漫溯至珠江源頭， 穿行過烏蒙山脈， 智能制造的熱潮正在紅云紅河集團曲靖卷煙廠奔涌，其技術令人驕傲，其成績令人驚嘆。面對高質量發(fā)展的時代脈動，不回避挑戰(zhàn)、不局限當下、不閉門造車，“曲煙智造”不僅是對現實發(fā)展的革新，更是對未來發(fā)展的探索。哪些是引領潮流的技術亮點？哪些是值得學習借鑒的業(yè)界標桿？哪些已躋身科技競爭的前沿尖端？現專訪國家級信息化專家周劍，解讀曲煙制造的“智慧密碼”和其蘊含的重要意義。

“數字孿生” 世界級領先

在您看來，當前曲煙的智能制造在輕工業(yè)范疇內處于什么水平？

輕工業(yè)是一個很大的范疇，不同行業(yè)的特點也不一樣，總體而言，曲煙的智能制造水平已經處在第一梯隊，某些技術已實現超越引領。尤其在生產制造管控領域， 曲煙更是走在國內最前列，其亮點工作如基于C P S的制絲松散回潮均質化智能控制系統(tǒng)，即是當前世界范圍內智能制造領域最為核心前沿的“數字孿生”技術在國內的實現與應用，這項創(chuàng)新在世界煙草行業(yè)也是首屈一指。

“數字孿生”如何定義？為什么這項技術在智能制造領域具有核心價值？

數字孿生形式就是匯聚分散在各個封閉組織內的數據，利用人工智能技術從歷史數據中發(fā)掘機理和規(guī)律，讓真實世界的設備映射到數字世界。現在很多行業(yè)或企業(yè)都在專注于解決于裝備設備數字化、網絡化、智能化問題，但是在未來，更重要的可能是解決數字孿生問題。

構建數字孿生系統(tǒng)不止是改造設備本身，而是要在生產線車間外對設備進行全鏡像全仿真，通過數字孿生建立數字虛體，去映射整套物理實體。有了“孿生”的數字系統(tǒng)之后，就可以很好地解決設備設施之間互聯(lián)互通和柔性化管控問題，高效解決制造資源之間開放協(xié)作問題。如果直接以物理設備作為橋梁接口，直接對接設備共享或高度柔性化操作是很難的，但在數字的世界里，一切都將變?yōu)榭赡堋?/span>

從我國各個行業(yè)智能制造和工業(yè)互聯(lián)網水平來看，我們認為數字孿生底層的工藝設備至關重要，但同時這也是一個核心技術難點。實際上，“德國工業(yè)4.0”強調解決工廠底層全面數字化問題，就是要實現數字孿生。

曲煙作為卷煙工業(yè)企業(yè)， 它的數字孿生技術有哪些特點？解決了哪些現實問題？

曲煙在制絲環(huán)節(jié)部分實現數字孿生是一項了不起的技術突破，他們的做法在行業(yè)內非常領先且務實，主要作用是提高了品控能力。生產管控環(huán)節(jié)在我國一直都是短板難題，就算在國際上，相比研發(fā)而言，品控也是數字化較慢的領域。

原來我們認為，通過高度自動化、盡量減少人為干預，就能夠提高品控水平；后來日本人又提出在一定自動化程度上加強管理措施，但這些方法在煙草制絲等一些特殊領域始終難以奏效。

現在曲煙通過數字孿生的手段，解決了這個問題。他們在制絲的必要環(huán)節(jié)加裝了非常多的傳感器，對原料狀態(tài)擁有更多信息感知。根據這些感知的反饋，在控制過程中增加更有針對性的柔性控制，實現前端不同原料進入后，后端即可做出不同反應和控制。

這種高柔性控制由于太過復雜，不能依靠純粹機械設備完成，一般的數字控制又缺乏精度，數字孿生的出現就是為了解決類似“柔性化”“復雜性”等難題。只要檢測點、感知點采集的信息足夠精密豐富，數字孿生就可以實現無論前端來料處于什么狀態(tài)、產生什么變化，后端都可以精準控制， 破解產品質量進一步提升的難題。

我之所以認為曲煙制絲線的數字孿生值得肯定，就是因為它構建的數字孿生模型對現實物理世界的表達能力很強，的確能夠解決一些復雜問題。曲煙現在高水平的品控能力，數字孿生貢獻了很多力量。

　　厚積篤行 路徑性開拓

　　您之前談到，制絲環(huán)節(jié)是卷煙產品品控的“特殊領域”，它的信息化控制難在哪里？

因為煙草制絲環(huán)節(jié)是對來自不同產區(qū)、不同品質煙葉的精細加工，煙葉作為一種農產品，它的生物性狀復雜多變難以控制。為什么我們的紡織業(yè)在兩化融合過程中也很“難受”，就是因為不同產地的棉花性狀差異明顯，難以控制，煙草行業(yè)也在面對同樣的問題。

在制絲過程中煙葉的各種參數劇烈變化，如果前端原料進入時檢測不夠精細，后端工藝控制就很困難，這種復雜度導致制絲工藝無法實現完全規(guī)律化的自動控制。因此，在曲煙構建制絲線松散回潮數字孿生之前，全世界都沒有哪家設備廠商在這個領域有重大突破。

曲煙是如何構建制絲線數字孿生的？

對于曲煙而言，他們很早就在制絲過程中遇到難題，但在當時缺乏有效的解決方法。長期以來，曲煙一直秉承著“生產前端處理得越精細，后端就越可控，品控效果就越好”的理念，數字化手段出現之后，他們就開始設想能不能在前端環(huán)節(jié)加裝傳感器，以提高數字化的柔性水平，進而提升后端控制的精確性。

在實踐探索過程中，曲煙基于自身生產場景，積累了豐富的經驗數據，他們的技術人員精通業(yè)務，在信息化方面則積極通過借助國內科研機構的“外腦”協(xié)同合作，經過幾年來持之以恒不懈努力，最終讓這項前沿技術從構想變?yōu)楝F實。

其實回頭來看，此前國內智能制造的普遍模式是通過信息化手段推動智能管控、智能供應鏈等等，沒想過從一個點上去突破柔性的問題，沒想過基于數據采集和柔性處理去改變工藝本身的控制能力問題。在如何解決品控的問題上，曲煙走的才是正確的方向。

是否可以這樣認為，“數字孿生”是智能制造眾多發(fā)展方向中最符合未來潮流的？

可以這樣說。當前國內智能制造有很多發(fā)展方向，曲煙的制絲線數字孿生是走在了一個符合未來潮流的方向上， 而且是發(fā)力在一個很尖端、很難攻克的領域。智能制造的“勁兒”用得對不對，這是個很重要的問題，目前大多數企業(yè)都將精力投入搞智能生產和智能運營，將注意力集中在研發(fā)領域，更關心質量、成本、效率，沒有關心在未來更加多變、可能帶來巨大影響的方向。

曲煙正是在生產控制這個薄弱領環(huán)節(jié)取得突破，可能他們自己都還沒意識到這項創(chuàng)新的重要意義，他們是真正在一定程度上實現了數字孿生這個構想，由此引發(fā)的影響將是非常巨大的。在未來，這項技術改變的不止是品控效率的問題，有可能改變技術發(fā)展路徑。

您基于哪些理由判斷曲煙的數字孿生有可能改變發(fā)展路徑？

數字孿生和基于數字孿生的集成控制是屬于下一個時代制造業(yè)必備的能力。未來工業(yè)是屬于個性化定制、柔性化生產、網絡化協(xié)同的時代，只有在孿生的數字層面模擬成功后直接指派給物理系統(tǒng)，整個生產系統(tǒng)才具有高度柔性以滿足高度個性化的需求；企業(yè)與企業(yè)之間的物理系統(tǒng)無法聯(lián)網協(xié)作，因協(xié)作產生的海量變量單純依靠邊緣智能也無法完全響應， 只有通過數字孿生系統(tǒng)聯(lián)網協(xié)同，才能充分滿足生產效率。

曲煙目前還只是在制絲環(huán)節(jié)部分實現數字孿生，如果能夠實現整條制絲線甚至工廠級的數字孿生，那意義就非同凡響了。

您認為曲煙能夠實現制絲線部分數字孿生，具備了哪些底蘊和優(yōu)勢？

曲煙的成功可以歸功于很多獨特的優(yōu)勢：煙草行業(yè)整體工業(yè)化、信息化、及其深度融合等各方面水平都很高， 行業(yè)整體追求更高層次的發(fā)展，創(chuàng)新氛圍濃厚；其次，全世界最尖端的設備廠商都涉足這個領域，我們的卷煙工業(yè)企業(yè)作為重要客戶，供應商在一定程度上愿意配合其需求進行改進；國內的一些科技公司也愿意參與其中共同努力。

但更可貴的是，曲煙自身對技術創(chuàng)新有積累、有見解、有要求，這家企業(yè)有良好的基礎和生態(tài)，愿意為創(chuàng)新持續(xù)付出。要真正實現數字孿生，不是靠一部機器、一條生產線就能完成的，必須要有大規(guī)模的數據采集、要找到工藝流程最基本的規(guī)律、要掌握主流設備商的核心工藝技術、要具備一定的通用性。曲煙正是經過幾十年的摸索積累，潛心學習，不計回報、始終堅持，才有能力去建造復雜的數字孿生系統(tǒng)。

　　潛力無限 現象級標桿

　　未來曲煙智能制造還要朝哪個方向努力？

我認為還是要朝著構建工廠級數字孿生系統(tǒng)的方向努力。因為數字孿生不是一個孤立的個體，它可以是某個點位的數字鏡像，也可以是一臺設備、一條生產線甚至一座工廠的，構建的范圍有多大，它就可以在多大范圍內發(fā)生作用。

進一步提升數字孿生水平對曲煙有哪些方向的好處？

從局部細節(jié)來講，如果設備都能夠實現數字三維化，人工環(huán)節(jié)就更容易進行學習、控制、優(yōu)化、預警。舉例而言，卷接包機構造復雜，普通技術工人無法修理，如果有相應的數字孿生系統(tǒng)進行三維化呈現， 那維修工作就變得簡單易懂。

從市場發(fā)展角度來看，未來個性化需求是必然趨勢，柔性生產、精準控制也將是一種必然要求?，F在許多卷煙生產企業(yè)都想在“個性化需求”方面有所突破，數字孿生可以讓制造端響應市場能力更強，更適應細分市場的消費需求，企業(yè)也就更具競爭力。

行業(yè)內其他工業(yè)企業(yè)該如何學習借鑒曲煙的經驗做法？

對于卷煙工業(yè)企業(yè)而言，制絲是決定卷煙產品品質的關鍵環(huán)節(jié)，目前單純依靠提高設備自動化水平已經難以滿足其品控需求，可以借鑒曲煙在制絲環(huán)節(jié)構建數字孿生的經驗，促進自身產品質量保持高水平的穩(wěn)定性，事實證明走這條路是很有效的。

目前國外還沒有相應的經驗可供借鑒， 曲煙經驗尤為寶貴，他們制絲線數字孿生的構建理念是什么、前期需要哪些準備積累、構建的過程是怎樣、如何跟業(yè)外技術團隊協(xié)同配合、如何圍繞產業(yè)發(fā)展需求等，這些操作性經驗都有學習借鑒價值。

曲煙智能制造又將為行業(yè)外企業(yè)提供哪些正向示范和支持？

我們估計未來各個行業(yè)都要推動數字孿生應用，這是大家共同面對的趨勢性問題，但在品控領域數字孿生構建出來是什么樣子，大家都不清楚。曲煙就是這樣一個可供大家看到實際效果的觀摩樣本，對我國其他行業(yè)構建數字孿生都將起到良好的示范作用。與此同時，國內的數控科技企業(yè)也在與煙草行業(yè)的合作中也得到大幅鍛煉提升， 向社會輸出正效益。

當然，每個行業(yè)對數字孿生系統(tǒng)的需求必然不同，但搭建方式和構建理念卻可以借鑒。在煙草行業(yè)的推動下，未來，曲煙在制絲線上的成功經驗也可以繼續(xù)擴展到CPS，基于各種數字孿生上升到企業(yè)層面的信息物理系統(tǒng)，為企業(yè)發(fā)展提供更具智慧的技術保障。