摘 要：乳制品生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)挖掘與智能化控制技術(shù)對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化生產(chǎn)流程和降低成本具有重要意義。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的原料質(zhì)量、工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行智能化監(jiān)控與優(yōu)化。通過(guò)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、仿真實(shí)驗(yàn)方法，挖掘關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警和自動(dòng)化的智能調(diào)控，可有效提升乳制品的品質(zhì)穩(wěn)定性，降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：乳制品生產(chǎn)；數(shù)據(jù)挖掘；智能化控制

Abstract： In the production process of dairy products， data mining and intelligent control technology are of great significance for improving product quality， optimizing production processes， and reducing costs. Data mining technology is used to intelligently monitor and optimize the quality of raw materials， process parameters and equipment status in the dairy production process. Through the collection of production data， the use of statistical analysis， simulation and experimental methods， mining key information， real-time monitoring， early warning and automated intelligent regulation and control， can effectively improve the quality and stability of dairy products， reduce energy consumption and improve production efficiency.

Keywords： dairy production; data mining; intelligent control

隨著科技的快速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，在乳制品生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)挖掘和智能化控制的重要性越來(lái)越受到關(guān)注[1]。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?qū)Ａ康纳a(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和處理，揭示出隱藏在其中的有價(jià)值的信息，為生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)[2]。智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，則能夠提高生產(chǎn)效率、降低能耗和減少環(huán)境污染，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在乳制品生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括原料質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境因素等，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法，可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備維護(hù)需求和生產(chǎn)效率等關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程[3]。此外，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還可以應(yīng)用于市場(chǎng)分析和消費(fèi)者行為研究，幫助企業(yè)更好地了解市場(chǎng)需求和消費(fèi)者偏好，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷策略提供有力支持。智能化控制系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施，也是乳制品生產(chǎn)中不可或缺的一環(huán)[4]。智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，如溫度、濕度、壓力等，并根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量[5]。同時(shí)，智能化控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用和廢棄物的減量化處理，有助于企業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展[6]。因此，本文對(duì)乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)挖掘與智能化控制進(jìn)行研究，旨在提升乳制品生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗，并為同領(lǐng)域內(nèi)的乳制品生產(chǎn)提供參考。

1 數(shù)據(jù)挖掘在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用概述

數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中提取有用信息的過(guò)程，它在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛而深入。從原材料采購(gòu)、生產(chǎn)過(guò)程到產(chǎn)品銷售，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，企業(yè)可以更好地理解生產(chǎn)流程，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。例如，通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、濕度、壓力等數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，進(jìn)而優(yōu)化工藝參數(shù)。此外，數(shù)據(jù)挖掘還可以應(yīng)用于乳制品安全監(jiān)控。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)的挖掘，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，預(yù)防食品安全問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)銷售數(shù)據(jù)的挖掘，可以了解消費(fèi)者需求，指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)和營(yíng)銷策略的制定。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用需求

1.2.1 乳制品生產(chǎn)質(zhì)量控制需求

隨著乳制品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)質(zhì)量控制、安全監(jiān)控和消費(fèi)者需求挖掘等方面的需求越來(lái)越迫切。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在這些方面具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量和滿足市場(chǎng)需求。乳制品生產(chǎn)過(guò)程中涉及的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)非常多，包括原料采購(gòu)、生產(chǎn)工藝、設(shè)備運(yùn)行狀況、環(huán)境條件等。傳統(tǒng)的人工管理方式難以實(shí)現(xiàn)全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用可以幫助企業(yè)解決這些問(wèn)題。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，如設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境溫濕度、原材料成分等，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制情況。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供支持。同時(shí)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還可以幫助企業(yè)預(yù)測(cè)設(shè)備維修保養(yǎng)周期，提前安排維修計(jì)劃，避免設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)造成影響。

1.2.2 乳制品安全監(jiān)控需求

乳制品的安全問(wèn)題一直是消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)，也是企業(yè)必須重視的生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)乳制品安全的全過(guò)程監(jiān)控，從原材料采購(gòu)到產(chǎn)品銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤和分析。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)乳制品的理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)和食品添加劑使用情況等，確保產(chǎn)品符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)的質(zhì)量要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)反饋信息的挖掘和分析，可以幫助企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行整改和預(yù)防。

1.2.3 挖掘消費(fèi)者需求

在乳制品市場(chǎng)中，消費(fèi)者需求的挖掘?qū)τ谄髽I(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)消費(fèi)者需求的深入了解和精準(zhǔn)把握，可以幫助企業(yè)制定更加科學(xué)、合理的生產(chǎn)和營(yíng)銷策略。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以對(duì)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)行為、反饋信息、市場(chǎng)趨勢(shì)等進(jìn)行深入分析和挖掘，了解消費(fèi)者的真實(shí)需求和偏好。同時(shí)，結(jié)合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品特點(diǎn)和銷售策略等信息，可以幫助企業(yè)準(zhǔn)確定位產(chǎn)品目標(biāo)市場(chǎng)和目標(biāo)人群，制定更加有針對(duì)性的營(yíng)銷策略。此外，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還可以幫助企業(yè)預(yù)測(cè)市場(chǎng)趨勢(shì)和消費(fèi)者需求變化，提前布局產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)營(yíng)銷計(jì)劃。

2 基于數(shù)據(jù)挖掘的乳制品生產(chǎn)過(guò)程智能化控制系統(tǒng)的構(gòu)建

乳制品生產(chǎn)過(guò)程中涉及大量的數(shù)據(jù)，如原料質(zhì)量、生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)等。傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程往往缺乏對(duì)這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理各種異常，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。通過(guò)智能化控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和分析，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。智能化控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)乳制品生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵。通過(guò)集成人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，構(gòu)建智能化控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制和智能優(yōu)化。智能化控制系統(tǒng)不僅可以提高生產(chǎn)效率，降低能耗，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。在實(shí)施智能化控制系統(tǒng)時(shí)，首先需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行智能化改造，安裝傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與系統(tǒng)的互聯(lián)互通。同時(shí)，需要建立完善的數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)集成人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能控制。同時(shí)，系統(tǒng)還可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和市場(chǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)未來(lái)需求，為企業(yè)制訂生產(chǎn)計(jì)劃提供有力支持。具體構(gòu)建思路如圖1所示。

基于數(shù)據(jù)挖掘的乳制品生產(chǎn)過(guò)程智能化控制系統(tǒng)構(gòu)建，主要是智能化控制系統(tǒng)通過(guò)傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)收集溫度、濕度等物理量及設(shè)備狀態(tài)等信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)。對(duì)于這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)進(jìn)行高效管理和快速處理。利用數(shù)據(jù)挖掘算法分析這些信息，揭示隱藏的模式和趨勢(shì)，以支持決策制定?；谶@些分析結(jié)果，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)或發(fā)出預(yù)警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能控制。此外，系統(tǒng)可預(yù)測(cè)市場(chǎng)趨勢(shì)，助力企業(yè)規(guī)劃生產(chǎn)。

3 乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)挖掘與智能化控制效果

3.1 仿真實(shí)驗(yàn)方法

本研究為了模擬乳制品生產(chǎn)過(guò)程，采用蒙特卡洛模擬方法構(gòu)建了一個(gè)乳制品生產(chǎn)模型。蒙特卡洛模擬的公式根據(jù)具體問(wèn)題而有所不同，但基本原理是利用隨機(jī)數(shù)或隨機(jī)變量的抽樣特性進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)要模擬一個(gè)隨機(jī)變量的分布，該隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望為μ，方差為σ2，則可以使用公式（1）來(lái)模擬該隨機(jī)變量的值。

X=μ+σ×ξ（1）

式中：X為隨機(jī)變量的值；ξ為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的隨機(jī)變量，即均值為0，方差為1；μ為該隨機(jī)變量的期望；σ為該隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差。

通過(guò)重復(fù)抽樣多次，可以得到一系列模擬值，從而近似地描述該隨機(jī)變量的分布特性。在乳制品生產(chǎn)過(guò)程中，蒙特卡洛模擬可以應(yīng)用于各種問(wèn)題，如設(shè)備故障預(yù)測(cè)、生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化等。具體的模擬公式需要根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行分析和定制。

3.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)智能化控制系統(tǒng)，乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的各工藝參數(shù)均得到了有效控制，波動(dòng)范圍明顯減小，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。如表1所示，鮮牛奶的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為93.2%，說(shuō)明鮮牛奶的質(zhì)量相對(duì)較為穩(wěn)定，控制效果較好。奶粉的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.8%，略低于鮮牛奶，但標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較小，說(shuō)明奶粉的質(zhì)量分布較為集中。白砂糖的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91.5%，略低于鮮牛奶和奶粉，但標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較大，說(shuō)明白砂糖的質(zhì)量分布較為離散。植物油的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.2%，略低于其他原料，標(biāo)準(zhǔn)差也相對(duì)較大，說(shuō)明植物油的質(zhì)量分布較為離散。其他原料的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為88.5%，且標(biāo)準(zhǔn)差也較大，說(shuō)明其他原料的質(zhì)量分布較為離散且整體質(zhì)量較低。

在乳制品生產(chǎn)中，監(jiān)控工藝參數(shù)對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。溫度應(yīng)控制在37 ℃，但實(shí)際為37.2 ℃，略高，可能由設(shè)備或操作導(dǎo)致，需予以重點(diǎn)關(guān)注以保證產(chǎn)品品質(zhì)。壓力理想值為1.0 bar，實(shí)際達(dá)1.05 bar，偏高可能會(huì)改變?nèi)槌煞郑铏z查系統(tǒng)確保穩(wěn)定。流量應(yīng)有2.5 L·min-1，卻只有2.3 L·min-1，低流量影響效率和質(zhì)量，要調(diào)整保障理想狀態(tài)。時(shí)間控制應(yīng)為20 min，實(shí)際多出1 min，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響質(zhì)量，需優(yōu)化設(shè)備和流程。質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)是15%，而實(shí)際為14.8%，稍低，需審查并調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程?？傮w上來(lái)看，需細(xì)致調(diào)校各項(xiàng)參數(shù)，以確保產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)和一致性。生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)控制效果見(jiàn)表2。

在乳制品生產(chǎn)中，殺菌機(jī)運(yùn)行30 000 h、故障率2.5%，表現(xiàn)穩(wěn)定；攪拌機(jī)運(yùn)行25 000 h、故障率3.2%，性能一般；灌裝機(jī)運(yùn)行20 000 h、故障率4.0%，狀況較差，需頻繁維護(hù)。建議重點(diǎn)檢修灌裝機(jī)，優(yōu)化保養(yǎng)計(jì)劃，以減少故障、提升效率。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)情況見(jiàn)表3。

4 結(jié)論

在乳制品生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)挖掘與智能化控制具有巨大的應(yīng)用潛力。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，企業(yè)可以更好地理解生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。智能化控制系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施則可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低能耗和成本。為了充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘和智能化控制在乳制品生產(chǎn)中的作用，企業(yè)需要重視數(shù)據(jù)的收集、整理和分析工作，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)。同時(shí)，還需要關(guān)注相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保智能化控制系統(tǒng)的合規(guī)性和安全性。

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作者簡(jiǎn)介：蘇權(quán)（1976—），男，壯族，廣西上林人，本科，工程師。研究方向：電氣工程自動(dòng)化及生產(chǎn)管理。