當前社會進入到了一個數據為社會發展推動力量之一的大數據時代，企業的生產、管理工作也隨著大數據時代的到來而發生變化。面粉廠加工企業，經過了生產自動化和信息自動化快速發展，目前已經通過分布式多層次體系結構等實現了一定的知識管理功能，這些功能主要側重于知識的獲取、積累、共享等。但在大數據時代，這些并不具有數據處理、分析、可視化展示等功能的面粉廠加工信息自動化系統還需要在實現功能、依賴技術等方面進行提升，以適應大數據時代知識的自動化管理、共享與利用需求。鑒于這一現狀，本文在概述面粉廠加工工藝特點及控制需求的基礎上，結合作者所在課題組在面粉廠加工行業生產自動化、信息自動化領域的實踐研究工作，對大數據時代面粉廠加工系統知識自動化應具備的功能、相關技術進行了分析，為面粉廠加工行業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自動化控制要求

面粉廠加工過程是一個要求高度連續、穩定的生產過程，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］。面粉廠生產過程加工設備數量多，大小容量的電機數量一般有幾百臺，閥門、料位等現場檢測設備也多達幾百個。這些設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自動控制提出了如下要求：（1）對面粉廠生產工藝流程的實時監控，對面粉廠生產工藝設備和電機運行情況以及各種現場檢測設備（裝置）的狀態實時地顯示和控制；（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）對生產過程中的故障及現場檢測裝置的狀態實時檢測，記錄并產生報警輸出；（4）對毛麥秤，凈麥秤和面粉廠打包秤等生產數據實時采集，并通過計算機處理形成生產數據的各種報表，曲線及趨勢圖。

2.  面粉廠加工過程生產自動化

在滿足不斷變化的市場需求的過程中，面粉廠加工行業中的生產自動化技術以其特殊的工業方式也在不斷地發展。50年以前，面粉廠加工行業已具有確?；镜穆撴i功能的機電系統，在出現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，控制系統為就地式的簡單控制裝置。隨著面粉廠廠規模增大，設備數量增加，工藝復雜化，面粉廠加工控制經歷了從儀表的氣動到電動，從現場控制到中央控制室，從儀表屏操作到計算機操作站，從模擬信號到數字信號等變化。

90年代后，全國面粉廠行業大量從國外引進先進的加工技術，采用工業計算機控制生產過程，取代國產的手動控制加工設備，大量使用可編程序控制器（PLC）、分布式控制系統（DCS）等實現面粉廠加工的生產自動化。圖1為某面粉廠加工生產自動化控制系統結構圖。面粉廠加工過程的生產自動化大大促進了企業生產效率的提高、勞動強度的降低、人力資源的節約、產品質量的提升。

3. 面粉廠加工過程信息自動化

隨著控制技術、計算機技術和儀表技術的發展，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、計算機技術、網絡通信技術和多媒體技術應用于控制系統是現代面粉廠加工控制系統的主流解決方案。對以PLC為核心的開關量控制的面粉廠生產線進行信息自動化改造，便可實現設備運行安全參數的檢測與閉環控制，從而使面粉廠生產過程跨越到現在的信息自動化控制，其控制設備和控制手段相對生產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過程數據，實現物料平衡計算、生產成本分析、庫存和銷售協調管理等。將面粉廠加工信息自動化系統建成一個開放型系統，允許生產現場的總線網絡、管理層的信息網絡、不同的計算機終端相互通信，共享系統軟硬件資源。信息自動化系統包含三個層次:企業資源規劃系統（ERP）、制造執行系統（MES）、現場DCS系統。

ERP是建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為面粉廠廠決策層及員工提供決策運行的管理平臺。ERP系統集成了信息技術與先進的管理思想，成為現代企業的運行模式［3］。ERP使企業的生產過程能及時、高質地完成客戶的訂單，大程度地發揮企業資源的作用。在現實中，ERP決策決不是直接轉換成面粉廠加工的操作指令。管理層的決策目標，是經過初始生產方案確定、實際生產過程結果檢驗、修正初始值、調整現有的生產方案等環節實現的。但是，面粉廠加工所需的生產柔性和ERP系統的剛性不相配，而中間層MES則可以使兩者無縫對接。MES有效地將ERP的要求轉換成操作任務，適時地傳輸給底層DCS控制系統，監控面粉廠的生產過程和全廠的狀況。當產品的參數指標偏離預先設定的標準，或加工過程中出現波動時，能采取自動修正措施，保證生產安全、穩定、長期與優化地運行。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網技術的面粉廠加工過程MES系統的進行了研發與示范應用，系統結構如圖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自動化的功能，實現了信息采集、知識的獲取、管理等。但是如何基于這些知識，為面粉廠加工企業的生產和管理提供服務，這就是知識自動化所要完成的任務。

知識自動化絕對不是知識本身的自動產生，但可以誘發知識 的傳播、獲取、分析、影響、產生等方面的重要變革。知識自動化必將在其今后的發展中起關鍵之作用。隨著智能技術的深入發展，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生，但也會在知識的自動產生中發揮重要作用。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(KBS), 與 基 于 位 置 的 服 務 (LBS) 類似［4-5］。包括基于信息的服務、基于情報的服務、基于任務的服務、基于決策的服務。 關鍵問題使是如何把信息、情報等與任務、決策無縫、準確、及時、在線地結合起來, 在時間和空間上, 實現 “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生、獲取、分析、影響、實施的有效途徑。

根據上述理解，面粉廠加工過程知識自動化主要應具有如下功能：

（1）生產過程大數據分析功能

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、數據挖掘、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為實現面粉廠加工過程的知識自動化提供依據和方法。

采用語義化功能為數據的分析、獲取途徑提供方便,如對數據的關聯處理、搜索引擎、虛擬索引建立等。采用可視化分析功能，注重知識發現過程,關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的可視化技術相結合，以達到輔助決策的目的。采用數據挖掘功能，從面粉廠加工過程數據的特征進行關聯和相關性分析、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）生產過程大數據的利用與實施

采用物聯網、云計算等技術保障實施知識自動化的環境設施的平臺。數據是實現工業企業競爭力和增長的核心要素,因 此利用大數據云勢在必行。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據驅動策略有助于面粉廠加工企業優化績效。面粉廠加工企業面臨不斷上升的壓力，須利用數據推動的策略保持競爭優勢。通過比較歷史數據和當前資產績效,查看面粉廠加工設備的劣化跡象的趨勢和模式，提前數周預測設備故障和停機時間，在問題發生之前進行檢測、診斷和預測。

面粉廠加工過程會產生的大量的工業數據，如何充分利用這些數據，為面粉廠加工企業的生產和管理提供策略與決策服務，實現面粉廠加工企業從生產自動化、信息自動化的向知識自動化的快速發展，是當下面粉廠加工企業所面臨的機遇和挑戰。本文在分析面粉廠加工企業工藝特點、生產自動化、信息自動化現狀的基礎上，分析了面粉廠加工企業知識自動化的主要任務，為行業整體水平的提升提供了一些思考方向