基于數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工模式構(gòu)建研究

高雅靜，趙明遠

（哈爾濱商業(yè)大學 英才學院，哈爾濱150028）

一、引言

數(shù)據(jù)是未來工廠的命脈，隨著生產(chǎn)商越來越多地采用高級分析法、人工智能和其他新興數(shù)字技術(shù)來轉(zhuǎn)變生產(chǎn)和供應鏈，企業(yè)必須找到有效的方法來應用和管理數(shù)據(jù)。目前，大多數(shù)生產(chǎn)商都專注于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，而通過企業(yè)間數(shù)據(jù)共享，生產(chǎn)商能夠釋放更多的價值并加速創(chuàng)新。每個生產(chǎn)商都有機會通過數(shù)據(jù)共享提升企業(yè)效率，為了實現(xiàn)這一目標，企業(yè)需要不斷創(chuàng)新變革。傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)很少使用數(shù)據(jù)和自動化生產(chǎn)手段，如何將數(shù)據(jù)共享和智能加工很好的結(jié)合，提升農(nóng)產(chǎn)品加工效率，構(gòu)建先進的農(nóng)產(chǎn)品加工體系具有重要意義。本文將從數(shù)據(jù)共享的角度出發(fā)，構(gòu)建智能化農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)模式，促進傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

二、數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工模式的特點

（一）利用數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)中的問題

傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)過程，通常使用工藝流程統(tǒng)計管理的方法對抽樣數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)分析結(jié)果做出生產(chǎn)流程的控制與優(yōu)化。由于傳統(tǒng)加工過程中數(shù)據(jù)收集手段有限，收集成本高，不能進行太多的復雜數(shù)據(jù)計算，因此，該方法只能通過小樣本的分析延伸至全部生產(chǎn)流程的管理，對樣本量要求較少，極易產(chǎn)生數(shù)據(jù)統(tǒng)計偏差[1]。

在基于大數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工中，數(shù)據(jù)可以共享至生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集便捷，計算能力也大幅提升，對樣本的分析不用拘泥于小樣本數(shù)據(jù)，可以通過產(chǎn)品的整體數(shù)據(jù)進行分析研究，不僅能夠降低分析偏差，更準確地管理加工生產(chǎn)流程，還能根據(jù)各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)反饋，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題。

（二）利用數(shù)據(jù)預測發(fā)現(xiàn)潛在的問題

農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的設備存在潛在問題，如設備性能衰退、精度缺失、工藝參數(shù)的不穩(wěn)定等，所有顯性問題都是隱性問題積累到一定程度后觸發(fā)的，這些問題在傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工中運用一般的統(tǒng)計方法或單個參數(shù)的監(jiān)測很難進行有效的判斷，需要更加先進的分析和建模手段，建立能夠?qū)㈦[性問題顯性化的預測模型。

在以數(shù)據(jù)共享為基礎的智能農(nóng)產(chǎn)品加工系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)的自我意識、自我預測和自我重構(gòu)的功能中共享，幫助設備操作者了解設備的健康狀況、缺失的精度情況、質(zhì)量的偏差等，通過預測將潛在問題顯性化，使工人可以采取及時的維護措施，優(yōu)化設備的正常運行時間，提高設備的使用效率。此外，設備的歷史健康信息也可以反饋到機器設備設計部門，從而形成閉環(huán)的生命周期更新設計，最終實現(xiàn)更為優(yōu)化的生產(chǎn)環(huán)境。

（三）利用數(shù)據(jù)形成解決問題的路徑

傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工面臨各種挑戰(zhàn)，如農(nóng)產(chǎn)品源頭質(zhì)量不過關，加工高污染、高能耗，加工產(chǎn)品的供給與市場需求不符等等，然而在數(shù)據(jù)共享的理念引領下，農(nóng)產(chǎn)品智能加工將依據(jù)大數(shù)據(jù)思維轉(zhuǎn)變加工模式，形成解決問題的路徑，以加工環(huán)節(jié)為中介，通過數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)平臺的搭建、信息的共享、人員的互聯(lián)實現(xiàn)加工數(shù)據(jù)與銷售端的無縫對接。加工人員可以借助信息收集使加工決策更加科學，利用大數(shù)據(jù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品類型的劃分更為細致，有助于企業(yè)領導層及時調(diào)整戰(zhàn)略，使之更加符合市場所需，與之相匹配的前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)和終端銷售環(huán)節(jié)也因此受到智能管控和調(diào)整。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)模式是上料—配料—送料進庫—生產(chǎn)加工—包裝，智能化升級并結(jié)合數(shù)據(jù)共享應用后的新的生產(chǎn)模式應該對傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程進行變革創(chuàng)新，進而實現(xiàn)流程精益化、生產(chǎn)加工自動化、管理系統(tǒng)數(shù)字化、數(shù)據(jù)信息云端化。通過對生產(chǎn)線的改造，建設智能車間，改變組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化決策系統(tǒng)，進而形成一種新的生產(chǎn)加工模式，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工的自動化、數(shù)字化、可視化和決策科學化。在終端銷售環(huán)節(jié)，基于用戶群體的核心數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)用戶需求的缺口，重新定位產(chǎn)品服務，還可以利用數(shù)據(jù)作為服務用戶和鏈接用戶的載體，從廣泛用戶的數(shù)據(jù)中獲取隱性知識，再利用知識為用戶提供客制化服務，以達到所產(chǎn)皆可銷的目標。

三、數(shù)據(jù)共享的農(nóng)產(chǎn)品加工模式的構(gòu)建

（一）建立完善的相關數(shù)據(jù)共享平臺

數(shù)據(jù)對于智能加工是一種看待問題的途徑與解決問題的手段，通過分析數(shù)據(jù)、預測需求、預測加工生產(chǎn)、解決和避免不可見問題的風險，是智能加工制造的基礎。完善的數(shù)據(jù)共享平臺應包含三個板塊，分別為管理運行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源中心和接入應用中心，其中管理運行系統(tǒng)是頂層板塊，負責數(shù)據(jù)共享平臺的決策、運行、管理等任務[2]。數(shù)據(jù)資源中心是平臺的主體部分，利用虛擬接口匯集來自各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，形成一個數(shù)據(jù)池，采用技術(shù)手段對數(shù)據(jù)進行預處理，如降噪儲存、預測分析等，同時以生產(chǎn)的產(chǎn)品周期為目標，建設一套標準的數(shù)據(jù)儲存體系，以便與其他環(huán)節(jié)以及其他企業(yè)之間共享。接入應用中心的主要用途是共享數(shù)據(jù)，它與數(shù)據(jù)資源中心互通，通過接口將數(shù)據(jù)池內(nèi)的數(shù)據(jù)應用化，將經(jīng)過實時分析后的數(shù)據(jù)及時流向決策鏈的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。

（二）建立自適應、模塊化、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

基于數(shù)據(jù)共享的智能加工系統(tǒng)對傳統(tǒng)加工生產(chǎn)系統(tǒng)提出了智能化、自適應與模塊化的要求，即在應對大規(guī)?？蛻舳ㄖ频目焖俜从澈瓦m應能力的同時，也能適應對于小批量、多品種定制生產(chǎn)的快速反應，滿足生產(chǎn)制造系統(tǒng)和流程的柔性靈活、快速重構(gòu)的要求。

首先，建立自適應加工生產(chǎn)系統(tǒng)。要求系統(tǒng)對于生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量、種類、性能和質(zhì)量有自適應能力，能夠運用大數(shù)據(jù)通過分析與理解外界及自身的信息，自動協(xié)調(diào)、重組及擴充特殊系統(tǒng)中組成部分，依次承接具體的工作任務，以便自行構(gòu)成最佳運行系統(tǒng)。系統(tǒng)也需要有一定的自我學習及維護能力，通過系統(tǒng)自我學習功能，在制造過程中不斷完善資料庫的補充、更新，以及自動執(zhí)行故障診斷并自動進行故障排除與維護，或通知系統(tǒng)下達準確的執(zhí)行指令自動完成修復等。

其次，建立模塊化加工生產(chǎn)系統(tǒng)。模塊化是指加工生產(chǎn)制造模式中各個功能部分被設計成為標準的模塊化組件，這些標準化模塊可以按照當下加工生產(chǎn)的要求，通過搭積木的方式組合成為特殊的加工生產(chǎn)模式，使得加工生產(chǎn)能夠按照工藝和生產(chǎn)的要求任意組合，加工生產(chǎn)模式將變得更加靈活，不同的生產(chǎn)設備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自對外部變化做出快速反應。

最后，建立智能化加工生產(chǎn)系統(tǒng)。要求該生產(chǎn)系統(tǒng)中不同功能的標準模塊具有可感知、可預測功能，對感測到的信息能夠自動識別、自動分析、自動處理、自動決策，即按照設定的邏輯要求做出相應的反應，再得到反饋信息而建立的完整的循環(huán)運作，以滿足各式各樣外界動態(tài)多變的制造與服務需求。智能化標準模塊也是一個獨立的控制系統(tǒng)，能夠感知信息，能夠處理和控制信息，再通過有線或無線網(wǎng)絡將設備數(shù)據(jù)和控制信息可靠地傳遞到管理層，進行智慧運算，進而達成人與人、人與物以及物與物之間的實時交流和執(zhí)行。

（三）打造智能車間和智能管理系統(tǒng)

首先，打造智能車間系統(tǒng)。可將智能車間分為車間生產(chǎn)控制和現(xiàn)場執(zhí)行兩部分，車間生產(chǎn)控制是智能車間的核心，主要負責生產(chǎn)計劃控制和執(zhí)行，負責車間的人員調(diào)配、勞動組織、生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)量控制、質(zhì)量控制、成本控制、現(xiàn)場管理等整個車間生產(chǎn)管理與執(zhí)行控制任務。現(xiàn)場執(zhí)行是智能車間的基礎，主要負責設備管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場監(jiān)控整個車間設備狀態(tài)及實施現(xiàn)場數(shù)據(jù)管理。由數(shù)字化生產(chǎn)設備、綜合網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)建立起來的制造執(zhí)行系統(tǒng)是智能車間的實施核心，用以實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝設計過程、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)控制和資源計劃管理等。將數(shù)字信息嵌入到控制與執(zhí)行系統(tǒng)，利用計算機和網(wǎng)絡進行處理和共享，實現(xiàn)加工生產(chǎn)過程中原料采購、設計、制造、裝配、質(zhì)量控制與檢測等各個階段的管理和控制，解決傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工車間和生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的設計到加工生產(chǎn)實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化過程，使產(chǎn)品設計到產(chǎn)品加工生產(chǎn)之間的各項不確定性因素降低，在數(shù)字空間中將加工生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，使加工生產(chǎn)過程在公司各項信息化、數(shù)字化手段中得以檢驗，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)的成功率與可靠性，縮短從設計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時間。

數(shù)字化是智能車間建設的重要一環(huán)，通過當前精確數(shù)據(jù)的采集與分析，對生產(chǎn)活動進行初始化，及時引導、響應和報告車間的活動，對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件做出快速反應，重點削減不產(chǎn)生附加值的活動，從而有效推動車間運行，數(shù)字化加工改善運行設備的回報，以及改善及時交貨、庫存周轉(zhuǎn)、毛坯和現(xiàn)金流通性能。

其次，打造智能管理系統(tǒng)。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品加工生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，智能管理系統(tǒng)應包括數(shù)據(jù)體系、加工生產(chǎn)、質(zhì)量管控、決策分析和人工智能五個模塊[3]。第一，數(shù)據(jù)體系建設是智能管理系統(tǒng)的基礎，無論是智能工廠還是智能管理系統(tǒng)均是在數(shù)據(jù)的共享基礎上形成的，因此，要重點打造數(shù)據(jù)體系，建立獨立的數(shù)據(jù)管控中心，便于數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)清理等工作的進行，只有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)才能保障加工制造智能化的實現(xiàn)。第二，加工生產(chǎn)即智能車間的打造，可以采用上述方法，在數(shù)據(jù)體系形成的基礎上構(gòu)建車間生產(chǎn)控制和現(xiàn)場執(zhí)行兩部分智能系統(tǒng)，保障加工生產(chǎn)從設計到產(chǎn)出的智能化。第三，質(zhì)量管控主要用于管控加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)出的產(chǎn)品，幫助加工企業(yè)規(guī)范加工操作規(guī)范，使加工環(huán)節(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)品符合市場的質(zhì)量要求，打造智能質(zhì)量管控系統(tǒng)應在數(shù)據(jù)共享的基礎上，建立智能信息決策體系，通過對加工制造中產(chǎn)品的大數(shù)據(jù)分析，不斷進行檢驗與管理，保障產(chǎn)品質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品加工安全。第四，智能決策分析系統(tǒng)主要用于對產(chǎn)品設計、加工、生產(chǎn)、檢驗等生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的分析，減少傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品加工人員干預形成的決策偏差，在系統(tǒng)自動分析中形成最優(yōu)化生產(chǎn)計劃，強化整體加工生產(chǎn)布局，保證生產(chǎn)最優(yōu)決策單元的穩(wěn)定運行。此外，打造智能決策分析系統(tǒng)還具有及時解決生產(chǎn)性問題的功能，對現(xiàn)存的問題通過數(shù)據(jù)分析得出在當前條件下最有效的解決措施，保障生產(chǎn)的延續(xù)與穩(wěn)定。第五，人工智能。智能管理系統(tǒng)在加工生產(chǎn)中所進行的分析、推理、判斷、決策等活動，替代了部分人工腦力勞動，但智能管理系統(tǒng)不僅是人工智能，在突出人的核心地位的同時，還應實現(xiàn)機器設備的集成化與智能化，人工智能建設應打造智能機器和人結(jié)合的系統(tǒng)，實現(xiàn)人機一體化。