酒鋼的啟示：數字化轉型后上半年虧損9.7億元，卷煙工業企業如何借鑒（下）

2024年10月15日來源：煙草在線作者：張俊英

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三，卷煙工業的數字化轉型升級應該如何優化

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定的問題，投入上億，但效果并不大。

現實中，卷煙生產工藝受到季節影響，是常見的事。每到換季的時候，技術中心就要調整工藝參數，以保證吃味的一致性。

有據可查，某省級中煙云平臺建設費用超千萬，每年云平臺租用費用500萬以上，每年數據庫和云平臺維護費用超百萬。這還不包括各生產廠數字化建設的費用。

數字化建設投入不小，但如何釋放數據價值，如何充分發揮原料的價值，如何提升產品質量并實現穩定，不止是酒鋼宏興數字化需要直面的問題，也是卷煙工業企業數字化需要解決的問題。

智能制造，首要提升的是產品質量，是要造好產品，好產品的標準是工藝參數的提升和穩定，如吃味的提升和穩定，附帶的是減成本降消耗增效率。制造好產品，實現產品結構的提升，才是經濟效益提高的關鍵。

對于卷煙工業企業來說，讓不同等級的煙葉發揮更大的價值，用同樣的煙葉生產更高級的產品，從而提升產品結構，就需要科技創新，需要發揮智能制造的魅力。

為了適應新時代智能制造的發展，2023年10月18日，國家局印發《煙草行業數字化轉型三年行動計劃》，全力推進煙草行業數字化轉型工作。明確：到2025年，以數字化轉型驅動行業深化改革和生產關系變革成效顯著，數字技術與煙草產業深度融合，數字經濟與實體經濟融合成效明顯，數字化在服務行業重大戰略決策、促進實體經濟發展等方面發揮重要作用，成為行業高質量發展的關鍵支撐。

一句話概括：數字化轉型升級，是行業高質量發展的關鍵支撐。

對于卷煙工業企業來說，高質量發展首要的是產品高質量，體現在工藝參數的提升和穩定上。

智能制造的操作層面，工信部電子技術標準化研究院搭建了智能制造成熟度評估平臺，不少的卷煙廠已經完成了智能制造成熟模型中的第三級的達標工作，也有的煙廠職工獲得了智能成熟度評估師資格。

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

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（外部數據、數據模型演進示意圖）

但是，這些基本上和酒鋼宏興煉鐵廠幾年前的數字化改造一樣，很大程度上依然在數據模型階段，智能成熟度的第三級，依據大量的測點，得到大量數據，然后數據擬合，建立數據模型，進行分析，發現規律和趨勢，優化操作和決策。

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如果止于此，我們預測，最終的結局也會和酒鋼宏興一樣，達不到高端制造提高產品質量的目標。要解決這個問題，必須向前走一步，見上圖，挖掘利用工業數字化的大量數據，iAnn工業人工神經網絡建立數學模型，來解決關鍵工序狀態量和工藝量的精準控制問題。

比如，影響卷煙產品質量的核心環節在制絲車間，而真空回潮機又是制絲車間的第一道關鍵工序，煙片回潮的作用是通過加溫加水，使煙片松散回軟、殺蟲、減少青雜氣，利于后續工序的生產。煙片水分和溫度，影響切絲的質量，也影響烘絲、加料加香的作用，對改善卷煙產品質量有重要影響。

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由于真空回潮機像煉鐵高爐一樣，是大黑箱，內部看不見、摸不著，不可測，批次工作時間17-18分鐘，出口測量滯后。再加上不同等級煙葉吸水能力不同，現用的真空回潮機只測量箱體頂部壓力，控制蒸汽閥門的開關，出口煙葉的水分、溫度受來料、蒸汽、水和周邊環境影響波動大，普遍存在加水不足（增加2%左右），而且波動比較大（標偏在1%以上），回透率達不到要求，并且時常會出現干芯、水漬結塊等，這說明，要么過了，要么不足，怎么達到正好？

就像高爐鐵水智能控制一樣，iAnn工業人工神經網絡同樣也能完美處理回潮機這樣的多變量非線性系統。

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

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真空回潮機的操作面板上，呈現的是四條曲線，箱內的水分和溫度，煙葉的水分和溫度，這就是卷煙工業真空回潮的工藝新標準、新標桿。

其原理是：采集真空回潮機外部能夠測量的11個物理量（箱頂壓力，靠近箱體頂部的溫度，來料煙葉溫度、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，運用iAnn工業人工神經網絡，建立數學動態模型，通過仿真訓練，在回潮時間不超過15分鐘的約束下，人工智能AI計算出水分增加最多時的模型，作為參考模型，控制真空回潮機按照參考模型運行，并且通過數學模型（動態和穩態）得到狀態觀測器，將觀測到的狀態量，反饋給全狀態反饋控制器，進行時時動態反饋控制。

因為參考模型不受來料、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，能夠實現最大程度的穩定。不分地域、不分季節、不分批次，真正實現“三個一致”。

工藝量（吃味等）的控制，原理也是一樣。

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智能制造可以看成是高級智能機器人完成的，特殊的大腦（數學模型）指揮手（閥門、儀表等）完成狀態反饋控制。狀態反饋控制是理想的控制，大延遲設備如回潮機、烘絲機等的控制不再是問題，反饋快，輸出波動小，反饋加強，輸出均值等于定值。

真空回潮機用狀態觀測器后，發現了真空回潮機內的蒸汽、水汽、煙葉的狀態變化。水噴入箱內，由于真空，水立刻汽化，隨著壓力升高，水沸點升高，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，煙包內部溫度不超過70度，否則煙葉會發生嚴重的棕化反應，也影響水汽凝結浸入煙葉。

最好的動態平衡，是機內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入煙葉內。這樣既不會出現干芯，也不會出現水漬煙。理論情況下，iAnn工業智能控制系統想讓煙葉加多少水分，就加多少，而且均勻穩定。

為了給煙葉多增濕，不少的煙廠一線技術人員做了很多努力。如改變水噴嘴結構，有的為了多噴水，有的為了將水多轉化成汽。這方面的專利有10多個，但水分增加并不理想，因為水分增加多少是由動態平衡決定的，而不是噴入多少水分和多少蒸汽。

有了iAnn工業人工智能控制系統，類似真空回潮機、松散回潮機、烘絲機、高爐煉鐵、轉爐煉鋼等大延遲、結構復雜、信息不明確的系統，精準控制不再是難題，而且自動智能。

真空回潮實現iAnn智能控制以后，產生的社會效益和經濟效益是巨大的。

首先，真空回潮能夠減少青雜氣、游離堿的揮發、蛋白質的酸化等，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定，解決了老大難問題，給消費者更好的吸食體驗。

真空回潮是高溫高濕環境，煙葉的物理狀態生化狀態，香氣風格、香氣特性、煙氣特性、口感特性都會發生改變，有的改變很大：

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值得一提的是，在香氣風格的變化上，云南和福建清香型煙葉受影響較大。所以，真空回潮加工過程各批次之間的穩定，不同制絲線之間的穩定，不同生產廠之間的穩定，對于現在卷煙工業省級中煙集中管理，各煙廠組織加工來說，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，與總廠所處的長沙市、常德市相距遙遠，地理氣候條件相差很大，如果生產同一牌號同一規格卷煙產品，如何保證品質的一致性，相信是不小的挑戰。

水分標偏降低，意義重大。除了能夠解決多個生產點異地生產的穩定問題，也能夠保證下道工序的入口水分，為松散回潮的精準控制創造了更好的條件。

第二，煙葉水分增加提高出絲率和填充值，能產生巨大的經濟效益。

據研究，有真空回潮的工序比沒有真空回潮的出絲率高0.22%，意味著單箱（5萬支）少用煙葉0.07 kg （以行業單箱平均耗煙葉32 kg計算），年產50萬箱的企業來說，節約煙葉成本112.7萬元（2023年中等煙一價區中檸三C3L收購價，32.2元/kg）。

如果真空回潮增加4%的水分，出絲率保守估計也會增加0.22%，煙葉成本節約也會很可觀。

據文獻研究成果，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度和口感。在緊實度不變的情況下，填充值增加，說明降低了煙葉用量。

按照上面的數據，煙絲水分增加1%，單箱填充值增加1408cm3（一中支煙體積3.9cm3，長84毫米，直徑7.7毫米），年產50萬箱的企業，年節約370萬元。如果水分增加4%，年節約煙葉成本1488萬元。

如果按多生產的卷煙產生的效益可就多了，水分增加1%，年50萬箱規模的煙廠多生產3610箱，按2022年商業平均單條價格151元計算，就是1.36億元，水分增加4%，意味著給工商企業帶來5.44億元的產值。

卷煙制造的關鍵工序數控化，就像鋼鐵關鍵工序的數控化一樣，能夠使工藝參數達到新高度，制造出高端產品，一定會給消費者帶來精致、講究、體面、高貴的高附加值體驗。不管高端卷煙產品加香技術有多少概念，最終會回歸到卷煙制造技術本身，回歸到香煙本質。

關鍵核心技術是國之重器。2018年7月13日中央財經委員會第二次會議，習總書記強調：關鍵核心技術是國之重器，對推動我國經濟高質量發展、保障國家安全都具有十分重要的意義。不論是舉國推動的“互聯網+”，還是中國智能制造，數字化轉型，核心目標就是要形成自有關鍵技術。

中國科學院院士、計算機專家倪光南說：“大數據之類的新技術，國外也沒有太成熟的經驗，大家都在摸索發展之中，我們有更多應用場景、應用機會、更多的人投入，所以不要因為過去我們傳統產業的落后，這個差距比較難彌補，經歷這新一輪的科技革命，我相信我們抓住這個機遇，在大數據這類應用方面，中國完全可能在世界上和發達國家同臺競技。”

人工神經網絡Ann在處理語言、圖像信息方面的運用，已經很普遍。抖音等自媒體平臺運用的卷積神經網絡就是其中的一種，通過圖像和語言，給我們打開了新的世界。但在工業數據處理的應用方面，國內外幾乎沒有。iAnn工業人工神經網絡2023年國內權威機構查新世界首次。科技日報近日報道，中國人工智能協會科學成果鑒定為：工業測量數據挖掘方面達到國際先進水平。