數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)在濃香型白酒機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉選成，張東躍，趙德義，來安貴，曹建全

（山東景芝酒業(yè)股份有限公司，山東濰坊262119）

中國白酒釀造工藝傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程更多的是局限于手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、過程粗放，定量化、標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化程度不高，尤其是在勞動(dòng)力成本大幅度提升的今天，表現(xiàn)出越來越大的弊端[1]。后來，隨著白酒工藝研究的深入、機(jī)械加工水平的提高以及自動(dòng)化智能化技術(shù)的應(yīng)用，許多白酒企業(yè)審時(shí)度勢，通過與同行業(yè)學(xué)習(xí)和交流，并結(jié)合自身實(shí)際，相繼打造和推出了具有各自特色的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化白酒釀造生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)的成功轉(zhuǎn)型[2]。

隨著白酒釀造機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化的實(shí)現(xiàn)，在勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，工作效率顯著提升的同時(shí)[3]，如何將傳統(tǒng)關(guān)鍵工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)良操作法在機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)線中得到有效管控，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，這對(duì)各家白酒企業(yè)工藝管理和技術(shù)人員提出了更高的要求——如何通過有效的工藝管理手段，確保工藝執(zhí)行的精細(xì)和穩(wěn)定。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前，多數(shù)白酒企業(yè)的工藝管理更多的是局限于人的管理，采用傳統(tǒng)的工藝管理模式，這種管理模式易受人為感情、工藝執(zhí)行模糊、感官判斷、經(jīng)驗(yàn)判定等多種不確定因素影響，造成考核執(zhí)行率低、管理難度大、管理過程粗放等弊端，在一定程度上影響了白酒釀造工藝精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。為解決上述問題，2017年，景芝酒業(yè)與煙臺(tái)泰諾軟件公司在前期實(shí)現(xiàn)白酒釀造機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化的基礎(chǔ)上，共同研發(fā)了數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)，并在景芝酒業(yè)各個(gè)釀造車間成功上線和應(yīng)用。通過應(yīng)用數(shù)字化工藝管理系統(tǒng)，徹底打破了傳統(tǒng)工藝管理難度大的難題，讓所有管理考核項(xiàng)全部采用數(shù)字來“說話”，消除了人為管理存在的管理弊端，強(qiáng)化了工藝監(jiān)管，提高工藝執(zhí)行率，確保了白酒釀造生產(chǎn)的定量化、精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化操作，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

目前，數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)已在景芝酒業(yè)各個(gè)芝麻香、濃香和老白干車間全面實(shí)施和應(yīng)用，應(yīng)用效果較好。現(xiàn)從系統(tǒng)功能簡介、關(guān)鍵工序管控和與傳統(tǒng)工藝管理模式比較三個(gè)方面對(duì)該系統(tǒng)在景芝濃香型白酒機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行分別闡述，為將來濃香型白酒釀造生產(chǎn)的發(fā)展提供參考。

1 系統(tǒng)功能簡介

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各道釀酒工序關(guān)鍵工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及超范圍值的報(bào)警和考核功能。工藝管理人員、技術(shù)人員、車間班組長可分別通過各自權(quán)限進(jìn)入數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)電腦端或移動(dòng)手機(jī)端，隨時(shí)隨地查詢每個(gè)車間、班組，甚至每一甑的實(shí)時(shí)或歷史工藝操作數(shù)據(jù)和工藝執(zhí)行結(jié)果，超出設(shè)定工藝參數(shù)范圍時(shí)系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，并反饋不合格項(xiàng)和統(tǒng)計(jì)不合格次數(shù)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)不合格項(xiàng)按照設(shè)定的考核方式自動(dòng)考核。這不僅為工藝管理考核提供了可靠依據(jù)，而且作為一種有效的監(jiān)管和考核工具，顯著提升了管理人員的管理技術(shù)水平。系統(tǒng)主界面見圖1，系統(tǒng)對(duì)車間生產(chǎn)線管控界面見圖2。

圖1 數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)主界面

圖2 數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)車間生產(chǎn)線管控界面

2 關(guān)鍵工序管控

2.1 潤糧配料

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)對(duì)潤糧配料工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管控所需的設(shè)備主要由JWB一體化溫度變送器、CWC動(dòng)載稱重模塊、數(shù)顯流量計(jì)和PLC控制器等組成。采集的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要包括：潤糧水溫度、潤糧水用量、料配比。

潤糧配料工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容和方式見表1，潤糧水用量和潤糧水溫度管控界面分別見圖3和圖4。

2.2 裝甑流酒

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)對(duì)裝甑流酒工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管控所需的設(shè)備主要由無線傳輸蒸汽壓力表、數(shù)顯流量計(jì)和PLC控制器等組成。采集的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要包括：裝甑氣壓、裝甑時(shí)間、裝甑過程控制、流酒壓力、流酒溫度和流酒速度。

裝甑流酒工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容及方式見表2，裝甑時(shí)間和裝甑過程控制管控界面分別見圖5和圖6。

表1 潤糧配料工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容及方式

表2 裝甑流酒工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容及方式

圖3 潤糧配料工序潤糧水用量管控界面

圖4 潤糧配料工序潤糧水溫管控界面

圖5 裝甑流酒工序裝甑時(shí)間管控界面

圖6 裝甑流酒工序裝甑過程管控界面

2.3 蒸煮糊化

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)對(duì)蒸煮糊化工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管控?zé)o新增設(shè)備。采集的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要包括蒸料時(shí)間、大汽排酸時(shí)間。

蒸煮糊化工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容和方式見表3，蒸料時(shí)間和大汽排酸時(shí)間管控界面分別見圖7和圖8。

2.4 出甑晾米查

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)對(duì)出甑晾米查工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管控所需的設(shè)備主要由JWB一體化溫度變送器、CWC動(dòng)載稱重模塊、數(shù)顯流量計(jì)和PLC控制器等組成。采集的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要包括：加漿水溫度、晾米查加漿量、下曲速度、入池溫度、攤晾時(shí)間。

出甑晾米查工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容和方式見表4，晾米查加漿量和入池溫度管控界面分別見圖9和圖10。

表3 蒸煮糊化工序數(shù)據(jù)來源及工藝管控

表4 出甑晾米查工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容及方式

表5 入池發(fā)酵工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容及方式

圖7 蒸煮糊化工序蒸料時(shí)間管控界面

圖8 蒸煮糊化工序大汽排酸時(shí)間管控界面

圖9 出甑晾米查工序晾米查加漿量管控界面

圖10 出甑晾米查工序入池溫度管控界面

2.5 入池發(fā)酵

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)對(duì)入池發(fā)酵工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管控所需設(shè)備主要由近紅外光譜儀、無線傳輸窖池測溫計(jì)、窖池溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采集的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要包括入池水分、入池酸度、入池淀粉、窖池發(fā)酵溫度。

入池發(fā)酵工序工藝參數(shù)管控內(nèi)容和方式見表5，窖池溫度監(jiān)控見圖11，入池水分管控界面見圖12。

表6 數(shù)字化工藝管理與傳統(tǒng)工藝管理模式比較

圖11 入池發(fā)酵工序窖池發(fā)酵溫度管控界面

圖12 入池發(fā)酵工序入池水分管控界面

3 與傳統(tǒng)工藝管理模式比較

數(shù)字化工藝管理和傳統(tǒng)工藝管理模式的比較見表6。

4 展望

近年來，信息化技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了我國工業(yè)的高速發(fā)展，智能制造、綠色制造成為工業(yè)、企業(yè)的發(fā)展方向[4]。國家和行業(yè)主管部門基于白酒行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，鼓勵(lì)和倡導(dǎo)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)利用現(xiàn)代信息化技術(shù)和高端設(shè)備制造技術(shù)，進(jìn)一步提質(zhì)增效、節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[5]，這為白酒企業(yè)開展智能釀造技術(shù)研究提供了機(jī)遇，這也為未來白酒行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

自2017年開始，景芝酒業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在已初步完成白酒釀造生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化升級(jí)基礎(chǔ)上，運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，開展數(shù)字化白酒釀造技術(shù)研究，成功建立了景芝酒業(yè)數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了白酒釀造生產(chǎn)的數(shù)字化工藝管理。應(yīng)用該系統(tǒng)，一方面將傳統(tǒng)優(yōu)良工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)操作法在機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)線中得到有效管控，提升了工藝執(zhí)行率，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定；另一方面，作為一種行之有效的工藝管理“工具”或“手段”，在大大減輕管理、技術(shù)人員工作量的同時(shí)，消除了人為管理存在的弊端，工藝管理水平顯著提升。

數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)的建立僅僅是景芝酒業(yè)未來實(shí)現(xiàn)白酒釀造精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的初始階段，在未來的1～2年時(shí)間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員將繼續(xù)充分利用數(shù)字化釀造工藝管理系統(tǒng)，將產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)與各工藝參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)，研究和分析白酒產(chǎn)量、質(zhì)量與各工藝參數(shù)之間的影響關(guān)系，建立“釀酒工藝與產(chǎn)量關(guān)系數(shù)學(xué)模型”和“釀酒工藝與質(zhì)量關(guān)系數(shù)學(xué)模型”，不斷總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化工藝標(biāo)準(zhǔn)，為將來白酒釀造生產(chǎn)精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。