當前社會進入到了一個數(shù)據(jù)為社會發(fā)展推動力量之一的大數(shù)據(jù)時代，企業(yè)的生產(chǎn)、管理工作也隨著大數(shù)據(jù)時代的到來而發(fā)生變化。面粉廠加工企業(yè)，經(jīng)過了生產(chǎn)自動化和信息自動化快速發(fā)展，目前已經(jīng)通過分布式多層次體系結(jié)構(gòu)等實現(xiàn)了一定的知識管理功能，這些功能主要側(cè)重于知識的獲取、積累、共享等。但在大數(shù)據(jù)時代，這些并不具有數(shù)據(jù)處理、分析、可視化展示等功能的面粉廠加工信息自動化系統(tǒng)還需要在實現(xiàn)功能、依賴技術(shù)等方面進行提升，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代知識的自動化管理、共享與利用需求。鑒于這一現(xiàn)狀，本文在概述面粉廠加工工藝特點及控制需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者所在課題組在面粉廠加工行業(yè)生產(chǎn)自動化、信息自動化領(lǐng)域的實踐研究工作，對大數(shù)據(jù)時代面粉廠加工系統(tǒng)知識自動化應(yīng)具備的功能、相關(guān)技術(shù)進行了分析，為面粉廠加工行業(yè)向知識自動化時代邁進提供一些思路。

1. 面粉廠加工過程工藝特點及生產(chǎn)自動化控制要求

面粉廠加工過程是一個要求高度連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)過程，工藝流程復雜，主要包括：原糧采購、毛麥清理、二次著水、光麥清理、研磨、風運和篩理、配粉等后處理等工段［2］。面粉廠生產(chǎn)過程加工設(shè)備數(shù)量多，大小容量的電機數(shù)量一般有幾百臺，閥門、料位等現(xiàn)場檢測設(shè)備也多達幾百個。這些設(shè)備的布置也比較雜亂，電機分布既有集中又有分散，閥門、料位等一般分布于距離總控室較遠的倉庫中。

基于上述工藝特點，對面粉廠加工的生產(chǎn)自動控制提出了如下要求：（1）對面粉廠生產(chǎn)工藝流程的實時監(jiān)控，對面粉廠生產(chǎn)工藝設(shè)備和電機運行情況以及各種現(xiàn)場檢測設(shè)備（裝置）的狀態(tài)實時地顯示和控制；（2）對各工藝段完成程序啟動，程序停止及故障檢測和處理；（3）對生產(chǎn)過程中的故障及現(xiàn)場檢測裝置的狀態(tài)實時檢測，記錄并產(chǎn)生報警輸出；（4）對毛麥秤，凈麥秤和面粉廠打包秤等生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集，并通過計算機處理形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各種報表，曲線及趨勢圖。

2.  面粉廠加工過程生產(chǎn)自動化

在滿足不斷變化的市場需求的過程中，面粉廠加工行業(yè)中的生產(chǎn)自動化技術(shù)以其特殊的工業(yè)方式也在不斷地發(fā)展。50年以前，面粉廠加工行業(yè)已具有確?；镜穆?lián)鎖功能的機電系統(tǒng)，在出現(xiàn)報警或其它故障的情況下，通過繼電器鏈保證按照預定的安全邏輯順序地停機，控制系統(tǒng)為就地式的簡單控制裝置。隨著面粉廠廠規(guī)模增大，設(shè)備數(shù)量增加，工藝復雜化，面粉廠加工控制經(jīng)歷了從儀表的氣動到電動，從現(xiàn)場控制到中央控制室，從儀表屏操作到計算機操作站，從模擬信號到數(shù)字信號等變化。

90年代后，全國面粉廠行業(yè)大量從國外引進先進的加工技術(shù)，采用工業(yè)計算機控制生產(chǎn)過程，取代國產(chǎn)的手動控制加工設(shè)備，大量使用可編程序控制器（PLC）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）等實現(xiàn)面粉廠加工的生產(chǎn)自動化。圖1為某面粉廠加工生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。面粉廠加工過程的生產(chǎn)自動化大大促進了企業(yè)生產(chǎn)效率的提高、勞動強度的降低、人力資源的節(jié)約、產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

3. 面粉廠加工過程信息自動化

隨著控制技術(shù)、計算機技術(shù)和儀表技術(shù)的發(fā)展，為面粉廠加工的信息自動化提供了有利的條件，將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多媒體技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)是現(xiàn)代面粉廠加工控制系統(tǒng)的主流解決方案。對以PLC為核心的開關(guān)量控制的面粉廠生產(chǎn)線進行信息自動化改造，便可實現(xiàn)設(shè)備運行安全參數(shù)的檢測與閉環(huán)控制，從而使面粉廠生產(chǎn)過程跨越到現(xiàn)在的信息自動化控制，其控制設(shè)備和控制手段相對生產(chǎn)自動化化控制而言都取得了很大的進步。

面粉廠加工信息自動化除了能對面粉廠生產(chǎn)過程進行全面的、有效的控制外，還能和面粉廠廠信息管理無縫隙對接，為面粉廠廠信息管理提供實時的或歷史的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物料平衡計算、生產(chǎn)成本分析、庫存和銷售協(xié)調(diào)管理等。將面粉廠加工信息自動化系統(tǒng)建成一個開放型系統(tǒng)，允許生產(chǎn)現(xiàn)場的總線網(wǎng)絡(luò)、管理層的信息網(wǎng)絡(luò)、不同的計算機終端相互通信，共享系統(tǒng)軟硬件資源。信息自動化系統(tǒng)包含三個層次:企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、現(xiàn)場DCS系統(tǒng)。

ERP是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，為面粉廠廠決策層及員工提供決策運行的管理平臺。ERP系統(tǒng)集成了信息技術(shù)與先進的管理思想，成為現(xiàn)代企業(yè)的運行模式［3］。ERP使企業(yè)的生產(chǎn)過程能及時、高質(zhì)地完成客戶的訂單，大程度地發(fā)揮企業(yè)資源的作用。在現(xiàn)實中，ERP決策決不是直接轉(zhuǎn)換成面粉廠加工的操作指令。管理層的決策目標，是經(jīng)過初始生產(chǎn)方案確定、實際生產(chǎn)過程結(jié)果檢驗、修正初始值、調(diào)整現(xiàn)有的生產(chǎn)方案等環(huán)節(jié)實現(xiàn)的。但是，面粉廠加工所需的生產(chǎn)柔性和ERP系統(tǒng)的剛性不相配，而中間層MES則可以使兩者無縫對接。MES有效地將ERP的要求轉(zhuǎn)換成操作任務(wù)，適時地傳輸給底層DCS控制系統(tǒng)，監(jiān)控面粉廠的生產(chǎn)過程和全廠的狀況。當產(chǎn)品的參數(shù)指標偏離預先設(shè)定的標準，或加工過程中出現(xiàn)波動時，能采取自動修正措施，保證生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、長期與優(yōu)化地運行。作者所在課題組承擔的國家糧食局公益性科研專項對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的面粉廠加工過程MES系統(tǒng)的進行了研發(fā)與示范應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4. 面粉廠加工過程知識自動化

信息自動化延伸了面粉廠加工生產(chǎn)自動化的功能，實現(xiàn)了信息采集、知識的獲取、管理等。但是如何基于這些知識，為面粉廠加工企業(yè)的生產(chǎn)和管理提供服務(wù)，這就是知識自動化所要完成的任務(wù)。

知識自動化絕對不是知識本身的自動產(chǎn)生，但可以誘發(fā)知識 的傳播、獲取、分析、影響、產(chǎn)生等方面的重要變革。知識自動化必將在其今后的發(fā)展中起關(guān)鍵之作用。隨著智能技術(shù)的深入發(fā)展，人們對知識本身的認知也會進化，知識自動化雖然不是知識本身的自動產(chǎn)生，但也會在知識的自動產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用。很大程度上, 知識自動化可以狹義地理解成為基于知識的服務(wù)(KBS), 與 基 于 位 置 的 服 務(wù) (LBS) 類似［4-5］。包括基于信息的服務(wù)、基于情報的服務(wù)、基于任務(wù)的服務(wù)、基于決策的服務(wù)。 關(guān)鍵問題使是如何把信息、情報等與任務(wù)、決策無縫、準確、及時、在線地結(jié)合起來, 在時間和空間上, 實現(xiàn) “所要即所需, 所得即所用”。知識自動化的廣義理解可以粗略地認為是一種以自動化的方式變革性地改變知識產(chǎn)生、獲取、分析、影響、實施的有效途徑。

根據(jù)上述理解，面粉廠加工過程知識自動化主要應(yīng)具有如下功能：

（1）生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)分析功能

主要采用人工智能、智能控制, 計算智能到具體的自然語言處理、可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習方法等, 形形色色各種各樣的智能算法和智能技術(shù)為實現(xiàn)面粉廠加工過程的知識自動化提供依據(jù)和方法。

采用語義化功能為數(shù)據(jù)的分析、獲取途徑提供方便,如對數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)處理、搜索引擎、虛擬索引建立等。采用可視化分析功能，注重知識發(fā)現(xiàn)過程,關(guān)注自動分析方法及其選擇,以及如何將佳的自動分析算法與適當?shù)目梢暬夹g(shù)相結(jié)合，以達到輔助決策的目的。采用數(shù)據(jù)挖掘功能，從面粉廠加工過程數(shù)據(jù)的特征進行關(guān)聯(lián)和相關(guān)性分析、分類、回歸、聚類、離群點分析、序列分析、趨勢和演變分析等，以尋求后真正能夠解決用戶問題的答案。

（2）生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)的利用與實施

采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)保障實施知識自動化的環(huán)境設(shè)施的平臺。數(shù)據(jù)是實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)競爭力和增長的核心要素,因 此利用大數(shù)據(jù)云勢在必行。近來興起的智能移動終端，更為面粉廠加工企業(yè)落實知識自動化提供了有效手段。

基于實時和歷史過程信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動策略有助于面粉廠加工企業(yè)優(yōu)化績效。面粉廠加工企業(yè)面臨不斷上升的壓力，須利用數(shù)據(jù)推動的策略保持競爭優(yōu)勢。通過比較歷史數(shù)據(jù)和當前資產(chǎn)績效,查看面粉廠加工設(shè)備的劣化跡象的趨勢和模式，提前數(shù)周預測設(shè)備故障和停機時間，在問題發(fā)生之前進行檢測、診斷和預測。

面粉廠加工過程會產(chǎn)生的大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，如何充分利用這些數(shù)據(jù)，為面粉廠加工企業(yè)的生產(chǎn)和管理提供策略與決策服務(wù)，實現(xiàn)面粉廠加工企業(yè)從生產(chǎn)自動化、信息自動化的向知識自動化的快速發(fā)展，是當下面粉廠加工企業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。本文在分析面粉廠加工企業(yè)工藝特點、生產(chǎn)自動化、信息自動化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了面粉廠加工企業(yè)知識自動化的主要任務(wù)，為行業(yè)整體水平的提升提供了一些思考方向