“智釀云”白酒工業互聯網平臺建設實踐

陳濤，李錦松，王洪禹，張超，車經緯，黃志久

1. 醉清風酒業股份有限公司（瀘州 646000）；2. 瀘州老窖集團有限責任公司（瀘州 646000）

傳統白酒釀造方式勞動強度大，生產效率比較低，能源消耗大，并且傳統生產車間衛生條件與現代食品生產的環境要求差距較大[1-3]。近年來隨著“中國白酒158計劃”的實施[4-5]，機械化、自動化釀造進入體系化的研究和試驗，但僅停留在設備自動化層面，能耗高、成本高、效率低等諸多問題依然存在，亟須新的科技手段促進白酒產業升級和結構調整。

在智能制造和數字經濟蓬勃發展背景的驅動下，工業制造與信息技術（IT）深度融合，推動傳統產業加速變革[6]。工業互聯網是構建現代工業生態系統、實現先進智能化發展的必由之路[7]。白酒制造業與互聯網融合創新是未來發展的主流方向，也是必然趨勢。

醉清風酒業股份有限公司（簡稱“醉清風酒業”）聯合瀘州老窖集團有限責任公司（簡稱“瀘州老窖集團”）共同研究，率先提出并建成企業級“智釀云”白酒工業互聯網平臺1.0版，旨在探索白酒釀造過程與工業互聯網平臺相結合的智能釀造工廠，實現白酒釀造數字化、網絡化、智能化的探索與應用。

1 工業互聯網與白酒釀造

1.1 工業互聯網的發展

工業互聯網是物聯網（IIOT），其概念最早在美國提出，這一概念是與產業融合產生的新業態。2011年，美國通用電氣公司[8]（GE）發布第一個“工業互聯網”。2012年，美國正式宣布其工業互聯網戰略。2013年6月，GE推廣工業互聯網的概念。

工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，是中國制造業智能化轉型的有力抓手，是數字經濟、智能制造等國家戰略的著力點，是提高生產效率、優化資源配置、創新生態模式等的有效途徑。2017年11月27日，國務院印發《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》（簡稱《指導意見》），明確國內工業互聯網分三個階段的發展目標及對應的主要任務和支持措施，重點提出建設跨行業、跨領域平臺，建成一批支撐企業數字化、網絡化、智能化轉型的企業級平臺，完善智能制造生態體系的要求[9]。

我國工業互聯網平臺發展已從概念普及走向實踐深耕階段，國內領先企業結合自身優勢和行業特點，從不同層面和角度搭建一批工業互聯網平臺實踐案例，案例具有豐富多樣性，例如海爾COSMO平臺、徐工漢云、三一重工樹根云、航天云網INDICS、阿里巴巴supE、浪潮云In-cloud等。國內較有影響力的工業互聯網平臺有50余家，發展較為迅速，形成一定的規模和體系，但核心能力與國外先進水平還有較大差距[10]。

1.2 工業互聯網在白酒行業的探索

白酒行業歷史悠久，屬于傳統的勞動密集型產業。面對高質量發展和供給側結構性改革的要求，白酒行業主動擁抱工業互聯網。白酒行業因自動化、智能化生產起步晚、進程慢，擁抱工業互聯網的速度也較慢。國內僅有個別酒企對互聯網與釀酒的融合應用做了部分研究與探索。

2014年，內蒙古靈奕高科技有限責任公司張越等[11]對移動互聯網的啤酒釀造企業經營管理云服務平臺進行開發設計，可以認為是一個早期工業互聯網的雛形。

2020年7月，首個國家工業互聯網標識解析白酒行業節點在瀘州啟動。該節點部署在華為四川大數據中心瀘州政企云，由川酒“六朵金花”之一的郎酒承建[12]。

梳理文獻資料發現白酒行業的工業互聯網研究和探索較少。醉清風酒業經過多年的研究和儲備，在新建設的小曲清香智能化工廠中成功應用“智釀云”白酒工業互聯網平臺1.0版。“智釀云”平臺是通過開放的工業級網絡平臺把釀酒設備、生產線、工廠、供應鏈、產品和消費者緊密地連接和融合起來，高效配置白酒全產業鏈上的各種要素資源，從而通過自動化、智能化的生產方式降低成本、增加效率，幫助酒企延長產業鏈，推動酒企轉型發展。智釀云必將促進資源配置高效化、生產方式智能化、組織管理靈活化。“智釀云”1.0版主要面向企業內部生產制造和管理，屬于企業級平臺。

2 “智釀云”白酒工業互聯網平臺設計

2.1 平臺架構

在借鑒學術界、產業領域和工業互聯網產業聯盟（AII）等對工業互聯網平臺參考架構、功能和價值研究成果的基礎上，結合白酒行業實際需求和裝備智能化、管理信息化等基礎條件，醉清風酒業率先提出并建成“智釀云”白酒工業互聯網平臺，其平臺架構如圖1所示。

圖1 “智釀云”白酒工業互聯網平臺架構

“智釀云”白酒工業互聯網平臺整體架構由5層組成，從底層向上依次為邊緣層（硬件層）、網絡層（IaaS）、平臺層（PaaS）、應用層（SaaS）、生態層（產業層）。

邊緣層是基礎，對釀酒工藝設備中儀器儀表、傳感器進行連接和管理，并利用協議轉換實現各類型數據的互聯互通和集成。

網絡層是紐帶，以5G網絡和光纖為媒介，運用數據預處理技術，提高傳輸速率、降低傳輸負載和云端計算壓力。

平臺層是核心，借助通用PaaS平臺的資源部署和管理，通過對海量工業數據管理和分析，積累沉淀釀酒行業內技術、知識、經驗，實現封裝、固化和復用，以工業微服務和微組件的形式提供給開發者，用于快速構建定制化工業App，打造開放的工業操作系統。

應用層是關鍵，重構應用創新體系，打造開放創新生態，實現價值的挖掘和提升。

生態層是靈魂，以CRM和SCM為紐帶跨界融合，客戶和商家界限越來越模糊，各方資源匯聚，社會化協調生產，實現共創共享。

2.2 網絡傳輸及數據交互規范

在數字化釀造產線中將5G、物聯網作為新一代的感知傳輸網，將傳感層收到的數據高效、可靠地傳遞至“智釀云”白酒工業互聯網平臺中進行數據匯聚、分析，將傳統釀造與數字化的手段相結合，實現每一次的釀造過程可視化。

智能工廠釀酒裝備按照目前先進成熟的自動化控制，無縫地集成現場大量設備和儀表，實現大量復雜回路控制和快速邏輯控制。系統可通PROFINET網絡協議無縫集成于平臺，自動化系統與后天系統交互數據格式按照OMAC格式交互。

2.3 平臺的功能

“智釀云”白酒工業互聯網平臺的功能包括制造過程數字化、數字賦能、裝備和工藝內生動力持續創新三大功能。

2.3.1 制造過程數字化

制造過程數字化是加強信息技術（IT）與制造技術（OT）的集成創新，集成流量、溫度、壓力、液位、酒精度等各種新型傳感器，實現生產進度、現場操作、工藝參數、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據采集和歸類。數據傳輸層依托5G、NBIoT、工業總線等通信技術及物聯網系統等，實現數據匯聚和指令下達，數字化再現生產過程，精準控制工藝和質量，實現數字化集成和可視化管控。

2.3.2 數字賦能

數字賦能是加強智能技術與生物技術的融合創新，融合專業知識和經驗建立關鍵工藝數學模型和計算機仿真系統，實現生產過程的智能分析、控制和優化，實現精益化生產。融合工業大數據、人工智能技術開發蒸糧、糖化、發酵、蒸餾、勾調及能源、安全等微組件、App，集成OA、ERP等系統實現企業級數字化運營，實現供應鏈優化、人員效率提升、設備運維分析、過程質量改進等，連接SCM、CRM系統，逐步構建行業級白酒工業互聯網平臺，助推白酒產業實現個性化定制、綠色化生產、服務型制造新模式。

2.3.3 裝備和工藝內生動力持續創新

裝備和工藝內生動力持續創新是基于智能化工廠運營基礎，充分利用數字積累科學模型，用新裝備、新技術持續賦能工藝創新、質量提升，加強生產設備和生產工藝的協同創新。研發連續性、集成化釀造裝備，以提高生產效率、推動節能降耗、改善作業環境。重點針對白酒釀造過程中蒸煮、發酵、蒸餾等關鍵工序，研發連續性蒸煮設備，實現連續上料，連續生產和過程質量精確監控；開發智能化發酵裝置，集成各種傳感器和物聯網系統，實現發酵過程及環境溫度實時監控；研發自動化儲存轉運裝置，實現酒糟的高效、衛生、精確存儲轉運。研發柔性化灌裝設備及系統，服務小規模、個性化定制。

3 “智釀云”白酒工業互聯網平臺建設成效探討

“智釀云”白酒工業互聯網平臺為核心的小曲清香白酒智能工廠于2020年5月建成投運，經過1年多的運行，總體來說平臺運行穩定、各項指標達到設計要求，在工藝優化、質量管控、節能降耗、綜合管理等方面均取得較好效果。圖2為平臺實景圖。

圖2 平臺實景圖

3.1 驅動工藝改進

通過酒精度、水分、二氧化碳等在線檢測儀器，以及生產車間物聯網、環境監測等系統實施，采集白酒釀造工藝各個環節的生產現場數據包括流量、溫度、壓力、液位等工藝、質量數據，利用這些生產、質量大數據，建立數據資源庫，擬合最佳生產工藝參數曲線，實現生產過程的智能分析、決策、控制和優化，提升產品質量可控性。改變依賴傳統的口傳心授、經驗生產的模式，用數字技術提升產品質量，助推白酒行業轉型升級，主動擁抱數字經濟紅利時代。

3.2 質量管控參數化

通過應用新一代制冷技術和環境監測技術，實現釀造環境可知、可控，擺脫傳統釀造受環境溫濕度的影響，而導致批次質量難以控制。同時，釀造過程數字化，精準管理、控制各工序工藝參數，突破傳統的經驗指導，科學化管理和決策，數字化生產，產品質量從源頭上得到保障。

3.3 節能降耗效果顯著

醉清風酒業通過智釀云的應用，實現自動化、數字化生產，改變傳統口傳心授的生產模式，提高生產效率3倍以上，產品良品率大幅提升。工藝指標總體用水量比傳統工藝節約40%，排污量減少50%，實現低污染、少排放的目標，對周邊生態環境保護，起到重要作用。

3.4 企業綜合競爭力大幅提升

一是管理改善，借助全新的架構設計理念，建成組件化、集中化、服務化、系統化的統一平臺，突破傳統“豎井式”應用建設模式，資源共享、敏捷管理，提供高質量、可復用、快速響應的平臺服務，利用大數據技術、AI技術等技術賦能供應鏈管理、精準營銷、風險防控、決策支持等，不斷加強數字服務能力，有效提升管理水平。

二是效率提升，構建上下游信息資源與業務、服務、數據的整合與共享，實現業務信息、咨詢決策可視化數據分析和智能展示，有效促進橫向與內外協同，提高各生產要素運營效率和質量，提升企業綜合競爭力。

三是優鏈升態，充分應用大數據、區塊鏈、5G等信息技術，打造數字技術底座，推進數字化、網絡化、智能化轉型升級，無縫連接產業鏈上下游伙伴，實現信息流、物流、資金流全面共享共用，優化產業鏈整合集成，升級產業創新發展生態。

4 結語

研究“智釀云”白酒工業互聯網平臺架構和實際應用效果，在工藝改進、質量控制、節能降耗、綜合管理等方面都取得較好的應用效果，是傳統的白酒釀造順應時代和數字經濟浪潮的大膽嘗試。白酒工業互聯網平臺是白酒生產、銷售創新發展的關鍵，本質上是白酒工業思維和能力與IT思維和能力的集成、融合和創新，帶來全社會制造資源網絡化動態配置，推動制造體系由封閉走向開放，促進制造業向數據驅動型創新體系和發展模式轉變。

“智釀云”1.0版本存在較多不足，后續繼續深化研究，持續迭代升級并推廣應用。包括接入罐裝車間生產系統，連通原料、包材、物流甚至銷售上下游環節，融入工藝知識、經驗模型，逐步建立自學習、自組織的智聯網平臺；以微服務組件或工業App的方式提供給其他類似的白酒企業使用，特別是中小型白酒企業；利用白酒行業的技術、經驗及行業影響力，逐步拓展到醬油、食醋等發酵食品、調味品裝備行業，實現食品飲料行業的轉型升級。