乳及乳制品智慧實驗室標準體系研究

李雪晶，馬利軍，劉萍萍，高 楊，劉江梅，郭曉斌，杜 麗

內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司，內蒙古呼和浩特 011517

0 引言

乳制品行業是關系國計民生的重要基礎產業。2021年，從供給端來看，中國生牛乳產量達4.7 千萬t，其中本國供應生牛乳量為3.7 千萬t，過去5 年生牛乳產量實現6.8%的復合年均增長率。隨著消費者觀念逐漸轉變及消費升級，我國乳制品市場穩步發展[1]。2015年5月，國務院印發《中國制造2025》[2]，全面部署推進制造強國戰略。智能制造作為5大重點工程之一，將緊密圍繞重點制造領域關鍵環節，開展新一代信息技術與制造裝備融合的集成創新和工程應用。2018年農業農村部等九部委聯合印發《關于進一步促進奶業振興的若干意見》，提出要支持奶業大縣、企業和有條件的奶農自建乳品檢驗檢測體系，建立健全乳品質量標準體系，提升乳品質量安全。國家對乳制品行業以及對乳制品質量的重視，不斷要求企業提高智慧化生產和質量管理水平。為進一步加快智能制造發展進程，2021年工信部等八部門聯合印發《“十四五”智能制造發展規劃》，提出到2025年，規模以上制造業企業大部分實現數字化網絡化，重點行業骨干企業初步應用智能化；到2035年，規模以上制造業企業全面普及數字化網絡化，重點行業骨干企業基本實現智能化[3]。乳制品行業智慧實驗室的建設和推廣應用是乳制品行業借助自動化、智能化技術，實現提高生產能力和質量控制能力的有效手段，是乳制品企業智能化不可或缺的一部分，也是向消費者傳遞質量信任、提振中國乳制品消費者信心的有效舉措，更是推動中國乳業發展的必由之路。

1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的現狀與發展

1.1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的現狀

我國乳及乳制品智慧實驗室標準尚未形成系統化體系。例如《智能實驗室 信息管理系統 功能要求（GB/T 40343-2021）》[4]《智能實驗室 儀器設備 氣候、環境試驗設備的數據接口（GB/T 39555-2020）》[5]《智能實驗室 儀器設備 通信要求（GB/T 39556-2020）》[6]，上述標準主要集中在智能實驗室建設中對信息系統、數據接口和通信要求做出的單點標準[7]。乳及乳制品行業實驗室正面臨智慧化轉型，但其標準體系尚處于空白狀態。主要表現在以下3 個方面。

1.1.1 無統一定義與概念

目前國內智慧實驗室建設廠家眾多，研究者從不同角度闡述，形成各種觀點[8]。乳及乳制品檢測實驗室將面對智慧化轉型，由于無明確標準界定“乳及乳制品智慧實驗室”的概念，導致不能準確判定建設后的實驗室是否符合智慧實驗室定義，也不能準確判斷是否符合智慧實驗室的明顯特征[9]，因此亟需明確乳及乳制品智慧實驗室的基本內涵與定義。

1.1.2 缺少建設與驗收標準

乳及乳制品智慧實驗室的建設主要是通過“機器人”“人工智能”等現代技術[10]，對傳統勞動密集型實驗室進行技術革命，實現無人化、精準化和高效化的效果[11，12]，其技術特點是自動化、智能化和云端化[13]。智慧實驗室是國際上近十年發展極其迅速的一個全新技術領域[14]，既沒有統一的建設標準，也沒有統一的驗收評價標準，乳及乳制品智慧實驗室的建設質量也良莠不齊，安全性能及保障不足。第三方中立機構無法依據現有的標準進行驗收以維護甲乙雙方合法權益。因此，亟需從自動化系統、感知系統、信息系統、數據系統等方面綜合考慮，建立乳及乳制品智慧實驗室的建設與驗收標準。

1.1.3 缺少使用與運維標準

乳及乳制品智慧實驗室在乳制品企業與牧場都具有使用需求，未來全面推廣使用將有一定的市場空間。國內外在乳及乳制品智慧實驗室的使用操作規程、設備與系統維護、準確性對比驗證、安全管理與新需求開發方面仍缺少現行有效標準且未形成體系。因此，亟需建立乳及乳制品智慧實驗室的使用與運維標準。

1.2 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的未來發展

乳及乳制品智慧實驗室標準體系是一個不斷發展和演進的體系，未來可能會朝以下方向發展。

1.2.1 標準化

隨著科學技術發展和實驗室設備更新換代，乳及乳制品智慧實驗室標準體系將更標準化，這意味實驗室設備兼容性將更好，實驗流程將更規范化，數據分析和報告生成將更標準化。

1.2.2 自動化

自動化是智慧實驗室的一個重要特征。未來，乳及乳制品智慧實驗室可能會采用更多自動化設備和技術，如自動采樣、自動前處理、自動檢測等，以提高實驗效率和降低人為誤差。

1.2.3 智能化

智能化是另一個重要特征。未來，乳及乳制品智慧實驗室可能采用更多人工智能技術和算法，如機器學習、深度學習等，以提高實驗結果準確性和可靠性。同時，智慧實驗室還可通過數據分析和預測，為生產和管理提供更精準建議和決策支持。

1.2.4 綠色化

乳及乳制品智慧實驗室標準體系未來可能會更注重環保和可持續發展。例如，實驗室可能采用更環保的實驗方法和材料，減少對環境影響。同時，實驗室可能通過優化實驗流程和設備，降低能源消耗和碳排放。

1.2.5 開放和共享

隨著互聯網和物聯網的技術發展，乳及乳制品智慧實驗室標準體系未來可能更加開放和共享。實驗室可通過互聯網和其他平臺，與其他實驗室或機構進行數據共享和合作，共同推動乳及乳制品行業的發展和進步。

1.2.6 創新性和國際性

乳及乳制品智慧實驗室標準體系將更注重創新，不斷適應新技術和新應用的發展。標準制定將更注重前瞻性和引導性，推動產業發展和技術創新，促進新舊動能轉換和產業結構優化。隨著全球化深入和國際貿易擴大，標準體系也將更注重國際性和全球化，標準制定將更關注國際標準和規則，加強國際合作和交流，推動國際標準和規則的制定與實施。

2 乳及乳制品智慧實驗室標準化體系的構建

利用文獻檢索、問卷調研、現場調研等方法，研究乳制品智慧實驗室內涵與定義及標準體系搭建。在研究框架的基礎上，聚焦建設、驗收、使用、運營與維護標準研制，創新性填補行業領域標準空白。通過試點實驗室的運行找到缺點并不斷改進優化，持續完善體系及標準內容，再復制推廣到更多的實驗室。乳及乳制品智慧實驗室標準體系的構建具有以下特點。

2.1 符合性

通過揭示概念內涵的邏輯方法，找出被定義項鄰近的屬概念，然后找出相應的種差（被定義概念與其所在屬概念下的其他種概念之間的本質屬性或差別），最后用定義聯項把屬概念和種差有機結合。用這種方法定義乳及乳制品智慧實驗室，通過文獻收集法收集相關理論和標準，包括國內外在智慧實驗室建設和使用過程中相關標準，對相關標準分析評估，整理現有標準覆蓋度，進而定義乳及乳制品智慧實驗室。

2.2 系統性

通過文獻檢索法、調研問卷法收集相關資料，開展乳及乳制品智慧實驗室標準研究，分析內容之間的相關性和邏輯性，構建合理的標準體系框架，通過嚴格的比較分析證實標準體系科學合理，同時形成乳及乳制品智慧實驗室的準確定義和標準應用指南與清單明細。

2.3 適用性

通過問卷調研、實地考察、交流研討，充分分析標準體系框架的邊界與范圍，明確標準體系內涵，構建具有系統性、先進性和實用性的標準體系。建立標準體系的方法論，縱向可將標準體系建設提高到新水平，橫向可完善標準體系建設內容的系統性，輸出乳及乳制品智慧實驗室標準體系框架。根據乳及乳制品智慧實驗室標準體系框架，科學系統地比較分析標準體系框架中的缺失標準，形成標準清單，保證標準有效運行，并對標準進行解讀。

2.4 先進性

構建乳及乳制品智慧實驗室標準體系，需具備綜合智慧實驗室共性技術及評價方法。通過開展大量調研和論證工作，了解產業動態與趨勢，探討相關行業對標準的需求種類、特點，相關建設標準情況，體系構建技術情況和行業管理要求等，調查相關領域國際標準與區域標準及先進國家技術狀況，查漏補缺，全面分析論證。將乳及乳制品智慧實驗室標準構建分為建設與驗收標準、使用與運營維護標準，選擇確定系列標準中關鍵與急需技術標準，研究編制技術標準，保證乳及乳制品智慧實驗室的正常運行，不斷完善乳及乳制品智慧實驗室標準體系建設。

3 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理和應用推廣

3.1 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理

為保證乳及乳制品智慧實驗室標準體系的管理效果和確保食品安全檢測過程透明，并且不受人為干擾，建設乳及乳制品智慧實驗室，并加強智慧實驗室標準體系推廣，從而促進智能化技術進步和提高管理水平提升，為重新提振乳業消費者信心，推動智慧化升級，實現乳業傳統領域突破性發展提供有效支撐，促進乳及乳制品行業質量控制效率提升，滿足中國乳制品檢測戰略發展需要，支撐新技術發展、新標準研發、新成果推廣。

3.2 乳及乳制品智慧實驗室標準體系的應用推廣

乳及乳制品智慧實驗室標準體系的推廣主要采取試點先行、復制推廣的方法。試點實驗室將發揮核心作用，既是項目設計開發的策源地和先行者，也是推動項目落地應用的重要平臺和示范基地，還是連接研究和實踐推廣的重要橋梁和紐帶。一些創新技術、方法和標準將率先在標桿實驗室試點運行，在成功運行基礎上進一步推廣。

4 結論

本文介紹乳及乳制品智慧實驗室缺少定義和內涵標準、建設與驗收標準、使用和維護標準，結合乳制品行業智慧實驗室的實際應用，利用企業和科研單位上下游資源優勢，在前期研究基礎上，科學系統研制符合全面應用推廣乳及乳制品智慧實驗室標準體系。合理搭建標準體系框架，全面覆蓋智慧實驗室從研制到使用全過程，以滿足中國乳制品檢測戰略發展需要，填補乳品檢測行業空白與標準體系空白，提升乳及乳制品智慧實驗室管理和技術標準，加快智慧化轉型，支撐新技術發展、新標準研發、新成果推廣，促進乳業智慧實驗室技術權威，振興乳業高質量發展。