高雅靜，趙明遠(yuǎn)

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 英才學(xué)院，哈爾濱150028）

一、引言

數(shù)據(jù)是未來工廠的命脈，隨著生產(chǎn)商越來越多地采用高級(jí)分析法、人工智能和其他新興數(shù)字技術(shù)來轉(zhuǎn)變生產(chǎn)和供應(yīng)鏈，企業(yè)必須找到有效的方法來應(yīng)用和管理數(shù)據(jù)。目前，大多數(shù)生產(chǎn)商都專注于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，而通過企業(yè)間數(shù)據(jù)共享，生產(chǎn)商能夠釋放更多的價(jià)值并加速創(chuàng)新。每個(gè)生產(chǎn)商都有機(jī)會(huì)通過數(shù)據(jù)共享提升企業(yè)效率，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)需要不斷創(chuàng)新變革。傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)很少使用數(shù)據(jù)和自動(dòng)化生產(chǎn)手段，如何將數(shù)據(jù)共享和智能加工很好的結(jié)合，提升農(nóng)產(chǎn)品加工效率，構(gòu)建先進(jìn)的農(nóng)產(chǎn)品加工體系具有重要意義。本文將從數(shù)據(jù)共享的角度出發(fā)，構(gòu)建智能化農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)模式，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

二、數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工模式的特點(diǎn)

（一）利用數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)中的問題

傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)過程，通常使用工藝流程統(tǒng)計(jì)管理的方法對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果做出生產(chǎn)流程的控制與優(yōu)化。由于傳統(tǒng)加工過程中數(shù)據(jù)收集手段有限，收集成本高，不能進(jìn)行太多的復(fù)雜數(shù)據(jù)計(jì)算，因此，該方法只能通過小樣本的分析延伸至全部生產(chǎn)流程的管理，對(duì)樣本量要求較少，極易產(chǎn)生數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)偏差[1]。

在基于大數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工中，數(shù)據(jù)可以共享至生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集便捷，計(jì)算能力也大幅提升，對(duì)樣本的分析不用拘泥于小樣本數(shù)據(jù)，可以通過產(chǎn)品的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，不僅能夠降低分析偏差，更準(zhǔn)確地管理加工生產(chǎn)流程，還能根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題。

（二）利用數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)潛在的問題

農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的設(shè)備存在潛在問題，如設(shè)備性能衰退、精度缺失、工藝參數(shù)的不穩(wěn)定等，所有顯性問題都是隱性問題積累到一定程度后觸發(fā)的，這些問題在傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工中運(yùn)用一般的統(tǒng)計(jì)方法或單個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)很難進(jìn)行有效的判斷，需要更加先進(jìn)的分析和建模手段，建立能夠?qū)㈦[性問題顯性化的預(yù)測(cè)模型。

在以數(shù)據(jù)共享為基礎(chǔ)的智能農(nóng)產(chǎn)品加工系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)的自我意識(shí)、自我預(yù)測(cè)和自我重構(gòu)的功能中共享，幫助設(shè)備操作者了解設(shè)備的健康狀況、缺失的精度情況、質(zhì)量的偏差等，通過預(yù)測(cè)將潛在問題顯性化，使工人可以采取及時(shí)的維護(hù)措施，優(yōu)化設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，提高設(shè)備的使用效率。此外，設(shè)備的歷史健康信息也可以反饋到機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)部門，從而形成閉環(huán)的生命周期更新設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)化的生產(chǎn)環(huán)境。

（三）利用數(shù)據(jù)形成解決問題的路徑

傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工面臨各種挑戰(zhàn)，如農(nóng)產(chǎn)品源頭質(zhì)量不過關(guān)，加工高污染、高能耗，加工產(chǎn)品的供給與市場(chǎng)需求不符等等，然而在數(shù)據(jù)共享的理念引領(lǐng)下，農(nóng)產(chǎn)品智能加工將依據(jù)大數(shù)據(jù)思維轉(zhuǎn)變加工模式，形成解決問題的路徑，以加工環(huán)節(jié)為中介，通過數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的搭建、信息的共享、人員的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)加工數(shù)據(jù)與銷售端的無縫對(duì)接。加工人員可以借助信息收集使加工決策更加科學(xué)，利用大數(shù)據(jù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品類型的劃分更為細(xì)致，有助于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層及時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，使之更加符合市場(chǎng)所需，與之相匹配的前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)和終端銷售環(huán)節(jié)也因此受到智能管控和調(diào)整。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)模式是上料—配料—送料進(jìn)庫(kù)—生產(chǎn)加工—包裝，智能化升級(jí)并結(jié)合數(shù)據(jù)共享應(yīng)用后的新的生產(chǎn)模式應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程進(jìn)行變革創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流程精益化、生產(chǎn)加工自動(dòng)化、管理系統(tǒng)數(shù)字化、數(shù)據(jù)信息云端化。通過對(duì)生產(chǎn)線的改造，建設(shè)智能車間，改變組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化決策系統(tǒng)，進(jìn)而形成一種新的生產(chǎn)加工模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工的自動(dòng)化、數(shù)字化、可視化和決策科學(xué)化。在終端銷售環(huán)節(jié)，基于用戶群體的核心數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶需求的缺口，重新定位產(chǎn)品服務(wù)，還可以利用數(shù)據(jù)作為服務(wù)用戶和鏈接用戶的載體，從廣泛用戶的數(shù)據(jù)中獲取隱性知識(shí)，再利用知識(shí)為用戶提供客制化服務(wù)，以達(dá)到所產(chǎn)皆可銷的目標(biāo)。

三、數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工模式的構(gòu)建

（一）建立完善的相關(guān)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

數(shù)據(jù)對(duì)于智能加工是一種看待問題的途徑與解決問題的手段，通過分析數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)需求、預(yù)測(cè)加工生產(chǎn)、解決和避免不可見問題的風(fēng)險(xiǎn)，是智能加工制造的基礎(chǔ)。完善的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)應(yīng)包含三個(gè)板塊，分別為管理運(yùn)行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源中心和接入應(yīng)用中心，其中管理運(yùn)行系統(tǒng)是頂層板塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的決策、運(yùn)行、管理等任務(wù)[2]。數(shù)據(jù)資源中心是平臺(tái)的主體部分，利用虛擬接口匯集來自各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，形成一個(gè)數(shù)據(jù)池，采用技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如降噪儲(chǔ)存、預(yù)測(cè)分析等，同時(shí)以生產(chǎn)的產(chǎn)品周期為目標(biāo)，建設(shè)一套標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存體系，以便與其他環(huán)節(jié)以及其他企業(yè)之間共享。接入應(yīng)用中心的主要用途是共享數(shù)據(jù)，它與數(shù)據(jù)資源中心互通，通過接口將數(shù)據(jù)池內(nèi)的數(shù)據(jù)應(yīng)用化，將經(jīng)過實(shí)時(shí)分析后的數(shù)據(jù)及時(shí)流向決策鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

（二）建立自適應(yīng)、模塊化、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

基于數(shù)據(jù)共享的智能加工系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)加工生產(chǎn)系統(tǒng)提出了智能化、自適應(yīng)與模塊化的要求，即在應(yīng)對(duì)大規(guī)模客戶定制的快速反映和適應(yīng)能力的同時(shí)，也能適應(yīng)對(duì)于小批量、多品種定制生產(chǎn)的快速反應(yīng)，滿足生產(chǎn)制造系統(tǒng)和流程的柔性靈活、快速重構(gòu)的要求。

首先，建立自適應(yīng)加工生產(chǎn)系統(tǒng)。要求系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量、種類、性能和質(zhì)量有自適應(yīng)能力，能夠運(yùn)用大數(shù)據(jù)通過分析與理解外界及自身的信息，自動(dòng)協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特殊系統(tǒng)中組成部分，依次承接具體的工作任務(wù)，以便自行構(gòu)成最佳運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)也需要有一定的自我學(xué)習(xí)及維護(hù)能力，通過系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)功能，在制造過程中不斷完善資料庫(kù)的補(bǔ)充、更新，以及自動(dòng)執(zhí)行故障診斷并自動(dòng)進(jìn)行故障排除與維護(hù)，或通知系統(tǒng)下達(dá)準(zhǔn)確的執(zhí)行指令自動(dòng)完成修復(fù)等。

其次，建立模塊化加工生產(chǎn)系統(tǒng)。模塊化是指加工生產(chǎn)制造模式中各個(gè)功能部分被設(shè)計(jì)成為標(biāo)準(zhǔn)的模塊化組件，這些標(biāo)準(zhǔn)化模塊可以按照當(dāng)下加工生產(chǎn)的要求，通過搭積木的方式組合成為特殊的加工生產(chǎn)模式，使得加工生產(chǎn)能夠按照工藝和生產(chǎn)的要求任意組合，加工生產(chǎn)模式將變得更加靈活，不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自對(duì)外部變化做出快速反應(yīng)。

最后，建立智能化加工生產(chǎn)系統(tǒng)。要求該生產(chǎn)系統(tǒng)中不同功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊具有可感知、可預(yù)測(cè)功能，對(duì)感測(cè)到的信息能夠自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分析、自動(dòng)處理、自動(dòng)決策，即按照設(shè)定的邏輯要求做出相應(yīng)的反應(yīng)，再得到反饋信息而建立的完整的循環(huán)運(yùn)作，以滿足各式各樣外界動(dòng)態(tài)多變的制造與服務(wù)需求。智能化標(biāo)準(zhǔn)模塊也是一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，能夠感知信息，能夠處理和控制信息，再通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備數(shù)據(jù)和控制信息可靠地傳遞到管理層，進(jìn)行智慧運(yùn)算，進(jìn)而達(dá)成人與人、人與物以及物與物之間的實(shí)時(shí)交流和執(zhí)行。

（三）打造智能車間和智能管理系統(tǒng)

首先，打造智能車間系統(tǒng)?？蓪⒅悄苘囬g分為車間生產(chǎn)控制和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行兩部分，車間生產(chǎn)控制是智能車間的核心，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃控制和執(zhí)行，負(fù)責(zé)車間的人員調(diào)配、勞動(dòng)組織、生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)量控制、質(zhì)量控制、成本控制、現(xiàn)場(chǎng)管理等整個(gè)車間生產(chǎn)管理與執(zhí)行控制任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行是智能車間的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)設(shè)備管理、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控整個(gè)車間設(shè)備狀態(tài)及實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)管理。由數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備、綜合網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)建立起來的制造執(zhí)行系統(tǒng)是智能車間的實(shí)施核心，用以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)過程、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)控制和資源計(jì)劃管理等。將數(shù)字信息嵌入到控制與執(zhí)行系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理和共享，實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)過程中原料采購(gòu)、設(shè)計(jì)、制造、裝配、質(zhì)量控制與檢測(cè)等各個(gè)階段的管理和控制，解決傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工車間和生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到加工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化過程，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品加工生產(chǎn)之間的各項(xiàng)不確定性因素降低，在數(shù)字空間中將加工生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化，使加工生產(chǎn)過程在公司各項(xiàng)信息化、數(shù)字化手段中得以檢驗(yàn)，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)的成功率與可靠性，縮短從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時(shí)間。

數(shù)字化是智能車間建設(shè)的重要一環(huán)，通過當(dāng)前精確數(shù)據(jù)的采集與分析，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行初始化，及時(shí)引導(dǎo)、響應(yīng)和報(bào)告車間的活動(dòng)，對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件做出快速反應(yīng)，重點(diǎn)削減不產(chǎn)生附加值的活動(dòng)，從而有效推動(dòng)車間運(yùn)行，數(shù)字化加工改善運(yùn)行設(shè)備的回報(bào)，以及改善及時(shí)交貨、庫(kù)存周轉(zhuǎn)、毛坯和現(xiàn)金流通性能。

其次，打造智能管理系統(tǒng)。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，智能管理系統(tǒng)應(yīng)包括數(shù)據(jù)體系、加工生產(chǎn)、質(zhì)量管控、決策分析和人工智能五個(gè)模塊[3]。第一，數(shù)據(jù)體系建設(shè)是智能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，無論是智能工廠還是智能管理系統(tǒng)均是在數(shù)據(jù)的共享基礎(chǔ)上形成的，因此，要重點(diǎn)打造數(shù)據(jù)體系，建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)管控中心，便于數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)清理等工作的進(jìn)行，只有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)才能保障加工制造智能化的實(shí)現(xiàn)。第二，加工生產(chǎn)即智能車間的打造，可以采用上述方法，在數(shù)據(jù)體系形成的基礎(chǔ)上構(gòu)建車間生產(chǎn)控制和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行兩部分智能系統(tǒng)，保障加工生產(chǎn)從設(shè)計(jì)到產(chǎn)出的智能化。第三，質(zhì)量管控主要用于管控加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)出的產(chǎn)品，幫助加工企業(yè)規(guī)范加工操作規(guī)范，使加工環(huán)節(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)品符合市場(chǎng)的質(zhì)量要求，打造智能質(zhì)量管控系統(tǒng)應(yīng)在數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，建立智能信息決策體系，通過對(duì)加工制造中產(chǎn)品的大數(shù)據(jù)分析，不斷進(jìn)行檢驗(yàn)與管理，保障產(chǎn)品質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品加工安全。第四，智能決策分析系統(tǒng)主要用于對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的分析，減少傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工人員干預(yù)形成的決策偏差，在系統(tǒng)自動(dòng)分析中形成最優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，強(qiáng)化整體加工生產(chǎn)布局，保證生產(chǎn)最優(yōu)決策單元的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，打造智能決策分析系統(tǒng)還具有及時(shí)解決生產(chǎn)性問題的功能，對(duì)現(xiàn)存的問題通過數(shù)據(jù)分析得出在當(dāng)前條件下最有效的解決措施，保障生產(chǎn)的延續(xù)與穩(wěn)定。第五，人工智能。智能管理系統(tǒng)在加工生產(chǎn)中所進(jìn)行的分析、推理、判斷、決策等活動(dòng)，替代了部分人工腦力勞動(dòng)，但智能管理系統(tǒng)不僅是人工智能，在突出人的核心地位的同時(shí)，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的集成化與智能化，人工智能建設(shè)應(yīng)打造智能機(jī)器和人結(jié)合的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化。