“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設實踐

陳濤，李錦松，王洪禹，張超，車經(jīng)緯，黃志久

1. 醉清風酒業(yè)股份有限公司（瀘州 646000）；2. 瀘州老窖集團有限責任公司（瀘州 646000）

傳統(tǒng)白酒釀造方式勞動強度大，生產(chǎn)效率比較低，能源消耗大，并且傳統(tǒng)生產(chǎn)車間衛(wèi)生條件與現(xiàn)代食品生產(chǎn)的環(huán)境要求差距較大[1-3]。近年來隨著“中國白酒158計劃”的實施[4-5]，機械化、自動化釀造進入體系化的研究和試驗，但僅停留在設備自動化層面，能耗高、成本高、效率低等諸多問題依然存在，亟須新的科技手段促進白酒產(chǎn)業(yè)升級和結構調(diào)整。

在智能制造和數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展背景的驅動下，工業(yè)制造與信息技術（IT）深度融合，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加速變革[6]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是構建現(xiàn)代工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、實現(xiàn)先進智能化發(fā)展的必由之路[7]。白酒制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新是未來發(fā)展的主流方向，也是必然趨勢。

醉清風酒業(yè)股份有限公司（簡稱“醉清風酒業(yè)”）聯(lián)合瀘州老窖集團有限責任公司（簡稱“瀘州老窖集團”）共同研究，率先提出并建成企業(yè)級“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺1.0版，旨在探索白酒釀造過程與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相結合的智能釀造工廠，實現(xiàn)白酒釀造數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的探索與應用。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與白酒釀造

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)（IIOT），其概念最早在美國提出，這一概念是與產(chǎn)業(yè)融合產(chǎn)生的新業(yè)態(tài)。2011年，美國通用電氣公司[8]（GE）發(fā)布第一個“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。2012年，美國正式宣布其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。2013年6月，GE推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是中國制造業(yè)智能化轉型的有力抓手，是數(shù)字經(jīng)濟、智能制造等國家戰(zhàn)略的著力點，是提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置、創(chuàng)新生態(tài)模式等的有效途徑。2017年11月27日，國務院印發(fā)《關于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》（簡稱《指導意見》），明確國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分三個階段的發(fā)展目標及對應的主要任務和支持措施，重點提出建設跨行業(yè)、跨領域平臺，建成一批支撐企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型的企業(yè)級平臺，完善智能制造生態(tài)體系的要求[9]。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展已從概念普及走向實踐深耕階段，國內(nèi)領先企業(yè)結合自身優(yōu)勢和行業(yè)特點，從不同層面和角度搭建一批工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實踐案例，案例具有豐富多樣性，例如海爾COSMO平臺、徐工漢云、三一重工樹根云、航天云網(wǎng)INDICS、阿里巴巴supE、浪潮云In-cloud等。國內(nèi)較有影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺有50余家，發(fā)展較為迅速，形成一定的規(guī)模和體系，但核心能力與國外先進水平還有較大差距[10]。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在白酒行業(yè)的探索

白酒行業(yè)歷史悠久，屬于傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)。面對高質量發(fā)展和供給側結構性改革的要求，白酒行業(yè)主動擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。白酒行業(yè)因自動化、智能化生產(chǎn)起步晚、進程慢，擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的速度也較慢。國內(nèi)僅有個別酒企對互聯(lián)網(wǎng)與釀酒的融合應用做了部分研究與探索。

2014年，內(nèi)蒙古靈奕高科技有限責任公司張越等[11]對移動互聯(lián)網(wǎng)的啤酒釀造企業(yè)經(jīng)營管理云服務平臺進行開發(fā)設計，可以認為是一個早期工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的雛形。

2020年7月，首個國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析白酒行業(yè)節(jié)點在瀘州啟動。該節(jié)點部署在華為四川大數(shù)據(jù)中心瀘州政企云，由川酒“六朵金花”之一的郎酒承建[12]。

梳理文獻資料發(fā)現(xiàn)白酒行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究和探索較少。醉清風酒業(yè)經(jīng)過多年的研究和儲備，在新建設的小曲清香智能化工廠中成功應用“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺1.0版?！爸轻勗啤逼脚_是通過開放的工業(yè)級網(wǎng)絡平臺把釀酒設備、生產(chǎn)線、工廠、供應鏈、產(chǎn)品和消費者緊密地連接和融合起來，高效配置白酒全產(chǎn)業(yè)鏈上的各種要素資源，從而通過自動化、智能化的生產(chǎn)方式降低成本、增加效率，幫助酒企延長產(chǎn)業(yè)鏈，推動酒企轉型發(fā)展。智釀云必將促進資源配置高效化、生產(chǎn)方式智能化、組織管理靈活化?！爸轻勗啤?.0版主要面向企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)制造和管理，屬于企業(yè)級平臺。

2 “智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺設計

2.1 平臺架構

在借鑒學術界、產(chǎn)業(yè)領域和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）等對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺參考架構、功能和價值研究成果的基礎上，結合白酒行業(yè)實際需求和裝備智能化、管理信息化等基礎條件，醉清風酒業(yè)率先提出并建成“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，其平臺架構如圖1所示。

圖1 “智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構

“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺整體架構由5層組成，從底層向上依次為邊緣層（硬件層）、網(wǎng)絡層（IaaS）、平臺層（PaaS）、應用層（SaaS）、生態(tài)層（產(chǎn)業(yè)層）。

邊緣層是基礎，對釀酒工藝設備中儀器儀表、傳感器進行連接和管理，并利用協(xié)議轉換實現(xiàn)各類型數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和集成。

網(wǎng)絡層是紐帶，以5G網(wǎng)絡和光纖為媒介，運用數(shù)據(jù)預處理技術，提高傳輸速率、降低傳輸負載和云端計算壓力。

平臺層是核心，借助通用PaaS平臺的資源部署和管理，通過對海量工業(yè)數(shù)據(jù)管理和分析，積累沉淀釀酒行業(yè)內(nèi)技術、知識、經(jīng)驗，實現(xiàn)封裝、固化和復用，以工業(yè)微服務和微組件的形式提供給開發(fā)者，用于快速構建定制化工業(yè)App，打造開放的工業(yè)操作系統(tǒng)。

應用層是關鍵，重構應用創(chuàng)新體系，打造開放創(chuàng)新生態(tài)，實現(xiàn)價值的挖掘和提升。

生態(tài)層是靈魂，以CRM和SCM為紐帶跨界融合，客戶和商家界限越來越模糊，各方資源匯聚，社會化協(xié)調(diào)生產(chǎn)，實現(xiàn)共創(chuàng)共享。

2.2 網(wǎng)絡傳輸及數(shù)據(jù)交互規(guī)范

在數(shù)字化釀造產(chǎn)線中將5G、物聯(lián)網(wǎng)作為新一代的感知傳輸網(wǎng)，將傳感層收到的數(shù)據(jù)高效、可靠地傳遞至“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中進行數(shù)據(jù)匯聚、分析，將傳統(tǒng)釀造與數(shù)字化的手段相結合，實現(xiàn)每一次的釀造過程可視化。

智能工廠釀酒裝備按照目前先進成熟的自動化控制，無縫地集成現(xiàn)場大量設備和儀表，實現(xiàn)大量復雜回路控制和快速邏輯控制。系統(tǒng)可通PROFINET網(wǎng)絡協(xié)議無縫集成于平臺，自動化系統(tǒng)與后天系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)格式按照OMAC格式交互。

2.3 平臺的功能

“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的功能包括制造過程數(shù)字化、數(shù)字賦能、裝備和工藝內(nèi)生動力持續(xù)創(chuàng)新三大功能。

2.3.1 制造過程數(shù)字化

制造過程數(shù)字化是加強信息技術（IT）與制造技術（OT）的集成創(chuàng)新，集成流量、溫度、壓力、液位、酒精度等各種新型傳感器，實現(xiàn)生產(chǎn)進度、現(xiàn)場操作、工藝參數(shù)、質量檢驗、設備狀態(tài)、物料傳送等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和歸類。數(shù)據(jù)傳輸層依托5G、NBIoT、工業(yè)總線等通信技術及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚和指令下達，數(shù)字化再現(xiàn)生產(chǎn)過程，精準控制工藝和質量，實現(xiàn)數(shù)字化集成和可視化管控。

2.3.2 數(shù)字賦能

數(shù)字賦能是加強智能技術與生物技術的融合創(chuàng)新，融合專業(yè)知識和經(jīng)驗建立關鍵工藝數(shù)學模型和計算機仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能分析、控制和優(yōu)化，實現(xiàn)精益化生產(chǎn)。融合工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能技術開發(fā)蒸糧、糖化、發(fā)酵、蒸餾、勾調(diào)及能源、安全等微組件、App，集成OA、ERP等系統(tǒng)實現(xiàn)企業(yè)級數(shù)字化運營，實現(xiàn)供應鏈優(yōu)化、人員效率提升、設備運維分析、過程質量改進等，連接SCM、CRM系統(tǒng)，逐步構建行業(yè)級白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，助推白酒產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)個性化定制、綠色化生產(chǎn)、服務型制造新模式。

2.3.3 裝備和工藝內(nèi)生動力持續(xù)創(chuàng)新

裝備和工藝內(nèi)生動力持續(xù)創(chuàng)新是基于智能化工廠運營基礎，充分利用數(shù)字積累科學模型，用新裝備、新技術持續(xù)賦能工藝創(chuàng)新、質量提升，加強生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝的協(xié)同創(chuàng)新。研發(fā)連續(xù)性、集成化釀造裝備，以提高生產(chǎn)效率、推動節(jié)能降耗、改善作業(yè)環(huán)境。重點針對白酒釀造過程中蒸煮、發(fā)酵、蒸餾等關鍵工序，研發(fā)連續(xù)性蒸煮設備，實現(xiàn)連續(xù)上料，連續(xù)生產(chǎn)和過程質量精確監(jiān)控；開發(fā)智能化發(fā)酵裝置，集成各種傳感器和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)酵過程及環(huán)境溫度實時監(jiān)控；研發(fā)自動化儲存轉運裝置，實現(xiàn)酒糟的高效、衛(wèi)生、精確存儲轉運。研發(fā)柔性化灌裝設備及系統(tǒng)，服務小規(guī)模、個性化定制。

3 “智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設成效探討

“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為核心的小曲清香白酒智能工廠于2020年5月建成投運，經(jīng)過1年多的運行，總體來說平臺運行穩(wěn)定、各項指標達到設計要求，在工藝優(yōu)化、質量管控、節(jié)能降耗、綜合管理等方面均取得較好效果。圖2為平臺實景圖。

圖2 平臺實景圖

3.1 驅動工藝改進

通過酒精度、水分、二氧化碳等在線檢測儀器，以及生產(chǎn)車間物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)實施，采集白酒釀造工藝各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括流量、溫度、壓力、液位等工藝、質量數(shù)據(jù)，利用這些生產(chǎn)、質量大數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)資源庫，擬合最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)曲線，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能分析、決策、控制和優(yōu)化，提升產(chǎn)品質量可控性。改變依賴傳統(tǒng)的口傳心授、經(jīng)驗生產(chǎn)的模式，用數(shù)字技術提升產(chǎn)品質量，助推白酒行業(yè)轉型升級，主動擁抱數(shù)字經(jīng)濟紅利時代。

3.2 質量管控參數(shù)化

通過應用新一代制冷技術和環(huán)境監(jiān)測技術，實現(xiàn)釀造環(huán)境可知、可控，擺脫傳統(tǒng)釀造受環(huán)境溫濕度的影響，而導致批次質量難以控制。同時，釀造過程數(shù)字化，精準管理、控制各工序工藝參數(shù)，突破傳統(tǒng)的經(jīng)驗指導，科學化管理和決策，數(shù)字化生產(chǎn)，產(chǎn)品質量從源頭上得到保障。

3.3 節(jié)能降耗效果顯著

醉清風酒業(yè)通過智釀云的應用，實現(xiàn)自動化、數(shù)字化生產(chǎn)，改變傳統(tǒng)口傳心授的生產(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率3倍以上，產(chǎn)品良品率大幅提升。工藝指標總體用水量比傳統(tǒng)工藝節(jié)約40%，排污量減少50%，實現(xiàn)低污染、少排放的目標，對周邊生態(tài)環(huán)境保護，起到重要作用。

3.4 企業(yè)綜合競爭力大幅提升

一是管理改善，借助全新的架構設計理念，建成組件化、集中化、服務化、系統(tǒng)化的統(tǒng)一平臺，突破傳統(tǒng)“豎井式”應用建設模式，資源共享、敏捷管理，提供高質量、可復用、快速響應的平臺服務，利用大數(shù)據(jù)技術、AI技術等技術賦能供應鏈管理、精準營銷、風險防控、決策支持等，不斷加強數(shù)字服務能力，有效提升管理水平。

二是效率提升，構建上下游信息資源與業(yè)務、服務、數(shù)據(jù)的整合與共享，實現(xiàn)業(yè)務信息、咨詢決策可視化數(shù)據(jù)分析和智能展示，有效促進橫向與內(nèi)外協(xié)同，提高各生產(chǎn)要素運營效率和質量，提升企業(yè)綜合競爭力。

三是優(yōu)鏈升態(tài)，充分應用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、5G等信息技術，打造數(shù)字技術底座，推進數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型升級，無縫連接產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴，實現(xiàn)信息流、物流、資金流全面共享共用，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈整合集成，升級產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)。

4 結語

研究“智釀云”白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構和實際應用效果，在工藝改進、質量控制、節(jié)能降耗、綜合管理等方面都取得較好的應用效果，是傳統(tǒng)的白酒釀造順應時代和數(shù)字經(jīng)濟浪潮的大膽嘗試。白酒工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是白酒生產(chǎn)、銷售創(chuàng)新發(fā)展的關鍵，本質上是白酒工業(yè)思維和能力與IT思維和能力的集成、融合和創(chuàng)新，帶來全社會制造資源網(wǎng)絡化動態(tài)配置，推動制造體系由封閉走向開放，促進制造業(yè)向數(shù)據(jù)驅動型創(chuàng)新體系和發(fā)展模式轉變。

“智釀云”1.0版本存在較多不足，后續(xù)繼續(xù)深化研究，持續(xù)迭代升級并推廣應用。包括接入罐裝車間生產(chǎn)系統(tǒng)，連通原料、包材、物流甚至銷售上下游環(huán)節(jié)，融入工藝知識、經(jīng)驗模型，逐步建立自學習、自組織的智聯(lián)網(wǎng)平臺；以微服務組件或工業(yè)App的方式提供給其他類似的白酒企業(yè)使用，特別是中小型白酒企業(yè)；利用白酒行業(yè)的技術、經(jīng)驗及行業(yè)影響力，逐步拓展到醬油、食醋等發(fā)酵食品、調(diào)味品裝備行業(yè)，實現(xiàn)食品飲料行業(yè)的轉型升級。