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Digitaler Anwendungsfall I der Tabakindustrie: Die traditionelle Industrie verändert sich von Tag zu Tag时间：2023-06-02 作为国民经济的重要组成部分，烟草行业历史悠久，持续风靡。早早受益于自动化的流水线的卷烟生产在近年更是乘着数字化东风，持续提升各流程各环节的智慧化水平。
我国是世界烟叶生产第一大国，烟草种植产区分布很广，从中温带到亚热带地区，均有种植。中国大部分的烟属于烤烟，从烟叶采摘后算起，烤烟的制造需经过初烤、打叶复烤、发酵、配方、制丝、制卷、包装七项工艺，一支香烟才能被出售到消费者的手里。
2018-2022年中国卷烟产量，观研天下
我国烟民数量大致在3.5亿人上下，卷烟年产量也数以万亿支计。在以本文为起始的烟草行业数字化应用系列介绍中，我们将以生产流程为序，依次介绍从烟叶初烤至成品烟完成制造各环节的智慧化用例，供读者参考了解。
一、种植 → 初烤：面向烟农落实的全方位数字化对于整个行业而言，烟叶的种植监测及管理迫切需要更为科学、合理、精准的方法越来越多的烟草种植区已开始以网格化管理方式，构建成体系的“种采烤分”一体化模式，逐步从试点走向推广。我们以云南昭通 “一部手机种好烟”数字化建设体系，推广应用的“香叶智农”及“烟叶动态管理”平台为例在此展开介绍：
>>地块核查智慧化 推行“互联网+烟田量测“，通过AI与无人机照片、视频流结合，利用精准采集的小地块信息自动计算，完成田间种烟地块判别及信息读取，实现烟区可视化、烟田数字化，确保烟叶种植合同“真签实种”、地块“真绑实栽”，攻克了烟叶种植面积核实难题；且为田间估产及合同信用管理提供依据。
>>生产过程规范化 平台的合同网签、地块绑定、信息公示等功能，实现了合同签订无纸化、规范化，种烟地块可视化，信息公示多元化。平台还提供“看政策、学技术、办贷款、找工人”等服务。同时，一线烟技员通过平台实时录入烟用物资、生产培训、投入验收等生产要素，系统自动与合同信息进行比对核验，实现了生产过程在线动态监测与监管。
互助组组长在开展分级指导扫码，中国农网
>>烘烤管控系统化 平台中的“云烘烤”应用，使烟农能实时掌握烤房的烘烤时长、温湿度和运行状态等信息，可以远程调控，确保烘烤工艺落实到位。当烤房运行异常时系统自动报警，帮助烟农及时做出正确应对。此外，烟技员还可以将烟叶的烘烤质量与大数据进行关联分析，对烘烤师技术水平进行量化评估、对烟叶总体质量状况进行判断。
当然，云烘烤的实现前提是烤房的全面电气化，目前全国各地也纷纷进行烤房“煤改电”工程，以达到节能高效目的，并支持后续的数字化升级开展。
“香叶智农”及“烟叶动态管理”平台除种、烤流程外，也涵盖收购、入库过程。依托“互联网+专分散收”平台给烟农赋码并进行定位，实现了烟叶收购全过程可视化，烟叶质量可追溯、可管控。此外，通过“互联网+质量分析”系统对烟叶运输车辆进行在途可视化监管，确保了烟叶运输安全；同时，烟叶入库数据实时自动推送，及时反馈入库质量情况信息。
二、复烤：以云南复烤为例解读复烤与卷烟的协同融合复烤主要是将烟叶从农产品转变为工业生产原料的准备性加工过程，是卷烟制造中对烟叶进行组配设计、精准使用的始发环节。产品质量直接影响着后续烟草制品的质量，尤其是打叶复烤的润叶工序、打叶去梗工序、烤片工序、打包工序等重要加工环节。打叶复烤设备类型多种多样，其生产线是将润叶机、筛砂机、打叶去梗机、复烤机、打包机等主要机型，以及仓式喂料机、刮板喂料机、储柜、皮带输送机、振动输送机等辅助机型集成在一条流水生产线上。
而设备在长时间的运转中难免出现故障甚至意外停机，针对复烤厂进行设备状态监控与预测有必要作用与深远影响。可针对上述机械加装电机大脑传感器，利用SAAS云平台进行设备健康管理与故障预警。
作为“烤好烟”的重要影响环节，精确、精准是烟叶复烤的主要锚准点，正因此，各大复烤厂在各工艺段广泛地进行数字化转型。在此以全球最大的烟叶复烤加工企业——云南烟叶复烤公司（下称“云南复烤”）的部分数字化用例进行介绍： >>全生命周期生产管理数字化协同 2021年起，云南复烤生产管理信息系统项目在保山复烤厂试点运行。系统涵盖了协议计划、质量管理、原烟收储、分选管理、生产加工、成品管理、人员管理、财务对接、物资耗用、统计报表等全业务流程的信息化管控。 生产人员反馈：“系统完成了原烟收储，分选，复烤，成品下线全流程数据采集，部分报表可在系统内自动汇总、计算，提高计算准确性的同时减少了我们的用工人数，降低了生产成本，现在通过扫码自主完成原烟入库，还可以实现烟碱值自动采集、科学制定配方、均质化加工……”
云南：数字化开启烟叶复烤新征程，科技日报
除此外，作为行业中数字化、智慧化的佼佼者，云南复烤也积极开展了包含下述若干应用在内的自动化、智慧化探索：
>>数字化精选、评级，更高效的加工预处理 在烟叶分选环节，保山复烤厂通过使用人机协同环形分选线，形成动态物流输送，静态人工选叶的人机协同模式，根据客户需求按等级进行选后烟叶自动分类及装框，在保证选叶精度、降低烟叶造碎的同时，人均选叶量可由原来的6-7包提高到8-9包，提效近20%。 在烟叶精选环节，对原料物理特性、外观、感观质量构建质量数据库，建立烟叶加工属性分类模型，对不同产地、等级烟叶的加工特性和风格特征进行烟叶原料数字化标定。 此外，专业技术人员对照卷烟工业原料“标样”，对烟叶外观品质精细分类分选，应用“环轨式物流烟叶分选”和人机结合技术，强化烟叶分选质量符合性，满足卷烟配方对原料纯净度和精细化要求。 精选后的烟叶根据配方精准投料原则，利用智能AGV自动导引完成配方原料暂存，再通过配方系统联机AGV，实现自动取框，自动送料至生产线铺叶台前。
保山复烤厂AGV智能小车正在进行下线成品无人搬运自动化作业，中国烟草资讯网
>>自动化精准铺叶上料 针对铺叶摆把环节投料比例控制精度低、配方叶组比例不均衡、劳务用工多、生产管理难度大，机械化、智能化水平低等问题，云南复烤楚雄厂作为我国第一座投产打叶复烤生产线的工厂，通过深入分析铺叶上料环节的操作技术需求进行流程再造： 实现使用机械抓手把烟叶物料从框栏投料到铺叶传送带，保证烟叶投料状态的一致性；在无人状态下利用专用夹爪将烟叶从烟框内抓取到传送带上。夹爪采用插针式结构，加装压力传感器和激光测距仪相结合控制取料量，利用视觉识别系统实时检测筐内烟叶情况，根据检测结果及设置路径相结合，自动计算优化取料路径，达到均匀铺叶的目的。
>>利用图像识别优化叶梗分离工段效率 针对叶梗分离工艺过程中叶片结构指标离线检测存在的设备配套多、耗时长、原料损耗大和结果反馈滞后，阻碍工艺自动化、精细化、智能化控制发展等技术瓶颈，云南复烤历时4年有余，利用可见光提取烟片面积、形状等特征；利用低辐射X光成像技术，提取烟叶中烟梗的形态、大小等特征；建立了叶片结构多指标数字表征方法；集成开发片结构多指标在线无损检测技术及设备。全套指标检测只需5分钟左右，相比以前提高近9倍效率。
打叶复烤叶片结构多指标在线无损检测设备，中国烟草资讯网
该设备一机多能，同时满足叶片结构指标的多维度在线检测，已逐步在行业多家打叶复烤加工企业成果转化应用。
>>数字管控，集成复烤生态服务 在复烤加工环节，保山复烤厂通过“数字管控”服务，根据客户加工方案，自动计算并生成配方摆把策略，通过RFID技术实时跟踪分析各个配方工位投料进度，指导现场投料和配方库出库工作，进一步确保投料配比均匀性，提升均质化加工水平。 通过‘复烤大数据中心’建设，为生产管理人员和工业客户提供数字生态服务，融合“一部手机种好烟”理念，集合最为关键的质量流、工艺流、视频流，建立“数字生态服务”，在手机上实现复烤加工监管实时在线，实现生产数据高效流转，提升客户服务体验。
除此外，在原料运输进厂、片烟包装、烟梗处理等工艺段，云南复烤均提出创新应用。其联手诸多科创企业、烟企、工厂，广泛合作，共同探索与优化工业互联网、大数据等新兴技术在复烤厂的应用。数字化转型带来的降本增效能力在云南复烤的用例中可见一斑，而业内诸位厂家也可效法楷模，在智能制造的大趋势中向前行进。
结语烟草系统作为体系庞大、经济价值可观的产业，一篇推文仅能起一点微弱的管中窥豹效果。2021年以来国家烟草专卖局党组便明确提出实施数字化转型战略，如今已经过两年光景，业内领先企业也纷纷做出亮眼的智慧化成绩，我们将以系列文章对各环节的优秀范例娓娓道来，欢迎关注，让我们一起学习进步，改变智造：） 参考资料 [1] 中国烟民超3亿，中疾控专家揭示吸烟危害及控烟进展：我国目前吸烟人数超过3亿，省级及以上无烟党政机关建成率达96.1%，每日经济新闻 [2] 我国烟标行业分析:卷烟中高端化带动市场价值量提升，观研天下 [3] 云南昭通：数字赋能集点成链，构建烟叶数字化转型新格局，中国农网 [4] 云南：数字化开启烟叶复烤新征程，科技日报 [5] 云南烟叶复烤公司：打造重点品牌卷烟原料的“第一阵地”，中国烟草资讯网 [6] 楚雄复烤厂：打叶复烤铺叶上料专用机器人夹爪设计开发应用取得突破性进展，中国网 [7] 打叶复烤设备保养维护要点探析，《装备维修技术》 [8] 云南烟叶复烤公司成果荣获云南省科学技术奖励，中国烟草资讯网
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