當(dāng)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，為面粉加工行業(yè)向知識自動化時代邁進提供一些思路。

1.      面粉加工過程工藝特點及生產(chǎn)自動化控制要求

面粉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(fù)雜，主要包括：原糧采購、毛麥清理、二次著水、光麥清理、研磨、風(fēng)運和篩理、配粉等后處理等工段［2］。面粉生產(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(dá)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(yuǎn)的倉庫中。

基于上述工藝特點，對面粉加工的生產(chǎn)自動控制提出了如下要求：（1）對面粉生產(chǎn)工藝流程的實時監(jiān)控，對面粉生產(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(yù)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。隨著面粉廠規(guī)模增大，設(shè)備數(shù)量增加，工藝復(fù)雜化，面粉加工控制經(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)面粉加工的生產(chǎn)自動化。圖1為某面粉加工生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。面粉加工過程的生產(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。

面粉加工信息自動化除了能對面粉生產(chǎn)過程進行全面的、有效的控制外，還能和面粉廠信息管理無縫隙對接，為面粉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)換成面粉加工的操作指令。管理層的決策目標(biāo)，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)控面粉的生產(chǎn)過程和全廠的狀況。當(dāng)產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)偏離預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，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(dān)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.      面粉加工過程知識自動化

信息自動化延伸了面粉加工生產(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(rèn)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(zhǔn)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(rèn)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(xué)習(xí)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(dāng)?shù)目梢暬夹g(shù)相結(jié)合，以達(dá)到輔助決策的目的。采用數(shù)據(jù)挖掘功能，從面粉加工過程數(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)動策略有助于面粉加工企業(yè)優(yōu)化績效。面粉加工企業(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(dāng)前資產(chǎn)績效,查看面粉加工設(shè)備的劣化跡象的趨勢和模式，提前數(shù)周預(yù)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(yù)測。

5.      結(jié)束語

面粉加工過程會產(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(dāng)下面粉加工企業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。本文在分析面粉加工企業(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

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