数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网www.szhzxw.cn
摘 要
中国在白酒酿造工艺上历史悠久，也是我国经济与文化的重要组成部分，随着《中国制造2025》的提出，数字智能技术在各行业中的应用也越来越广泛，白酒行业智能酿造成为未来发展的一种必然趋势。引入数字智能技术之后，如何确保工艺稳定性、节能降耗、提高产酒量和产酒质量等成为了研究热点。当下，如何利用数字智能技术建立白酒酿造数字模型、建立白酒酿造数据管理平台、利用人工智能技术和工艺数据沉淀算法库，模拟白酒酿造全生产过程等对白酒行业转型升级有着十分重要的意义。
关键词 数字智能；工艺参数优化；全面质量控制；人工智能
白酒行业是传统轻工行业的典型代表，数字智能转型升级势在必行，由于种种原因，目前白酒行业技术创新性不强，高能耗、劳动密集的问题还是比较突出，设备管理效率低，而且产酒的量和质难以得到有效保证。除此之外，数字智能技术已经成为了我国经济发展的新动力，传统制造模式向数字智能制造模式的转型也因此受到了白酒行业的高度关注。数字化转型网www.szhzxw.cn
近年来，数字智能技术在产品设计、工艺过程优化、质量管理和控制、设备运维等方面发挥了重要作用，探索数字智能技术在白酒酿造中的应用前景有着十分重要的理论意义和实际意义。
一、白酒酿造行业现状
目前，液态发酵酿造的方式在国外已经实现了全自动化管理与控制，智能化管理控制的水平比较高。在白酒酿造方面，中国主要使用的是固态发酵酿造的方式，工艺与自动化设备相对比较复杂，全自动化酿造存在诸多困难。现阶段白酒市场的需求量日益增加，白酒企业生产规模日益扩大，酿造车间管理控制的问题也越来越多。结合现阶段白酒酿造行业现状，主要有以下几个方面的问题比较突出：首先是工艺参数亟待优化；其次是质量的全面把控；再次是设备的高效维护；最后是窖池的管理，这些问题对白酒酿造智能化升级有着十分重要的意义。数字化转型网www.szhzxw.cn
二、数字智能技术在白酒酿造行业中的应用
中国白酒酿造历史悠久，文化底蕴相当深厚，对中国经济发展有巨大贡献。中国白酒酿造原料主要有高粱、小麦、玉米、大米以及糯米等谷物，糖化发酵剂以酒曲为主，通过固态酒精发酵和蒸馏的方式，最终通过陈酿而得到饮料酒，备受各类人群喜爱。由于酿造配方的差异、生产技术的不同等，白酒的口味也存在一定的差异。参考《中国制造2025》，白酒行业近年来的生产方式也在发生变化，智能化酿造的趋势越来越明显。由于原料价格不稳定，再加上市场竞争越发激烈，智能化生产迫在眉睫，工艺上的精益求精受到酿酒行业的高度重视，如何提质增效和节能降耗也成为了白酒行业的重要发展方向。
白酒酿造行业的智能化生产系统中，数字智能技术有绝对核心的地位，这和白酒酿造行业的长期发展战略目标十分吻合，充分利用数字智能技术，对白酒酿造过程中工艺参数的优化、质量的全面控制、设备的高效维护管理以及窖池发酵等有着十分重要的意义。数字化转型网www.szhzxw.cn
三、传统白酒酿造数字化改革面临的问题
（一）工艺参数的优化比较困难
纵观白酒的整个酿造过程，工艺参数自始至终都有着相当重要的作用，工艺参数直接指导了工人生产，也是白酒酿造量和质能够得到有效保障的重要前提。例如，如果使用小曲，分析清香型白酒酿造工艺可知，其酿造工艺环节多达20多道，工艺参数相当多，如下图1所示。数字化转型网www.szhzxw.cn
其中，浸泡、配料以及蒸馏等各个工序的主要参数对酿酒的整个过程至关重要，这些参数直接影响到酒的量与质，酿酒能耗以及酿酒设备的运行状况等。对于白酒行业转型升级过程而言，初期在设定生产工艺参数的时候主要还是基于酿酒师傅的经验，但不同酿造工序具有相对的独立性，设备工艺参数出现局部最优的可能性比较大，所以各个酿造工序之间的衔接、并行优化等会面临着较大的苦难。因此，无论是节能降耗还是提质增效都有存在一定程度的问题，这也是初期转型阶段不得不面临的问题。
除此之外，白酒酿造原材料市场价格并不稳定，再加上市场需求与白酒企业产能供给之间的变化难以预测，所以如何结合实际情况及时修正白酒酿造的生产工艺参数成为了相关企业关注的重点。动态调整生产工艺参数，确保生产供给和市场需求对接，避免产能过剩或者产能不足的问题，都能够通过数字智能技术实现。然而，目前白酒企业还是以稳定生产为主，除非产品、原料和设备工艺都需要进行重大调整，企业才会调整和测定生产工艺参数，而且采取的几乎都是局部调整方式。数字化转型网www.szhzxw.cn
（二）质量的全面管控存在问题
长期以来，人们对白酒这类酒精饮料就十分喜爱，白酒的质量不但需要满足国家相关标准，同时生产也需要遵守相应的管理规范。白酒行业转型升级过程中，品质质量的全面管理和提升是关键所在，但目前还主要停留在产品质量检验的阶段，并没有从原料订购、中间过程、售后反馈等全周期开展质量管理控制。例如，以传统清香型白酒为例，其包括的产品质量安全要求的标准与规定如下图2所示。
毫无疑问，白酒酿造企业在实施全面质量管理控制时需要投入的人力、物力以及财力都相当大，必须对各个生产环节进行严格的抽检、审查以及记录等，一旦质量不合格，除了给企业带来直接的经济损失之外，还很可能给企业名誉造成不可挽回的影响。目前白酒行业正在转型过渡的初期，现有的管理水平比较低，对各个环节的质量管控并没有关联起来，部门之间的质量管理信息传递不及时，人员记录的存在不同程度的差异，物料信息的变化和下一工艺环节的调整之间存在明显的时间差，生产过程稳定性难以得到可靠保障，进而影响到产品质量。数字化转型网www.szhzxw.cn
（三）设备维护保障效率低下
白酒酿造工序比较繁杂，整个过程需要使用到的设备种类综合性比较高，各类机械和自动化设备的应用贯穿于原料浸泡、摊晾、发酵以及装甑蒸馏等各个环节。各个环节使用到的主要设备如下图3所示：
整个酿造现场使用到了密集的各类设备、相当复杂的流通管道，而且环境温湿度变化比较复杂，机械化设备运行过程中面临着诸多不确定的动态问题。尤其是在升级改造的初期，酒企在设备维护过程中使用到的人力、物力以及财力都相当大，目前人工巡检的方式有很多弊端。不能及时掌握到设备零部件磨损和电路老化等问题，一旦维护就需要进行停产，不但维护人员劳动强度较大，而且企业的正常生产也会受到不同程度的影响。数字化转型网www.szhzxw.cn
（四）窖池发酵温度控制困难
“生香靠发酵、提香靠蒸馏”足以证明窖池发酵在整个酿酒过程中的重要性，白酒的量与质在很大程度上会受到酒醅发酵的影响。事实上，有很多因素都会影响到酒醅的质量，常见的主要有发酵的温度、时间、菌群数量、入窖温度、酒醅含水量、酒醅黏度以及环境温度等。其中，大量研究证实，影响发酵最关键的因素是温度。因此，控制发酵温度对于白酒量与质的提升有着十分重要的意义，但大型酒厂的窖池数量多、规模大，需要花费巨大的成本来构架完成的酒醅品质影响因素体系。
四、白酒酿造行业数字智能应用
（一）酿造工艺参数优化
通过将数字智能技术引入到白酒酿造之中，可以对工艺参数进行不断优化。利用数字智能技术，通过现场数据采集传感器，能够技术将酿造的工艺指标采集到企业的工业互联网平台之上，通过数据整合，为后续大数据分析提供数据源。数字智能技术涉及到学科知识比较多，技术之间的渗透性很强，通过人工智能技术的应用，建立机器学习模型和深度学习框架，可以实现工段之间、区域之间、各个车间等生产数据分析，这种数据分析具有较强的关联性，“数据孤岛”的问题将会得到有效解决。除此之外，利用数字智能技术，建立相应的数据模型，通过反复迭代可以提高数据模型的质量，尤其是设备状态不确定、酒醅物性变化、环境变化等因素影响下，监测数据反馈不及时等导致的模型误差问题得到解决。
借助于各个车间传感器以及边缘端口等，能够及时向云计算平台上传生产实时数据，同时快速存储和计算，通过数据处理和分析，及时准确地判断生产系统效能，人工预测成本得到有效降低，与此同时，设备可以迅速接收控制指令并且实现增产降耗，有效控制生产成本的同时优化了工艺参数。
（二）酿造质量全面管理控制
引入数字智能技术到白酒酿造质量管理中，需要从酿造原料的检测开始，向数据平台上传原料检测数据，有利于数据的积累和分析，建立在历史检测数据的基础之上，可以对年份、地区等原料品质差异进行分析，为不同工艺条件下匹配最合适的原料。参考分析结果可以对工艺指标参数进行及时调整，并且将控制指定下发到不同的生产单元执行。除此之外，白酒酿造中间过程还涉及到大量的检测数据，可以按照区域的不同、单元的不同、工序的不同，有针对性地调整和优化，降低生产过程波动对产品质量的影响。针对销售和售后反馈，可以通过数字模型从多个维度分析反馈信息，从而为质量提升提供相应的参考。实际生产过程中，还有相当多的因素会影响到白酒的质量，比如摘酒、勾兑和贮藏等，通过数字智能技术能够建立相应的管理系统和数据网络，实现对整个生产过程质量的全面管理和控制。数字化转型网www.szhzxw.cn
（三）酿造设备保障更加可靠
引入数字智能技术到白酒生产设备维护保障工作之中能够带来很多方面的好处，首先，可以评估设备故障风险，并且有针对性地进行预测性维护，降低停线维护给生产带来的不便；其次，有效降低维护设备需要的工作量，降低了设备维护成本并且保障了生产的连续性。通过数据信息网络平台这一枢纽，能够有效利用设备各类信息，比如型号名称、设计性能、调试参数、历史负荷、维护保养等各类信息可以得到有效利用。建立在这一网络平台的基础上，充分利用上传的数据，建立相应的模型可以更好地预测分析设备故障风险，实现数据可视化分析，用户和设备管理者能够更加全面地了解设备各种信息，人工操作失误风险被降低，故障响应时间减少，有利于计划排产和提高生产效率。数字化转型网www.szhzxw.cn
（四）窖池发酵温度精准控制
引入数字智能技术到窖池发酵环节之中，能够对窖池发酵温度进行更加精准和高效的控制，按照白酒香型的不同，建立相应的温度控制模型，对发酵温度进行更加精准的控制，提高产酒的量与质。企业在数字化改造升级进程中，需要建立科学合理的检测体系，实现对窖池发酵环节的精准控制，通过常年的发酵数据积累，建立发酵环境模型，在不断数据迭代中优化模型，为窖池处理决策提供支持，降低人工管理的工作量和成本，处理异常问题的时间大幅度减少，有利于提升白酒的量和质。
五、结语与展望
现阶段白酒行业正处于转型升级的初期阶段，关于数字智能技术的应用还在不断探索之中。值的肯定的是，数字智能技术在白酒行业的应用大有可为，无论是产品的设计、生产还是维护等，都有着显著的优势。白酒行业是传统轻工业的典型代表，为我国经济发展做出了重大贡献，也是我国文化的传承，如何突破传统技术瓶颈至关重要。未来还需要不断进行技术创新，在节能增产、成本控制等方面实现更大的飞越。毫无疑问，智能酿造是白酒行业未来发展的必由之路，数字智能技术是智能酿造的驱动力，也是白酒行业新征程上的重要支撑。数字化转型网www.szhzxw.cn
参考文献
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