zhàn)略決策、促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用，成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

一句話概括：數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，是行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

對(duì)于卷煙工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，高質(zhì)量發(fā)展首要的是產(chǎn)品高質(zhì)量，體現(xiàn)在工藝參數(shù)的提升和穩(wěn)定上。

智能制造的操作層面，工信部電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院搭建了智能制造成熟度評(píng)估平臺(tái)，不少的卷煙廠已經(jīng)完成了智能制造成熟模型中的第三級(jí)的達(dá)標(biāo)工作，也有的煙廠職工獲得了智能成熟度評(píng)估師資格。

我們也看到了漂亮的高大上的中控室，看到了各種數(shù)據(jù)的集成和分析，也看到了BI系統(tǒng)、數(shù)字孿生技術(shù)給我們帶來(lái)的管理和控制上的便利，提高了設(shè)備故障的診斷率和維修效率，也極大地提高了生產(chǎn)效率和管理效率，降低了成本和能源消耗。

（外部數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型演進(jìn)示意圖）

但是，這些基本上和酒鋼宏興煉鐵廠幾年前的數(shù)字化改造一樣，很大程度上依然在數(shù)據(jù)模型階段，智能成熟度的第三級(jí)，依據(jù)大量的測(cè)點(diǎn)，得到大量數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)擬合，建立數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和趨勢(shì)，優(yōu)化操作和決策。

如果止于此，我們預(yù)測(cè)，最終的結(jié)局也會(huì)和酒鋼宏興一樣，達(dá)不到高端制造提高產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須向前走一步，見(jiàn)上圖，挖掘利用工業(yè)數(shù)字化的大量數(shù)據(jù)，iAnn工業(yè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)學(xué)模型，來(lái)解決關(guān)鍵工序狀態(tài)量和工藝量的精準(zhǔn)控制問(wèn)題。

比如，影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)在制絲車間，而真空回潮機(jī)又是制絲車間的第一道關(guān)鍵工序，煙片回潮的作用是通過(guò)加溫加水，使煙片松散回軟、殺蟲、減少青雜氣，利于后續(xù)工序的生產(chǎn)。煙片水分和溫度，影響切絲的質(zhì)量，也影響烘絲、加料加香的作用，對(duì)改善卷煙產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。

由于真空回潮機(jī)像煉鐵高爐一樣，是大黑箱，內(nèi)部看不見(jiàn)、摸不著，不可測(cè)，批次工作時(shí)間17-18分鐘，出口測(cè)量滯后。再加上不同等級(jí)煙葉吸水能力不同，現(xiàn)用的真空回潮機(jī)只測(cè)量箱體頂部壓力，控制蒸汽閥門的開(kāi)關(guān)，出口煙葉的水分、溫度受來(lái)料、蒸汽、水和周邊環(huán)境影響波動(dòng)大，普遍存在加水不足（增加2%左右），而且波動(dòng)比較大（標(biāo)偏在1%以上），回透率達(dá)不到要求，并且時(shí)常會(huì)出現(xiàn)干芯、水漬結(jié)塊等，這說(shuō)明，要么過(guò)了，要么不足，怎么達(dá)到正好？

就像高爐鐵水智能控制一樣，iAnn工業(yè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣也能完美處理回潮機(jī)這樣的多變量非線性系統(tǒng)。

通過(guò)在兩家煙廠的試驗(yàn)證明，通過(guò)在某卷煙廠的試驗(yàn)，出口水分由增加2%到增加6%，標(biāo)偏由1控制在0.5以內(nèi)，包芯溫度不超過(guò)70度，沒(méi)有水漬煙，回透率99%以上，并且保證了煙葉吃味不變。

真空回潮機(jī)的操作面板上，呈現(xiàn)的是四條曲線，箱內(nèi)的水分和溫度，煙葉的水分和溫度，這就是卷煙工業(yè)真空回潮的工藝新標(biāo)準(zhǔn)、新標(biāo)桿。

其原理是：采集真空回潮機(jī)外部能夠測(cè)量的11個(gè)物理量（箱頂壓力，靠近箱體頂部的溫度，來(lái)料煙葉溫度、水分、重量，室溫，噴水閥噴出的水溫、流量，噴汽閥噴出的蒸汽溫度、壓力、流量）作為輸入，輸出是煙片的溫度和水分，運(yùn)用iAnn工業(yè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)模型，通過(guò)仿真訓(xùn)練，在回潮時(shí)間不超過(guò)15分鐘的約束下，人工智能AI計(jì)算出水分增加最多時(shí)的模型，作為參考模型，控制真空回潮機(jī)按照參考模型運(yùn)行，并且通過(guò)數(shù)學(xué)模型（動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)）得到狀態(tài)觀測(cè)器，將觀測(cè)到的狀態(tài)量，反饋給全狀態(tài)反饋控制器，進(jìn)行時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋控制。

因?yàn)閰⒖寄Ｐ筒皇軄?lái)料、室溫、蒸汽、噴水等因素的影響，出口煙葉水分、溫度也不受影響，再加上反饋積分控制，能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的穩(wěn)定。不分地域、不分季節(jié)、不分批次，真正實(shí)現(xiàn)“三個(gè)一致”。

工藝量（吃味等）的控制，原理也是一樣。

智能制造可以看成是高級(jí)智能機(jī)器人完成的，特殊的大腦（數(shù)學(xué)模型）指揮手（閥門、儀表等）完成狀態(tài)反饋控制。狀態(tài)反饋控制是理想的控制，大延遲設(shè)備如回潮機(jī)、烘絲機(jī)等的控制不再是問(wèn)題，反饋快，輸出波動(dòng)小，反饋加強(qiáng)，輸出均值等于定值。

真空回潮機(jī)用狀態(tài)觀測(cè)器后，發(fā)現(xiàn)了真空回潮機(jī)內(nèi)的蒸汽、水汽、煙葉的狀態(tài)變化。水噴入箱內(nèi)，由于真空，水立刻汽化，隨著壓力升高，水沸點(diǎn)升高，需要蒸汽噴入提高溫度，讓噴入的水完全汽化。噴入的蒸汽要適量，保證水完全汽化的前提下，煙包內(nèi)部溫度不超過(guò)70度，否則煙葉會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的棕化反應(yīng)，也影響水汽凝結(jié)浸入煙葉。

最好的動(dòng)態(tài)平衡，是機(jī)內(nèi)上部的汽化速度與下部的液化速度匹配，噴入的水和蒸汽都能進(jìn)入煙葉內(nèi)。這樣既不會(huì)出現(xiàn)干芯，也不會(huì)出現(xiàn)水漬煙。理論情況下，iAnn工業(yè)智能控制系統(tǒng)想讓煙葉加多少水分，就加多少，而且均勻穩(wěn)定。

為了給煙葉多增濕，不少的煙廠一線技術(shù)人員做了很多努力。如改變水噴嘴結(jié)構(gòu)，有的為了多噴水，有的為了將水多轉(zhuǎn)化成汽。這方面的專利有10多個(gè)，但水分增加并不理想，因?yàn)樗衷黾佣嗌偈怯蓜?dòng)態(tài)平衡決定的，而不是噴入多少水分和多少蒸汽。

有了iAnn工業(yè)人工智能控制系統(tǒng)，類似真空回潮機(jī)、松散回潮機(jī)、烘絲機(jī)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼等大延遲、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息不明確的系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制不再是難題，而且自動(dòng)智能。

真空回潮實(shí)現(xiàn)iAnn智能控制以后，產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。

首先，真空回潮能夠減少青雜氣、游離堿的揮發(fā)、蛋白質(zhì)的酸化等，iAnn智能控制能夠在最大程度上改善煙葉、煙絲的吃味并保持穩(wěn)定，解決了老大難問(wèn)題，給消費(fèi)者更好的吸食體驗(yàn)。

真空回潮是高溫高濕環(huán)境，煙葉的物理狀態(tài) 生化狀態(tài)，香氣風(fēng)格、香氣特性、煙氣特性、口感特性都會(huì)發(fā)生改變，有的改變很大：

值得一提的是，在香氣風(fēng)格的變化上，云南和福建清香型煙葉受影響較大。所以，真空回潮加工過(guò)程各批次之間的穩(wěn)定，不同制絲線之間的穩(wěn)定，不同生產(chǎn)廠之間的穩(wěn)定，對(duì)于現(xiàn)在卷煙工業(yè)省級(jí)中煙集中管理，各煙廠組織加工來(lái)說(shuō)，非常重要。比如，湖南中煙下屬的吳忠卷煙廠、四平卷煙廠，分處寧夏和吉林，與總廠所處的長(zhǎng)沙市、常德市相距遙遠(yuǎn)，地理氣候條件相差很大，如果生產(chǎn)同一牌號(hào)同一規(guī)格卷煙產(chǎn)品，如何保證品質(zhì)的一致性，相信是不小的挑戰(zhàn)。

水分標(biāo)偏降低，意義重大。除了能夠解決多個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)異地生產(chǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題，也能夠保證下道工序的入口水分，為松散回潮的精準(zhǔn)控制創(chuàng)造了更好的條件。

第二，煙葉水分增加提高出絲率和填充值，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)研究，有真空回潮的工序比沒(méi)有真空回潮的出絲率高0.22%，意味著單箱（5萬(wàn)支）少用煙葉0.07 kg （以行業(yè)單箱平均耗煙葉32 kg計(jì)算），年產(chǎn)50萬(wàn)箱的企業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)約煙葉成本112.7萬(wàn)元（2023年中等煙一價(jià)區(qū)中檸三C3L收購(gòu)價(jià)，32.2元/kg）。

如果真空回潮增加4%的水分，出絲率保守估計(jì)也會(huì)增加0.22%，煙葉成本節(jié)約也會(huì)很可觀。

據(jù)文獻(xiàn)研究成果，煙絲水分每增加1%，填充值增加0.044cm3/g，填充值直接影響卷煙的緊實(shí)度和口感。在緊實(shí)度不變的情況下，填充值增加，說(shuō)明降低了煙葉用量。

按照上面的數(shù)據(jù)，煙絲水分增加1%，單箱填充值增加1408cm3（一中支煙體積3.9cm3，長(zhǎng)84毫米，直徑7.7毫米），年產(chǎn)50萬(wàn)箱的企業(yè)，年節(jié)約370萬(wàn)元。如果水分增加4%，年節(jié)約煙葉成本1488萬(wàn)元。

如果按多生產(chǎn)的卷煙產(chǎn)生的效益可就多了，水分增加1%，年50萬(wàn)箱規(guī)模的煙廠多生產(chǎn)3610箱，按2022年商業(yè)平均單條價(jià)格151元計(jì)算，就是1.36億元，水分增加4%，意味著給工商企業(yè)帶來(lái)5.44億元的產(chǎn)值。

卷煙制造的關(guān)鍵工序數(shù)控化，就像鋼鐵關(guān)鍵工序的數(shù)控化一樣，能夠使工藝參數(shù)達(dá)到新高度，制造出高端產(chǎn)品，一定會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)精致、講究、體面、高貴的高附加值體驗(yàn)。不管高端卷煙產(chǎn)品加香技術(shù)有多少概念，最終會(huì)回歸到卷煙制造技術(shù)本身，回歸到香煙本質(zhì)。

關(guān)鍵核心技術(shù)是國(guó)之重器。2018年7月13日中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第二次會(huì)議，習(xí)總書記強(qiáng)調(diào)：關(guān)鍵核心技術(shù)是國(guó)之重器，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、保障國(guó)家安全都具有十分重要的意義。不論是舉國(guó)推動(dòng)的“互聯(lián)網(wǎng)+”，還是中國(guó)智能制造，數(shù)字化轉(zhuǎn)型，核心目標(biāo)就是要形成自有關(guān)鍵技術(shù)。

中國(guó)科學(xué)院院士、計(jì)算機(jī)專家倪光南說(shuō)：“大數(shù)據(jù)之類的新技術(shù)，國(guó)外也沒(méi)有太成熟的經(jīng)驗(yàn)，大家都在摸索發(fā)展之中，我們有更多應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用機(jī)會(huì)、更多的人投入，所以不要因?yàn)檫^(guò)去我們傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的落后，這個(gè)差距比較難彌補(bǔ)，經(jīng)歷這新一輪的科技革命，我相信我們抓住這個(gè)機(jī)遇，在大數(shù)據(jù)這類應(yīng)用方面，中國(guó)完全可能在世界上和發(fā)達(dá)國(guó)家同臺(tái)競(jìng)技。”

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Ann在處理語(yǔ)言、圖像信息方面的運(yùn)用，已經(jīng)很普遍。抖音等自媒體平臺(tái)運(yùn)用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是其中的一種，通過(guò)圖像和語(yǔ)言，給我們打開(kāi)了新的世界。但在工業(yè)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外幾乎沒(méi)有。iAnn工業(yè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2023年國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)查新世界首次。科技日?qǐng)?bào)近日?qǐng)?bào)道，中國(guó)人工智能協(xié)會(huì)科學(xué)成果鑒定為：工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)挖掘方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

人工智能，給人類插上了飛翔的翅膀，能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)去不敢想不敢干的事情。第四次工業(yè)革命的浪潮，給了中國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了彎道超車的機(jī)會(huì)，正如倪院士說(shuō)的那樣，我們完全可以憑借國(guó)際領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)向中高端價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)型，中國(guó)制造大有希望，中國(guó)卷煙工業(yè)制造大有希望。

相關(guān)新聞：

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參考文件：

2015年5月8日，國(guó)務(wù)院《關(guān)于印發(fā)中國(guó)制造2025的通知》

2017年11月19日，國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》

2017年11月20日，國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于創(chuàng)建“中國(guó)制造2025”國(guó)家級(jí)示范區(qū)的通知》

2018年7月13日，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第二次會(huì)議

2021年9月，《制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖》工信部中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院

2021年11月17日，《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》工信部

2021年12月21日，《 “十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》工信部等八部門

2022年09月23日，《智能制造試點(diǎn)示范行動(dòng)實(shí)施方案》工信部等四部委

2022 年 11 月，《中國(guó)智能制造發(fā)展研究報(bào)告能力成熟度》工信部中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院

2023年2月，中共中央 國(guó)務(wù)院印發(fā)《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》

2023年12月28日，《關(guān)于加快傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見(jiàn)》工信部等八部門

參考文獻(xiàn)：

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2，《中國(guó)煙草學(xué)報(bào)》2019年第4期“煙葉真空回潮的建模與控制”作者：郝玉山

3，《煙草科技》2011年第3期（總第284期）“真空回潮工序?qū)緹煙熑~感官質(zhì)量的影響”