乳及乳制品智慧實驗室標準體系研究

李雪晶，馬利軍，劉萍萍，高 楊，劉江梅，郭曉斌，杜 麗

內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團）股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 011517

0 引言

乳制品行業(yè)是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。2021年，從供給端來看，中國生牛乳產(chǎn)量達4.7 千萬t，其中本國供應生牛乳量為3.7 千萬t，過去5 年生牛乳產(chǎn)量實現(xiàn)6.8%的復合年均增長率。隨著消費者觀念逐漸轉(zhuǎn)變及消費升級，我國乳制品市場穩(wěn)步發(fā)展[1]。2015年5月，國務院印發(fā)《中國制造2025》[2]，全面部署推進制造強國戰(zhàn)略。智能制造作為5大重點工程之一，將緊密圍繞重點制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應用。2018年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等九部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進一步促進奶業(yè)振興的若干意見》，提出要支持奶業(yè)大縣、企業(yè)和有條件的奶農(nóng)自建乳品檢驗檢測體系，建立健全乳品質(zhì)量標準體系，提升乳品質(zhì)量安全。國家對乳制品行業(yè)以及對乳制品質(zhì)量的重視，不斷要求企業(yè)提高智慧化生產(chǎn)和質(zhì)量管理水平。為進一步加快智能制造發(fā)展進程，2021年工信部等八部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)大部分實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步應用智能化；到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡化，重點行業(yè)骨干企業(yè)基本實現(xiàn)智能化[3]。乳制品行業(yè)智慧實驗室的建設(shè)和推廣應用是乳制品行業(yè)借助自動化、智能化技術(shù)，實現(xiàn)提高生產(chǎn)能力和質(zhì)量控制能力的有效手段，是乳制品企業(yè)智能化不可或缺的一部分，也是向消費者傳遞質(zhì)量信任、提振中國乳制品消費者信心的有效舉措，更是推動中國乳業(yè)發(fā)展的必由之路。

1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的現(xiàn)狀與發(fā)展

1.1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的現(xiàn)狀

我國乳及乳制品智慧實驗室標準尚未形成系統(tǒng)化體系。例如《智能實驗室 信息管理系統(tǒng) 功能要求（GB/T 40343-2021）》[4]《智能實驗室 儀器設(shè)備 氣候、環(huán)境試驗設(shè)備的數(shù)據(jù)接口（GB/T 39555-2020）》[5]《智能實驗室 儀器設(shè)備 通信要求（GB/T 39556-2020）》[6]，上述標準主要集中在智能實驗室建設(shè)中對信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口和通信要求做出的單點標準[7]。乳及乳制品行業(yè)實驗室正面臨智慧化轉(zhuǎn)型，但其標準體系尚處于空白狀態(tài)。主要表現(xiàn)在以下3 個方面。

1.1.1 無統(tǒng)一定義與概念

目前國內(nèi)智慧實驗室建設(shè)廠家眾多，研究者從不同角度闡述，形成各種觀點[8]。乳及乳制品檢測實驗室將面對智慧化轉(zhuǎn)型，由于無明確標準界定“乳及乳制品智慧實驗室”的概念，導致不能準確判定建設(shè)后的實驗室是否符合智慧實驗室定義，也不能準確判斷是否符合智慧實驗室的明顯特征[9]，因此亟需明確乳及乳制品智慧實驗室的基本內(nèi)涵與定義。

1.1.2 缺少建設(shè)與驗收標準

乳及乳制品智慧實驗室的建設(shè)主要是通過“機器人”“人工智能”等現(xiàn)代技術(shù)[10]，對傳統(tǒng)勞動密集型實驗室進行技術(shù)革命，實現(xiàn)無人化、精準化和高效化的效果[11，12]，其技術(shù)特點是自動化、智能化和云端化[13]。智慧實驗室是國際上近十年發(fā)展極其迅速的一個全新技術(shù)領(lǐng)域[14]，既沒有統(tǒng)一的建設(shè)標準，也沒有統(tǒng)一的驗收評價標準，乳及乳制品智慧實驗室的建設(shè)質(zhì)量也良莠不齊，安全性能及保障不足。第三方中立機構(gòu)無法依據(jù)現(xiàn)有的標準進行驗收以維護甲乙雙方合法權(quán)益。因此，亟需從自動化系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等方面綜合考慮，建立乳及乳制品智慧實驗室的建設(shè)與驗收標準。

1.1.3 缺少使用與運維標準

乳及乳制品智慧實驗室在乳制品企業(yè)與牧場都具有使用需求，未來全面推廣使用將有一定的市場空間。國內(nèi)外在乳及乳制品智慧實驗室的使用操作規(guī)程、設(shè)備與系統(tǒng)維護、準確性對比驗證、安全管理與新需求開發(fā)方面仍缺少現(xiàn)行有效標準且未形成體系。因此，亟需建立乳及乳制品智慧實驗室的使用與運維標準。

1.2 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的未來發(fā)展

乳及乳制品智慧實驗室標準體系是一個不斷發(fā)展和演進的體系，未來可能會朝以下方向發(fā)展。

1.2.1 標準化

隨著科學技術(shù)發(fā)展和實驗室設(shè)備更新?lián)Q代，乳及乳制品智慧實驗室標準體系將更標準化，這意味實驗室設(shè)備兼容性將更好，實驗流程將更規(guī)范化，數(shù)據(jù)分析和報告生成將更標準化。

1.2.2 自動化

自動化是智慧實驗室的一個重要特征。未來，乳及乳制品智慧實驗室可能會采用更多自動化設(shè)備和技術(shù)，如自動采樣、自動前處理、自動檢測等，以提高實驗效率和降低人為誤差。

1.2.3 智能化

智能化是另一個重要特征。未來，乳及乳制品智慧實驗室可能采用更多人工智能技術(shù)和算法，如機器學習、深度學習等，以提高實驗結(jié)果準確性和可靠性。同時，智慧實驗室還可通過數(shù)據(jù)分析和預測，為生產(chǎn)和管理提供更精準建議和決策支持。

1.2.4 綠色化

乳及乳制品智慧實驗室標準體系未來可能會更注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。例如，實驗室可能采用更環(huán)保的實驗方法和材料，減少對環(huán)境影響。同時，實驗室可能通過優(yōu)化實驗流程和設(shè)備，降低能源消耗和碳排放。

1.2.5 開放和共享

隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展，乳及乳制品智慧實驗室標準體系未來可能更加開放和共享。實驗室可通過互聯(lián)網(wǎng)和其他平臺，與其他實驗室或機構(gòu)進行數(shù)據(jù)共享和合作，共同推動乳及乳制品行業(yè)的發(fā)展和進步。

1.2.6 創(chuàng)新性和國際性

乳及乳制品智慧實驗室標準體系將更注重創(chuàng)新，不斷適應新技術(shù)和新應用的發(fā)展。標準制定將更注重前瞻性和引導性，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，促進新舊動能轉(zhuǎn)換和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。隨著全球化深入和國際貿(mào)易擴大，標準體系也將更注重國際性和全球化，標準制定將更關(guān)注國際標準和規(guī)則，加強國際合作和交流，推動國際標準和規(guī)則的制定與實施。

2 乳及乳制品智慧實驗室標準化體系的構(gòu)建

利用文獻檢索、問卷調(diào)研、現(xiàn)場調(diào)研等方法，研究乳制品智慧實驗室內(nèi)涵與定義及標準體系搭建。在研究框架的基礎(chǔ)上，聚焦建設(shè)、驗收、使用、運營與維護標準研制，創(chuàng)新性填補行業(yè)領(lǐng)域標準空白。通過試點實驗室的運行找到缺點并不斷改進優(yōu)化，持續(xù)完善體系及標準內(nèi)容，再復制推廣到更多的實驗室。乳及乳制品智慧實驗室標準體系的構(gòu)建具有以下特點。

2.1 符合性

通過揭示概念內(nèi)涵的邏輯方法，找出被定義項鄰近的屬概念，然后找出相應的種差（被定義概念與其所在屬概念下的其他種概念之間的本質(zhì)屬性或差別），最后用定義聯(lián)項把屬概念和種差有機結(jié)合。用這種方法定義乳及乳制品智慧實驗室，通過文獻收集法收集相關(guān)理論和標準，包括國內(nèi)外在智慧實驗室建設(shè)和使用過程中相關(guān)標準，對相關(guān)標準分析評估，整理現(xiàn)有標準覆蓋度，進而定義乳及乳制品智慧實驗室。

2.2 系統(tǒng)性

通過文獻檢索法、調(diào)研問卷法收集相關(guān)資料，開展乳及乳制品智慧實驗室標準研究，分析內(nèi)容之間的相關(guān)性和邏輯性，構(gòu)建合理的標準體系框架，通過嚴格的比較分析證實標準體系科學合理，同時形成乳及乳制品智慧實驗室的準確定義和標準應用指南與清單明細。

2.3 適用性

通過問卷調(diào)研、實地考察、交流研討，充分分析標準體系框架的邊界與范圍，明確標準體系內(nèi)涵，構(gòu)建具有系統(tǒng)性、先進性和實用性的標準體系。建立標準體系的方法論，縱向可將標準體系建設(shè)提高到新水平，橫向可完善標準體系建設(shè)內(nèi)容的系統(tǒng)性，輸出乳及乳制品智慧實驗室標準體系框架。根據(jù)乳及乳制品智慧實驗室標準體系框架，科學系統(tǒng)地比較分析標準體系框架中的缺失標準，形成標準清單，保證標準有效運行，并對標準進行解讀。

2.4 先進性

構(gòu)建乳及乳制品智慧實驗室標準體系，需具備綜合智慧實驗室共性技術(shù)及評價方法。通過開展大量調(diào)研和論證工作，了解產(chǎn)業(yè)動態(tài)與趨勢，探討相關(guān)行業(yè)對標準的需求種類、特點，相關(guān)建設(shè)標準情況，體系構(gòu)建技術(shù)情況和行業(yè)管理要求等，調(diào)查相關(guān)領(lǐng)域國際標準與區(qū)域標準及先進國家技術(shù)狀況，查漏補缺，全面分析論證。將乳及乳制品智慧實驗室標準構(gòu)建分為建設(shè)與驗收標準、使用與運營維護標準，選擇確定系列標準中關(guān)鍵與急需技術(shù)標準，研究編制技術(shù)標準，保證乳及乳制品智慧實驗室的正常運行，不斷完善乳及乳制品智慧實驗室標準體系建設(shè)。

3 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理和應用推廣

3.1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理

為保證乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理效果和確保食品安全檢測過程透明，并且不受人為干擾，建設(shè)乳及乳制品智慧實驗室，并加強智慧實驗室標準體系推廣，從而促進智能化技術(shù)進步和提高管理水平提升，為重新提振乳業(yè)消費者信心，推動智慧化升級，實現(xiàn)乳業(yè)傳統(tǒng)領(lǐng)域突破性發(fā)展提供有效支撐，促進乳及乳制品行業(yè)質(zhì)量控制效率提升，滿足中國乳制品檢測戰(zhàn)略發(fā)展需要，支撐新技術(shù)發(fā)展、新標準研發(fā)、新成果推廣。

3.2 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的應用推廣

乳及乳制品智慧實驗室標準體系的推廣主要采取試點先行、復制推廣的方法。試點實驗室將發(fā)揮核心作用，既是項目設(shè)計開發(fā)的策源地和先行者，也是推動項目落地應用的重要平臺和示范基地，還是連接研究和實踐推廣的重要橋梁和紐帶。一些創(chuàng)新技術(shù)、方法和標準將率先在標桿實驗室試點運行，在成功運行基礎(chǔ)上進一步推廣。

4 結(jié)論

本文介紹乳及乳制品智慧實驗室缺少定義和內(nèi)涵標準、建設(shè)與驗收標準、使用和維護標準，結(jié)合乳制品行業(yè)智慧實驗室的實際應用，利用企業(yè)和科研單位上下游資源優(yōu)勢，在前期研究基礎(chǔ)上，科學系統(tǒng)研制符合全面應用推廣乳及乳制品智慧實驗室標準體系。合理搭建標準體系框架，全面覆蓋智慧實驗室從研制到使用全過程，以滿足中國乳制品檢測戰(zhàn)略發(fā)展需要，填補乳品檢測行業(yè)空白與標準體系空白，提升乳及乳制品智慧實驗室管理和技術(shù)標準，加快智慧化轉(zhuǎn)型，支撐新技術(shù)發(fā)展、新標準研發(fā)、新成果推廣，促進乳業(yè)智慧實驗室技術(shù)權(quán)威，振興乳業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。