三，卷烟工业的数字化转型升级应该如何优化

前车之鉴，后事之师。

有坊间传闻，某卷烟品牌为了解决吃味稳定的问题，投入上亿，但效果并不大。

现实中，卷烟生产工艺受到季节影响，是常见的事。每到换季的时候，技术中心就要调整工艺参数，以保证吃味的一致性。

有据可查，某省级中烟云平台建设费用超千万，每年云平台租用费用500万以上，每年数据库和云平台维护费用超百万。这还不包括各生产厂数字化建设的费用。

数字化建设投入不小，但如何释放数据价值，如何充分发挥原料的价值，如何提升产品质量并实现稳定，不止是酒钢宏兴数字化需要直面的问题，也是卷烟工业企业数字化需要解决的问题。

智能制造，首要提升的是产品质量，是要造好产品，好产品的标准是工艺参数的提升和稳定，如吃味的提升和稳定，附带的是减成本降消耗增效率。制造好产品，实现产品结构的提升，才是经济效益提高的关键。

对于卷烟工业企业来说，让不同等级的烟叶发挥更大的价值，用同样的烟叶生产更高级的产品，从而提升产品结构，就需要科技创新，需要发挥智能制造的魅力。

为了适应新时代智能制造的发展，2023年10月18日，国家局印发《烟草行业数字化转型三年行动计划》，全力推进烟草行业数字化转型工作。明确：到2025年，以数字化转型驱动行业深化改革和生产关系变革成效显著，数字技术与烟草产业深度融合，数字经济与实体经济融合成效明显，数字化在服务行业重大战略决策、促进实体经济发展等方面发挥重要作用，成为行业高质量发展的关键支撑。

一句话概括：数字化转型升级，是行业高质量发展的关键支撑。

对于卷烟工业企业来说，高质量发展首要的是产品高质量，体现在工艺参数的提升和稳定上。

智能制造的操作层面，工信部电子技术标准化研究院搭建了智能制造成熟度评估平台，不少的卷烟厂已经完成了智能制造成熟模型中的第三级的达标工作，也有的烟厂职工获得了智能成熟度评估师资格。

我们也看到了漂亮的高大上的中控室，看到了各种数据的集成和分析，也看到了BI系统、数字孪生技术给我们带来的管理和控制上的便利，提高了设备故障的诊断率和维修效率，也极大地提高了生产效率和管理效率，降低了成本和能源消耗。

（外部数据、数据模型演进示意图）

但是，这些基本上和酒钢宏兴炼铁厂几年前的数字化改造一样，很大程度上依然在数据模型阶段，智能成熟度的第三级，依据大量的测点，得到大量数据，然后数据拟合，建立数据模型，进行分析，发现规律和趋势，优化操作和决策。

如果止于此，我们预测，最终的结局也会和酒钢宏兴一样，达不到高端制造提高产品质量的目标。要解决这个问题，必须向前走一步，见上图，挖掘利用工业数字化的大量数据，iAnn工业人工神经网络建立数学模型，来解决关键工序状态量和工艺量的精准控制问题。

比如，影响卷烟产品质量的核心环节在制丝车间，而真空回潮机又是制丝车间的第一道关键工序，烟片回潮的作用是通过加温加水，使烟片松散回软、杀虫、减少青杂气，利于后续工序的生产。烟片水分和温度，影响切丝的质量，也影响烘丝、加料加香的作用，对改善卷烟产品质量有重要影响。

由于真空回潮机像炼铁高炉一样，是大黑箱，内部看不见、摸不着，不可测，批次工作时间17-18分钟，出口测量滞后。再加上不同等级烟叶吸水能力不同，现用的真空回潮机只测量箱体顶部压力，控制蒸汽阀门的开关，出口烟叶的水分、温度受来料、蒸汽、水和周边环境影响波动大，普遍存在加水不足（增加2%左右），而且波动比较大（标偏在1%以上），回透率达不到要求，并且时常会出现干芯、水渍结块等，这说明，要么过了，要么不足，怎么达到正好？

就像高炉铁水智能控制一样，iAnn工业人工神经网络同样也能完美处理回潮机这样的多变量非线性系统。

通过在两家烟厂的试验证明，通过在某卷烟厂的试验，出口水分由增加2%到增加6%，标偏由1控制在0.5以内，包芯温度不超过70度，没有水渍烟，回透率99%以上，并且保证了烟叶吃味不变。

真空回潮机的操作面板上，呈现的是四条曲线，箱内的水分和温度，烟叶的水分和温度，这就是卷烟工业真空回潮的工艺新标准、新标杆。

其原理是：采集真空回潮机外部能够测量的11个物理量（箱顶压力，靠近箱体顶部的温度，来料烟叶温度、水分、重量，室温，喷水阀喷出的水温、流量，喷汽阀喷出的蒸汽温度、压力、流量）作为输入，输出是烟片的温度和水分，运用iAnn工业人工神经网络，建立数学动态模型，通过仿真训练，在回潮时间不超过15分钟的约束下，人工智能AI计算出水分增加最多时的模型，作为参考模型，控制真空回潮机按照参考模型运行，并且通过数学模型（动态和稳态）得到状态观测器，将观测到的状态量，反馈给全状态反馈控制器，进行时时动态反馈控制。

因为参考模型不受来料、室温、蒸汽、喷水等因素的影响，出口烟叶水分、温度也不受影响，再加上反馈积分控制，能够实现最大程度的稳定。不分地域、不分季节、不分批次，真正实现“三个一致”。

工艺量（吃味等）的控制，原理也是一样。

智能制造可以看成是高级智能机器人完成的，特殊的大脑（数学模型）指挥手（阀门、仪表等）完成状态反馈控制。状态反馈控制是理想的控制，大延迟设备如回潮机、烘丝机等的控制不再是问题，反馈快，输出波动小，反馈加强，输出均值等于定值。

真空回潮机用状态观测器后，发现了真空回潮机内的蒸汽、水汽、烟叶的状态变化。水喷入箱内，由于真空，水立刻汽化，随着压力升高，水沸点升高，需要蒸汽喷入提高温度，让喷入的水完全汽化。喷入的蒸汽要适量，保证水完全汽化的前提下，烟包内部温度不超过70度，否则烟叶会发生严重的棕化反应，也影响水汽凝结浸入烟叶。

最好的动态平衡，是机内上部的汽化速度与下部的液化速度匹配，喷入的水和蒸汽都能进入烟叶内。这样既不会出现干芯，也不会出现水渍烟。理论情况下，iAnn工业智能控制系统想让烟叶加多少水分，就加多少，而且均匀稳定。

为了给烟叶多增湿，不少的烟厂一线技术人员做了很多努力。如改变水喷嘴结构，有的为了多喷水，有的为了将水多转化成汽。这方面的专利有10多个，但水分增加并不理想，因为水分增加多少是由动态平衡决定的，而不是喷入多少水分和多少蒸汽。

有了iAnn工业人工智能控制系统，类似真空回潮机、松散回潮机、烘丝机、高炉炼铁、转炉炼钢等大延迟、结构复杂、信息不明确的系统，精准控制不再是难题，而且自动智能。

真空回潮实现iAnn智能控制以后，产生的社会效益和经济效益是巨大的。

首先，真空回潮能够减少青杂气、游离碱的挥发、蛋白质的酸化等，iAnn智能控制能够在最大程度上改善烟叶、烟丝的吃味并保持稳定，解决了老大难问题，给消费者更好的吸食体验。

真空回潮是高温高湿环境，烟叶的物理状态 生化状态，香气风格、香气特性、烟气特性、口感特性都会发生改变，有的改变很大：

值得一提的是，在香气风格的变化上，云南和福建清香型烟叶受影响较大。所以，真空回潮加工过程各批次之间的稳定，不同制丝线之间的稳定，不同生产厂之间的稳定，对于现在卷烟工业省级中烟集中管理，各烟厂组织加工来说，非常重要。比如，湖南中烟下属的吴忠卷烟厂、四平卷烟厂，分处宁夏和吉林，与总厂所处的长沙市、常德市相距遥远，地理气候条件相差很大，如果生产同一牌号同一规格卷烟产品，如何保证品质的一致性，相信是不小的挑战。

水分标偏降低，意义重大。除了能够解决多个生产点异地生产的稳定问题，也能够保证下道工序的入口水分，为松散回潮的精准控制创造了更好的条件。

第二，烟叶水分增加提高出丝率和填充值，能产生巨大的经济效益。

据研究，有真空回潮的工序比没有真空回潮的出丝率高0.22%，意味着单箱（5万支）少用烟叶0.07 kg （以行业单箱平均耗烟叶32 kg计算），年产50万箱的企业来说，节约烟叶成本112.7万元（2023年中等烟一价区中柠三C3L收购价，32.2元/kg）。

如果真空回潮增加4%的水分，出丝率保守估计也会增加0.22%，烟叶成本节约也会很可观。

据文献研究成果，烟丝水分每增加1%，填充值增加0.044cm³/g，填充值直接影响卷烟的紧实度和口感。在紧实度不变的情况下，填充值增加，说明降低了烟叶用量。

按照上面的数据，烟丝水分增加1%，单箱填充值增加1408cm³（一中支烟体积3.9cm³，长84毫米，直径7.7毫米），年产50万箱的企业，年节约370万元。如果水分增加4%，年节约烟叶成本1488万元。

如果按多生产的卷烟产生的效益可就多了，水分增加1%，年50万箱规模的烟厂多生产3610箱，按2022年商业平均单条价格151元计算，就是1.36亿元，水分增加4%，意味着给工商企业带来5.44亿元的产值。

卷烟制造的关键工序数控化，就像钢铁关键工序的数控化一样，能够使工艺参数达到新高度，制造出高端产品，一定会给消费者带来精致、讲究、体面、高贵的高附加值体验。不管高端卷烟产品加香技术有多少概念，最终会回归到卷烟制造技术本身，回归到香烟本质。

关键核心技术是国之重器。2018年7月13日中央财经委员会第二次会议，习总书记强调：关键核心技术是国之重器，对推动我国经济高质量发展、保障国家安全都具有十分重要的意义。不论是举国推动的“互联网+”，还是中国智能制造，数字化转型，核心目标就是要形成自有关键技术。

中国科学院院士、计算机专家倪光南说：“大数据之类的新技术，国外也没有太成熟的经验，大家都在摸索发展之中，我们有更多应用场景、应用机会、更多的人投入，所以不要因为过去我们传统产业的落后，这个差距比较难弥补，经历这新一轮的科技革命，我相信我们抓住这个机遇，在大数据这类应用方面，中国完全可能在世界上和发达国家同台竞技。”

人工神经网络Ann在处理语言、图像信息方面的运用，已经很普遍。抖音等自媒体平台运用的卷积神经网络就是其中的一种，通过图像和语言，给我们打开了新的世界。但在工业数据处理的应用方面，国内外几乎没有。iAnn工业人工神经网络2023年国内权威机构查新世界首次。科技日报近日报道，中国人工智能协会科学成果鉴定为：工业测量数据挖掘方面达到国际先进水平。

人工智能，给人类插上了飞翔的翅膀，能够实现过去不敢想不敢干的事情。第四次工业革命的浪潮，给了中国传统制造业带来了弯道超车的机会，正如倪院士说的那样，我们完全可以凭借国际领先的大数据处理技术，实现向中高端价值链的转型，中国制造大有希望，中国卷烟工业制造大有希望。

相关新闻：

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酒钢的启示：数字化转型后上半年亏损9.7亿元，卷烟工业企业如何借鉴（中）

参考文件：

2015年5月8日，国务院《关于印发中国制造2025的通知》

2017年11月19日，国务院《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》

2017年11月20日，国务院办公厅《关于创建“中国制造2025”国家级示范区的通知》

2018年7月13日，中央财经委员会第二次会议

2021年9月，《制造业数字化转型路线图》工信部中国电子技术标准化研究院

2021年11月17日，《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》工信部

2021年12月21日，《 “十四五”智能制造发展规划》工信部等八部门

2022年09月23日，《智能制造试点示范行动实施方案》工信部等四部委

2022 年 11 月，《中国智能制造发展研究报告能力成熟度》工信部中国电子技术标准化研究院

2023年2月，中共中央 国务院印发《质量强国建设纲要》

2023年12月28日，《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》工信部等八部门

参考文献：

1，《中国高新技术企业》杂志2010年第4期“制丝过程中烟叶损耗降低措施探讨”

2，《中国烟草学报》2019年第4期“烟叶真空回潮的建模与控制”作者：郝玉山

3，《烟草科技》2011年第3期（总第284期）“真空回潮工序对烤烟烟叶感官质量的影响”