漫溯至珠江源頭， 穿行過烏蒙山脈， 智能制造的熱潮正在紅云紅河集團曲靖卷煙廠奔涌，其技術令人驕傲，其成績令人驚嘆。面對高質量發展的時代脈動，不回避挑戰、不局限當下、不閉門造車，“曲煙智造”不僅是對現實發展的革新，更是對未來發展的探索。哪些是引領潮流的技術亮點？哪些是值得學習借鑒的業界標桿？哪些已躋身科技競爭的前沿尖端？現專訪國家級信息化專家周劍，解讀曲煙制造的“智慧密碼”和其蘊含的重要意義。

“數字孿生” 世界級領先

在您看來，當前曲煙的智能制造在輕工業范疇內處于什么水平？

輕工業是一個很大的范疇，不同行業的特點也不一樣，總體而言，曲煙的智能制造水平已經處在第一梯隊，某些技術已實現超越引領。尤其在生產制造管控領域， 曲煙更是走在國內最前列，其亮點工作如基于C P S的制絲松散回潮均質化智能控制系統，即是當前世界范圍內智能制造領域最為核心前沿的“數字孿生”技術在國內的實現與應用，這項創新在世界煙草行業也是首屈一指。

“數字孿生”如何定義？為什么這項技術在智能制造領域具有核心價值？

數字孿生形式就是匯聚分散在各個封閉組織內的數據，利用人工智能技術從歷史數據中發掘機理和規律，讓真實世界的設備映射到數字世界。現在很多行業或企業都在專注于解決于裝備設備數字化、網絡化、智能化問題，但是在未來，更重要的可能是解決數字孿生問題。

構建數字孿生系統不止是改造設備本身，而是要在生產線車間外對設備進行全鏡像全仿真，通過數字孿生建立數字虛體，去映射整套物理實體。有了“孿生”的數字系統之后，就可以很好地解決設備設施之間互聯互通和柔性化管控問題，高效解決制造資源之間開放協作問題。如果直接以物理設備作為橋梁接口，直接對接設備共享或高度柔性化操作是很難的，但在數字的世界里，一切都將變為可能。

從我國各個行業智能制造和工業互聯網水平來看，我們認為數字孿生底層的工藝設備至關重要，但同時這也是一個核心技術難點。實際上，“德國工業4.0”強調解決工廠底層全面數字化問題，就是要實現數字孿生。

曲煙作為卷煙工業企業， 它的數字孿生技術有哪些特點？解決了哪些現實問題？

曲煙在制絲環節部分實現數字孿生是一項了不起的技術突破，他們的做法在行業內非常領先且務實，主要作用是提高了品控能力。生產管控環節在我國一直都是短板難題，就算在國際上，相比研發而言，品控也是數字化較慢的領域。

原來我們認為，通過高度自動化、盡量減少人為干預，就能夠提高品控水平；后來日本人又提出在一定自動化程度上加強管理措施，但這些方法在煙草制絲等一些特殊領域始終難以奏效。

現在曲煙通過數字孿生的手段，解決了這個問題。他們在制絲的必要環節加裝了非常多的傳感器，對原料狀態擁有更多信息感知。根據這些感知的反饋，在控制過程中增加更有針對性的柔性控制，實現前端不同原料進入后，后端即可做出不同反應和控制。

這種高柔性控制由于太過復雜，不能依靠純粹機械設備完成，一般的數字控制又缺乏精度，數字孿生的出現就是為了解決類似“柔性化”“復雜性”等難題。只要檢測點、感知點采集的信息足夠精密豐富，數字孿生就可以實現無論前端來料處于什么狀態、產生什么變化，后端都可以精準控制， 破解產品質量進一步提升的難題。

我之所以認為曲煙制絲線的數字孿生值得肯定，就是因為它構建的數字孿生模型對現實物理世界的表達能力很強，的確能夠解決一些復雜問題。曲煙現在高水平的品控能力，數字孿生貢獻了很多力量。

　　厚積篤行 路徑性開拓

　　您之前談到，制絲環節是卷煙產品品控的“特殊領域”，它的信息化控制難在哪里？

因為煙草制絲環節是對來自不同產區、不同品質煙葉的精細加工，煙葉作為一種農產品，它的生物性狀復雜多變難以控制。為什么我們的紡織業在兩化融合過程中也很“難受”，就是因為不同產地的棉花性狀差異明顯，難以控制，煙草行業也在面對同樣的問題。

在制絲過程中煙葉的各種參數劇烈變化，如果前端原料進入時檢測不夠精細，后端工藝控制就很困難，這種復雜度導致制絲工藝無法實現完全規律化的自動控制。因此，在曲煙構建制絲線松散回潮數字孿生之前，全世界都沒有哪家設備廠商在這個領域有重大突破。

曲煙是如何構建制絲線數字孿生的？

對于曲煙而言，他們很早就在制絲過程中遇到難題，但在當時缺乏有效的解決方法。長期以來，曲煙一直秉承著“生產前端處理得越精細，后端就越可控，品控效果就越好”的理念，數字化手段出現之后，他們就開始設想能不能在前端環節加裝傳感器，以提高數字化的柔性水平，進而提升后端控制的精確性。

在實踐探索過程中，曲煙基于自身生產場景，積累了豐富的經驗數據，他們的技術人員精通業務，在信息化方面則積極通過借助國內科研機構的“外腦”協同合作，經過幾年來持之以恒不懈努力，最終讓這項前沿技術從構想變為現實。

其實回頭來看，此前國內智能制造的普遍模式是通過信息化手段推動智能管控、智能供應鏈等等，沒想過從一個點上去突破柔性的問題，沒想過基于數據采集和柔性處理去改變工藝本身的控制能力問題。在如何解決品控的問題上，曲煙走的才是正確的方向。

是否可以這樣認為，“數字孿生”是智能制造眾多發展方向中最符合未來潮流的？

可以這樣說。當前國內智能制造有很多發展方向，曲煙的制絲線數字孿生是走在了一個符合未來潮流的方向上， 而且是發力在一個很尖端、很難攻克的領域。智能制造的“勁兒”用得對不對，這是個很重要的問題，目前大多數企業都將精力投入搞智能生產和智能運營，將注意力集中在研發領域，更關心質量、成本、效率，沒有關心在未來更加多變、可能帶來巨大影響的方向。

曲煙正是在生產控制這個薄弱領環節取得突破，可能他們自己都還沒意識到這項創新的重要意義，他們是真正在一定程度上實現了數字孿生這個構想，由此引發的影響將是非常巨大的。在未來，這項技術改變的不止是品控效率的問題，有可能改變技術發展路徑。

您基于哪些理由判斷曲煙的數字孿生有可能改變發展路徑？

數字孿生和基于數字孿生的集成控制是屬于下一個時代制造業必備的能力。未來工業是屬于個性化定制、柔性化生產、網絡化協同的時代，只有在孿生的數字層面模擬成功后直接指派給物理系統，整個生產系統才具有高度柔性以滿足高度個性化的需求；企業與企業之間的物理系統無法聯網協作，因協作產生的海量變量單純依靠邊緣智能也無法完全響應， 只有通過數字孿生系統聯網協同，才能充分滿足生產效率。

曲煙目前還只是在制絲環節部分實現數字孿生，如果能夠實現整條制絲線甚至工廠級的數字孿生，那意義就非同凡響了。

您認為曲煙能夠實現制絲線部分數字孿生，具備了哪些底蘊和優勢？

曲煙的成功可以歸功于很多獨特的優勢：煙草行業整體工業化、信息化、及其深度融合等各方面水平都很高， 行業整體追求更高層次的發展，創新氛圍濃厚；其次，全世界最尖端的設備廠商都涉足這個領域，我們的卷煙工業企業作為重要客戶，供應商在一定程度上愿意配合其需求進行改進；國內的一些科技公司也愿意參與其中共同努力。

但更可貴的是，曲煙自身對技術創新有積累、有見解、有要求，這家企業有良好的基礎和生態，愿意為創新持續付出。要真正實現數字孿生，不是靠一部機器、一條生產線就能完成的，必須要有大規模的數據采集、要找到工藝流程最基本的規律、要掌握主流設備商的核心工藝技術、要具備一定的通用性。曲煙正是經過幾十年的摸索積累，潛心學習，不計回報、始終堅持，才有能力去建造復雜的數字孿生系統。

　　潛力無限 現象級標桿

　　未來曲煙智能制造還要朝哪個方向努力？

我認為還是要朝著構建工廠級數字孿生系統的方向努力。因為數字孿生不是一個孤立的個體，它可以是某個點位的數字鏡像，也可以是一臺設備、一條生產線甚至一座工廠的，構建的范圍有多大，它就可以在多大范圍內發生作用。

進一步提升數字孿生水平對曲煙有哪些方向的好處？

從局部細節來講，如果設備都能夠實現數字三維化，人工環節就更容易進行學習、控制、優化、預警。舉例而言，卷接包機構造復雜，普通技術工人無法修理，如果有相應的數字孿生系統進行三維化呈現， 那維修工作就變得簡單易懂。

從市場發展角度來看，未來個性化需求是必然趨勢，柔性生產、精準控制也將是一種必然要求。現在許多卷煙生產企業都想在“個性化需求”方面有所突破，數字孿生可以讓制造端響應市場能力更強，更適應細分市場的消費需求，企業也就更具競爭力。

行業內其他工業企業該如何學習借鑒曲煙的經驗做法？

對于卷煙工業企業而言，制絲是決定卷煙產品品質的關鍵環節，目前單純依靠提高設備自動化水平已經難以滿足其品控需求，可以借鑒曲煙在制絲環節構建數字孿生的經驗，促進自身產品質量保持高水平的穩定性，事實證明走這條路是很有效的。

目前國外還沒有相應的經驗可供借鑒， 曲煙經驗尤為寶貴，他們制絲線數字孿生的構建理念是什么、前期需要哪些準備積累、構建的過程是怎樣、如何跟業外技術團隊協同配合、如何圍繞產業發展需求等，這些操作性經驗都有學習借鑒價值。

曲煙智能制造又將為行業外企業提供哪些正向示范和支持？

我們估計未來各個行業都要推動數字孿生應用，這是大家共同面對的趨勢性問題，但在品控領域數字孿生構建出來是什么樣子，大家都不清楚。曲煙就是這樣一個可供大家看到實際效果的觀摩樣本，對我國其他行業構建數字孿生都將起到良好的示范作用。與此同時，國內的數控科技企業也在與煙草行業的合作中也得到大幅鍛煉提升， 向社會輸出正效益。

當然，每個行業對數字孿生系統的需求必然不同，但搭建方式和構建理念卻可以借鑒。在煙草行業的推動下，未來，曲煙在制絲線上的成功經驗也可以繼續擴展到CPS，基于各種數字孿生上升到企業層面的信息物理系統，為企業發展提供更具智慧的技術保障。