當(dāng)前社會(huì)進(jìn)入到了一個(gè)數(shù)據(jù)為社會(huì)發(fā)展推動(dòng)力量之一的大數(shù)據(jù)時(shí)代，企業(yè)的生產(chǎn)、管理工作也隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)而發(fā)生變化。面粉加工企業(yè)，經(jīng)過(guò)了生產(chǎn)自動(dòng)化和信息自動(dòng)化快速發(fā)展，目前已經(jīng)通過(guò)分布式多層次體系結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)了一定的知識(shí)管理功能，這些功能主要側(cè)重于知識(shí)的獲取、積累、共享等。但在大數(shù)據(jù)時(shí)代，這些并不具有數(shù)據(jù)處理、分析、可視化展示等功能的面粉加工信息自動(dòng)化系統(tǒng)還需要在實(shí)現(xiàn)功能、依賴(lài)技術(shù)等方面進(jìn)行提升，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代知識(shí)的自動(dòng)化管理、共享與利用需求。鑒于這一現(xiàn)狀，本文在概述面粉加工工藝特點(diǎn)及控制需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者所在課題組在面粉加工行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、信息自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)踐研究工作，對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代面粉加工系統(tǒng)知識(shí)自動(dòng)化應(yīng)具備的功能、相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析，為面粉加工行業(yè)向知識(shí)自動(dòng)化時(shí)代邁進(jìn)提供一些思路。

1.      面粉加工過(guò)程工藝特點(diǎn)及生產(chǎn)自動(dòng)化控制要求

面粉加工過(guò)程是一個(gè)要求高度連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)過(guò)程，工藝流程復(fù)雜，主要包括：原糧采購(gòu)、毛麥清理、二次著水、光麥清理、研磨、風(fēng)運(yùn)和篩理、配粉等后處理等工段［2］。面粉生產(chǎn)過(guò)程加工設(shè)備數(shù)量多，大小容量的電機(jī)數(shù)量一般有幾百臺(tái)，閥門(mén)、料位等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備也多達(dá)幾百個(gè)。這些設(shè)備的布置也比較雜亂，電機(jī)分布既有集中又有分散，閥門(mén)、料位等一般分布于距離總控室較遠(yuǎn)的倉(cāng)庫(kù)中。

基于上述工藝特點(diǎn)，對(duì)面粉加工的生產(chǎn)自動(dòng)控制提出了如下要求：（1）對(duì)面粉生產(chǎn)工藝流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)面粉生產(chǎn)工藝設(shè)備和電機(jī)運(yùn)行情況以及各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備（裝置）的狀態(tài)實(shí)時(shí)地顯示和控制；（2）對(duì)各工藝段完成程序啟動(dòng)，程序停止及故障檢測(cè)和處理；（3）對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的故障及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，記錄并產(chǎn)生報(bào)警輸出；（4）對(duì)毛麥秤，凈麥秤和面粉打包秤等生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)計(jì)算機(jī)處理形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各種報(bào)表，曲線及趨勢(shì)圖。

2.      面粉加工過(guò)程生產(chǎn)自動(dòng)化

在滿(mǎn)足不斷變化的市場(chǎng)需求的過(guò)程中，面粉加工行業(yè)中的生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)以其特殊的工業(yè)方式也在不斷地發(fā)展。50年以前，面粉加工行業(yè)已具有確?；镜穆?lián)鎖功能的機(jī)電系統(tǒng)，在出現(xiàn)報(bào)警或其它故障的情況下，通過(guò)繼電器鏈保證按照預(yù)定的安全邏輯順序地停機(jī)，控制系統(tǒng)為就地式的簡(jiǎn)單控制裝置。隨著面粉廠規(guī)模增大，設(shè)備數(shù)量增加，工藝復(fù)雜化，面粉加工控制經(jīng)歷了從儀表的氣動(dòng)到電動(dòng)，從現(xiàn)場(chǎng)控制到中央控制室，從儀表屏操作到計(jì)算機(jī)操作站，從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)等變化。

90年代后，全國(guó)面粉行業(yè)大量從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的加工技術(shù)，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程，取代國(guó)產(chǎn)的手動(dòng)控制加工設(shè)備，大量使用可編程序控制器（PLC）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）等實(shí)現(xiàn)面粉加工的生產(chǎn)自動(dòng)化。圖1為某面粉加工生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。面粉加工過(guò)程的生產(chǎn)自動(dòng)化大大促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)效率的提高、勞動(dòng)強(qiáng)度的降低、人力資源的節(jié)約、產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

3.      面粉加工過(guò)程信息自動(dòng)化

隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀表技術(shù)的發(fā)展，為面粉加工的信息自動(dòng)化提供了有利的條件，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多媒體技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)是現(xiàn)代面粉加工控制系統(tǒng)的主流解決方案。對(duì)以PLC為核心的開(kāi)關(guān)量控制的面粉生產(chǎn)線進(jìn)行信息自動(dòng)化改造，便可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行安全參數(shù)的檢測(cè)與閉環(huán)控制，從而使面粉生產(chǎn)過(guò)程跨越到現(xiàn)在的信息自動(dòng)化控制，其控制設(shè)備和控制手段相對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化化控制而言都取得了很大的進(jìn)步。

面粉加工信息自動(dòng)化除了能對(duì)面粉生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的、有效的控制外，還能和面粉廠信息管理無(wú)縫隙對(duì)接，為面粉廠信息管理提供實(shí)時(shí)的或歷史的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)物料平衡計(jì)算、生產(chǎn)成本分析、庫(kù)存和銷(xiāo)售協(xié)調(diào)管理等。將面粉加工信息自動(dòng)化系統(tǒng)建成一個(gè)開(kāi)放型系統(tǒng)，允許生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的總線網(wǎng)絡(luò)、管理層的信息網(wǎng)絡(luò)、不同的計(jì)算機(jī)終端相互通信，共享系統(tǒng)軟硬件資源。信息自動(dòng)化系統(tǒng)包含三個(gè)層次:企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)。

ERP是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，為面粉廠決策層及員工提供決策運(yùn)行的管理平臺(tái)。ERP系統(tǒng)集成了信息技術(shù)與先進(jìn)的管理思想，成為現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)行模式［3］。ERP使企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程能及時(shí)、高質(zhì)地完成客戶(hù)的訂單，大程度地發(fā)揮企業(yè)資源的作用。在現(xiàn)實(shí)中，ERP決策決不是直接轉(zhuǎn)換成面粉加工的操作指令。管理層的決策目標(biāo)，是經(jīng)過(guò)初始生產(chǎn)方案確定、實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程結(jié)果檢驗(yàn)、修正初始值、調(diào)整現(xiàn)有的生產(chǎn)方案等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。但是，面粉加工所需的生產(chǎn)柔性和ERP系統(tǒng)的剛性不相配，而中間層MES則可以使兩者無(wú)縫對(duì)接。MES有效地將ERP的要求轉(zhuǎn)換成操作任務(wù)，適時(shí)地傳輸給底層DCS控制系統(tǒng)，監(jiān)控面粉的生產(chǎn)過(guò)程和全廠的狀況。當(dāng)產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)偏離預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，或加工過(guò)程中出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，能采取自動(dòng)修正措施，保證生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期與優(yōu)化地運(yùn)行。作者所在課題組承擔(dān)的國(guó)家糧食局公益性科研專(zhuān)項(xiàng)對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的面粉加工過(guò)程MES系統(tǒng)的進(jìn)行了研發(fā)與示范應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.      面粉加工過(guò)程知識(shí)自動(dòng)化

信息自動(dòng)化延伸了面粉加工生產(chǎn)自動(dòng)化的功能，實(shí)現(xiàn)了信息采集、知識(shí)的獲取、管理等。但是如何基于這些知識(shí)，為面粉加工企業(yè)的生產(chǎn)和管理提供服務(wù)，這就是知識(shí)自動(dòng)化所要完成的任務(wù)。

知識(shí)自動(dòng)化絕對(duì)不是知識(shí)本身的自動(dòng)產(chǎn)生，但可以誘發(fā)知識(shí) 的傳播、獲取、分析、影響、產(chǎn)生等方面的重要變革。知識(shí)自動(dòng)化必將在其今后的發(fā)展中起關(guān)鍵之作用。隨著智能技術(shù)的深入發(fā)展，人們對(duì)知識(shí)本身的認(rèn)知也會(huì)進(jìn)化，知識(shí)自動(dòng)化雖然不是知識(shí)本身的自動(dòng)產(chǎn)生，但也會(huì)在知識(shí)的自動(dòng)產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用。很大程度上, 知識(shí)自動(dòng)化可以狹義地理解成為基于知識(shí)的服務(wù)(KBS), 與 基 于 位 置 的 服 務(wù) (LBS) 類(lèi)似［4-5］。包括基于信息的服務(wù)、基于情報(bào)的服務(wù)、基于任務(wù)的服務(wù)、基于決策的服務(wù)。 關(guān)鍵問(wèn)題使是如何把信息、情報(bào)等與任務(wù)、決策無(wú)縫、準(zhǔn)確、及時(shí)、在線地結(jié)合起來(lái), 在時(shí)間和空間上, 實(shí)現(xiàn) “所要即所需, 所得即所用”。知識(shí)自動(dòng)化的廣義理解可以粗略地認(rèn)為是一種以自動(dòng)化的方式變革性地改變知識(shí)產(chǎn)生、獲取、分析、影響、實(shí)施的有效途徑。

根據(jù)上述理解，面粉加工過(guò)程知識(shí)自動(dòng)化主要應(yīng)具有如下功能：

（1）生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)分析功能

主要采用人工智能、智能控制, 計(jì)算智能到具體的自然語(yǔ)言處理、可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)方法等, 形形色色各種各樣的智能算法和智能技術(shù)為實(shí)現(xiàn)面粉加工過(guò)程的知識(shí)自動(dòng)化提供依據(jù)和方法。

采用語(yǔ)義化功能為數(shù)據(jù)的分析、獲取途徑提供方便,如對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)處理、搜索引擎、虛擬索引建立等。采用可視化分析功能，注重知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程,關(guān)注自動(dòng)分析方法及其選擇,以及如何將佳的自動(dòng)分析算法與適當(dāng)?shù)目梢暬夹g(shù)相結(jié)合，以達(dá)到輔助決策的目的。采用數(shù)據(jù)挖掘功能，從面粉加工過(guò)程數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行關(guān)聯(lián)和相關(guān)性分析、分類(lèi)、回歸、聚類(lèi)、離群點(diǎn)分析、序列分析、趨勢(shì)和演變分析等，以尋求后真正能夠解決用戶(hù)問(wèn)題的答案。

（2）生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)的利用與實(shí)施

采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)保障實(shí)施知識(shí)自動(dòng)化的環(huán)境設(shè)施的平臺(tái)。數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和增長(zhǎng)的核心要素,因 此利用大數(shù)據(jù)云勢(shì)在必行。近來(lái)興起的智能移動(dòng)終端，更為面粉加工企業(yè)落實(shí)知識(shí)自動(dòng)化提供了有效手段。

基于實(shí)時(shí)和歷史過(guò)程信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策略有助于面粉加工企業(yè)優(yōu)化績(jī)效。面粉加工企業(yè)面臨不斷上升的壓力，須利用數(shù)據(jù)推動(dòng)的策略保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)比較歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前資產(chǎn)績(jī)效,查看面粉加工設(shè)備的劣化跡象的趨勢(shì)和模式，提前數(shù)周預(yù)測(cè)設(shè)備故障和停機(jī)時(shí)間，在問(wèn)題發(fā)生之前進(jìn)行檢測(cè)、診斷和預(yù)測(cè)。

5.      結(jié)束語(yǔ)

面粉加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生的大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，如何充分利用這些數(shù)據(jù)，為面粉加工企業(yè)的生產(chǎn)和管理提供策略與決策服務(wù)，實(shí)現(xiàn)面粉加工企業(yè)從生產(chǎn)自動(dòng)化、信息自動(dòng)化的向知識(shí)自動(dòng)化的快速發(fā)展，是當(dāng)下面粉加工企業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文在分析面粉加工企業(yè)工藝特點(diǎn)、生產(chǎn)自動(dòng)化、信息自動(dòng)化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了面粉加工企業(yè)知識(shí)自動(dòng)化的主要任務(wù)，為行業(yè)整體水平的提升提供了一些思考方向

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