張聰芝，陸其剛，陳 力，張龍云，胡風光，陳孚江，沈曉波，劉 亮

(江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷 223800)

近年來隨著國家科技創(chuàng)新政策的指引，國家科技的進步以及白酒行業(yè)科技的發(fā)展，傳統(tǒng)釀酒生產(chǎn)，逐步向機械化、自動化、智能化升級，釀酒智能化的發(fā)展取得了長足進步，前期主要體現(xiàn)在計算機及自動化的應用，如機械化出料風冷系統(tǒng)、智能包裝物流系統(tǒng)，后期主要體現(xiàn)在計算機品評系統(tǒng)、智能機器人裝甑系統(tǒng)的開發(fā)，智能工廠體系的建立等等。江蘇洋河酒廠股份有限公司緊跟時代步伐引領行業(yè)發(fā)展，近年來在釀酒智能化體系取得了輝煌的成績，建成了自動化的包裝物流系統(tǒng)，規(guī)模化的智能立體倉庫，構建了智能化的窖池監(jiān)控系統(tǒng)、原酒管理及調配系統(tǒng)，形成了大規(guī)模的自動化原料預處理中心、智能化功能微生物應用中心，突破了高智能、大規(guī)模機器人裝甑及智能餾酒技術；全面實現(xiàn)了功能微生物智能集成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)功能微生物制劑生產(chǎn)的自動化、智能化，建成白酒行業(yè)第一家智能集成控制中心，達到了精準控制微生物；創(chuàng)新性的引進了MES (Manufacture Executive System/制造執(zhí)行)系統(tǒng)實現(xiàn)了線上數(shù)據(jù)的高效管理，極大提高了功能微生物生產(chǎn)的信息化、數(shù)字化水平。江蘇洋河酒廠股份有限公司利用現(xiàn)代技術繼承和發(fā)揚傳統(tǒng)釀造行業(yè)，在白酒行業(yè)智釀造領域引領了時代的發(fā)展與進步[1-3]。

1 智能集成控制與MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)

1.1 智能集成自動化中央控制系統(tǒng)總覽概述

江蘇洋河酒廠股份有限公司近年來致力于智慧工廠項目的開發(fā)與應用，在智慧釀造領域、原酒管理領域、功能微生物應用領域、成品酒包裝物流領域全面開展智能化建設，實現(xiàn)了各領域生產(chǎn)的智能集成控制與線上信息化系統(tǒng)管理。

智能集成控制系統(tǒng)是基于機械化生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)（圖1），依托原有的生產(chǎn)模式升級為自動控制模式并系統(tǒng)集成于中央控制室，達到中控的智能集成控制，實現(xiàn)了生產(chǎn)的可視化、可控化，同時實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的預警、分析確保生產(chǎn)的正常進行。MES系統(tǒng)則實現(xiàn)了生產(chǎn)管理、質量管理、庫存管理的線上數(shù)據(jù)集成與分析，在線質量檢測、產(chǎn)品溯源?；谥悄芗煽刂婆cMES系統(tǒng)實現(xiàn)了功能微生物生產(chǎn)過程的在線集中控制與追蹤、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中管理與分析，使功能微生物的生產(chǎn)達到了智能化控制水平[4-5]。

1.2 種子智能化擴培（圖2）

功能微生物的生產(chǎn)中種子擴培是一個重要環(huán)節(jié)，通過自動化的菌液發(fā)酵罐與固態(tài)淺盤培養(yǎng)種曲機實現(xiàn)液態(tài)菌種如風味芽孢桿菌、生香酵母與霉菌如根霉、河內白曲的種子擴培過程[9]；原有生產(chǎn)模式多為離線間歇式控制生產(chǎn)，通過升級軟硬件設備實現(xiàn)了種子擴培階段從滅菌到培養(yǎng)的自動控制，并通過系統(tǒng)抓取過程信號實現(xiàn)了中控的集中自動化控制，實現(xiàn)了從滅菌、冷卻、控溫、通風培養(yǎng)、核心參數(shù)采集與設定的智能控制[5-6]。

MES系統(tǒng)在種子生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)管理，創(chuàng)建種子生產(chǎn)工單明確記錄原料、輔料的消耗數(shù)據(jù)，采集種子生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)點明確工單執(zhí)行工序過程并進行全程的采集記錄，并實現(xiàn)了種子產(chǎn)出、入庫、出庫使用的自動化管理。

1.3 原料自動化處理與功能微生物智能化培養(yǎng)

現(xiàn)代智能管理系統(tǒng)與現(xiàn)代生物技術的結合推動了原有的微生物生產(chǎn)模式的進步，由傳統(tǒng)的通風培養(yǎng)模式升級為機械化生產(chǎn)模式，進一步升級為智能自動化模式，自動化、智能化升級則實現(xiàn)了功能微生物培養(yǎng)的智能集成控制與數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理[6-7]。

原料的蒸煮滅菌由原來的手動操作升級為一鍵自動蒸煮，出料冷卻、入盤實現(xiàn)了聯(lián)動狀態(tài)下的現(xiàn)場自動化控制，智能集成控制進行蒸煮參數(shù)如潤料時間、蒸煮壓力、持壓時間，冷卻風溫、通風頻率，入盤溫度、風機頻率參數(shù)的設定與監(jiān)控，不但同時實現(xiàn)了設備運行的預警管理，還實現(xiàn)了執(zhí)行參數(shù)的預警管理（圖3、圖4）。

微生物的培養(yǎng)過程則實現(xiàn)了通風頻率、通風量、培養(yǎng)溫度、噴霧量的自動化集成化控制，培養(yǎng)過程中實現(xiàn)自動翻曲與轉盤，通過基本參數(shù)、綜合參數(shù)的設定控制設備的自動啟停，同時按程序集成進行階段性控溫、通風、控濕培養(yǎng)，并通過超溫、超壓的預警及自動控溫保證微生物處于最優(yōu)培養(yǎng)條件。

與種子擴培階段一致MES系統(tǒng)在功能微生物生產(chǎn)中實現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的集中與系統(tǒng)管理，通過工單的創(chuàng)建明確起始原料、輔料、種子消耗、產(chǎn)品入庫量的在線集中管理，通過制曲配制及生產(chǎn)的配方管理實現(xiàn)了工單創(chuàng)建的高效快捷化；通過采集生產(chǎn)各個階段的工序情況明確記錄生產(chǎn)過程的執(zhí)行情況，使生產(chǎn)的每一步都實現(xiàn)了實時在線記錄、監(jiān)控，保證了設備運轉與微生物培養(yǎng)的正常運行[7]。

1.4 微生物智能化復配（圖5）

多菌種微生物復配是功能微生物應用的重要環(huán)節(jié)，多種類的功能微生物是提供優(yōu)質功能酶類及風味化合物的基礎，功能微生物智能化集成精準控制復配參數(shù)的執(zhí)行，實現(xiàn)了自動化、智能化復配，MES系統(tǒng)在進行復配工單管理的同時，實現(xiàn)了智能入庫、出庫、庫存的在線管理。

自動化的出料復配系統(tǒng)極大提高了生產(chǎn)效率，微生物培養(yǎng)結束后進行自動化控溫烘干，烘干過程通過參數(shù)的設定進行自動翻曲、轉盤保證烘干的均勻性，烘干結束通過風送系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化一鍵入倉；自動化復配則通過設定不同種類微生物的定量機頻率、皮帶秤流量實現(xiàn)高精度比例復配，并通過智能中控系統(tǒng)進行在線的監(jiān)控與調節(jié)，確保復配比例達到生產(chǎn)要求。

MSE系統(tǒng)通過預先設定復配比例的選擇設置包裝工單比例與復配量，通過實時對包裝設備的運行數(shù)據(jù)的采集實現(xiàn)設備運行的監(jiān)控管理，同時進行單品種微生物的消耗管理，功能微生物的入庫、出庫、庫存盤點的線上管理，實現(xiàn)了在線物料流轉的自動化智能化[7-8]。

2 智能質量管理與批次追溯分析

質量管理是功能微生物生產(chǎn)中的重要組成部分，通過入盤水分的測量進而控制配料水分量，通過培養(yǎng)過程理化指標與微生物含量指標的測定，掌握功能微生物培養(yǎng)過程中酶活性、發(fā)酵性能、增殖特性的變化規(guī)律，進而優(yōu)化功能微生物生產(chǎn)過程控制參數(shù)。

通過MES質量管理系統(tǒng)的引入實現(xiàn)了生產(chǎn)的線上智能質量管理，在發(fā)起生產(chǎn)工單的同時根據(jù)檢測需求發(fā)起質檢工序，實現(xiàn)入盤常規(guī)指標、出盤理化指標、微生物指標、全指標的選擇性檢測，同時實現(xiàn)檢測數(shù)值的線上錄入管理、檢測報表的生成、藥品消耗的在線管理等功能。

功能微生物全流程追溯是全面把控生產(chǎn)的重要手段，通過線下的管理實現(xiàn)了從斜面種子到搖瓶種子，從種子擴培到微生物培養(yǎng)，從包裝入庫到釀酒使用過程控制與指標質量管理的全面追溯（圖6）；MES智能批次溯源系統(tǒng)則實現(xiàn)了從種子培養(yǎng)到包裝入庫全流程批次的線上關聯(lián)與生產(chǎn)過程工序的在線管理；并通過大數(shù)據(jù)分析篩選確定黃金批次的單品微生物曲、成品微生物曲，探尋最優(yōu)化的功能微生物培養(yǎng)過程控制條件；并實現(xiàn)全年生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不間斷記錄與分析。

3 結論與展望

隨著白酒產(chǎn)業(yè)自動化、智能化的發(fā)展，近年來江蘇洋河酒廠股份有限公司著力重點打造智能工廠項目，聚焦計劃、生產(chǎn)、質量、設備、成本五位一體的生產(chǎn)過程智能管理體系，加快推動工廠數(shù)字化、智能化轉型；功能微生物應用中心是江蘇洋河酒廠股份有限公司從事功能微生物研究和應用的核心單元，功能微生物智能化生產(chǎn)是智慧釀造體系的重要組成部分，公司基于前期機械化設備通過升級軟、硬件，在行業(yè)內率先實現(xiàn)了功能微生物培養(yǎng)的智能自動化，構建中央控制系統(tǒng)實現(xiàn)了功能微生物培養(yǎng)過程的智能集中控制；依托功能微生物自動化、智能化生產(chǎn)以及中央控制系統(tǒng)，公司開創(chuàng)性引進智能MES系統(tǒng)推動生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、工序過程監(jiān)督、批次質量分析、產(chǎn)品庫存管理等數(shù)據(jù)的線上智能化、系統(tǒng)化管理；功能微生物智能集成控制及MES系統(tǒng)推動了智能工廠項目以及白酒智慧釀造體系建設，引領了中國白酒智能化產(chǎn)業(yè)升級。