借助信息化技术构建烟草企业数字化研发平台

陈 珍

（红云红河烟草（集团）有限责任公司 信息管理部，昆明 650202）



借助信息化技术构建烟草企业数字化研发平台

陈 珍

（红云红河烟草（集团）有限责任公司 信息管理部，昆明 650202）

［摘 要］当前国外大规模烟草集团千方百计进军中国市场及国内烟草行业，国内烟草企业面临的竞争日益激烈，生存和发展压力与日俱增，“科技是第一生产力”的竞争格局日益突显。可以说，在未来2~3年“中式卷烟”代表品牌形成的关键时期，中国烟草企业只有贴近市场持续提升产品的科技含量，才能不断适应消费者真实需求，努力抢占市场制高点。目前国内烟草企业的传统卷烟研发设计方式已不再适应企业生存发展需要，为进一步提升烟草企业卷烟生产工艺管理水平，笔者结合自身实践，对“借助信息化技术构建烟草企业数字化研发平台”进行探讨。

［关键词］信息技术；烟草企业；数字化；研发平台

1　构建烟草企业数字化研发平台的必要性

随着国际经济全球化发展进程的推进，激烈的国际竞争对中国企业带来了巨大压力，对烟草企业来说也不例外。就国际大环境来说，当前各大国际烟草公司借助中国履行《烟草控制公约》进程不断深入、经济全球化贸易壁垒逐步打破等机会，纷纷强强并购联合，以集团式跨国经营模式千方百计进军中国市场。就国内发展形势而言，为适应国际化竞争，有效抵御国际大规模烟草集团的挑战，中国烟草行业近几年也进行了深度改革和重组，行业集中度越来越高，工业企业规模越来越大，实力越来越强。同时，随着烟草行业市场化进程的加快，国内烟草企业之间的竞争日益激烈，生存和发展压力与日俱增，“科技是第一生产力”的竞争格局日益突显。可以说，在未来2~3年“中式卷烟”代表品牌形成的关键时期，中国烟草企业只有贴近市场持续提升产品的科技含量，才能不断适应消费者真实需求，努力抢占市场制高点。

当前，我国卷烟生产依靠大量引进国外的生产设备，使得卷烟工艺水平同发达国家的差距已不断缩小，但在科学化产品研发管理方面尚有一定差距。国内使用的是传统卷烟研发设计方案，特别是在卷烟配方设计上，配方及鉴别手段比较单一老旧，主要依靠经验配方及感官评吸。除此之外，

国内烟草企业在产品研发过程中还普遍存在着以下几个方面的问题。

烟叶等原料品质特性是影响卷烟产品内在品质非常重要的因素，但目前国内烟草企业对烟叶在种植、采购、打叶复烤、仓储醇化等关键环节的品质特性变化缺乏系统而准确的基础性数据采集，因此制约了企业产品的研发。

绝大多数国内烟草企业对在产品设计、工艺等方面积累的大量研究数据缺乏有效的管理和利用。

在产品研发过程中，管理者及科研人员缺乏有效的手段，对产品设计和研发活动（如参与人员、进度状况、占用资源、中间结果等）进行有效的掌握和控制。

在整个产品研发及形成过程中，很多烟草企业在不同领域（如烟叶原料、配方、卷烟工艺质量控制、辅料及包装设计等）使用不同的应用系统，信息传递缺乏一致性和透明性。

同一份标准或文件在研发的不同部门可能存在不同的版本，影响研发设计的有序、通畅运行。

缺乏对产品研发过程及历史经验数据的有效记录及分析，无法在新产品的研发过程中充分的共享、利用历史经验数据及避免重复投资。

因此，在计算机科学技术高速发展的今天，充分利用信息化技术手段，以更有效的管理烟草企业研发过程数据，提升产品质量，降低开发成本，提高产品开发效率，建立一个统一的、集成的、规范的、共享的、交互性强的数字综合研发平台，提高卷烟产品的内在品质和科技含量，增强产品的市场竞争力和扩大市场占有率，必将成为当前中国烟草企业实现跨越式发展的重要基础。

2　构建烟草企业数字化研发平台思想及模型探讨

通常一种品牌的香烟从设计到大规模生产，大体上经历这么几个过程，首先通过市场调查和研究分析，确定目前市场流行香烟的各种属性，然后从叶组配方、香精香料配方、辅料选择、设计成本分析与控制等方面着手设计，到对设计的不同方案判断其可行性，选择最优方案进行工艺定型，最后到大规模生产。

遵循这一流程，国内烟草企业应首先建立产品生命周期管理（PLM）的理念，对卷烟产品开发过程和产品结构信息进行管理，有效地组织各产品在不同时期的过程数据，追踪展现产品在整个生命周期中的演变，清晰反映产品研发及生产过程中不断改进升级的轨迹，以形成全面的产品结构信息库，为产品质量稳步改进和提高提供全面的设计资料。

其次，应结合采用现在先进的信息化技术手段，按照产品数据管理（PDM）的思想（即对产品信息进行管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开），并将计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术及应用系统集成进来，使整个卷烟产品生命周期中的相关数据得以高度集成、协调、共享，所有卷烟产品研发过程得以高度优化或重组，并在此基础上建立专家库、知识库、经验库及人工智能系统实现卷烟产品研发设计的高度信息化管理。

本着卷烟产品研发设计必须兼顾突出产品特色，科学配方，并在有效降低成本的基础上确保产品口味风格；前移研发增强与市场的结合度，系统优化调整卷烟配方、卷烟辅料、添加剂、香精香料、加工工艺等全流程，注重卷烟新型功能材料的组合应用、外观设计与品牌文化的有机融合，同时彰显品牌个性以及依据产品结构层次需要及化学成分指标的要求，合理设计卷烟加工工艺，充分考虑加工工艺参数对产品配方设计的影响等研发设计理念，国内烟草企业应从业务流程角度入手，可将“烟草企业数字化研发平台”划分为综合信息管理平台、叶组配方辅助设计平台、理化指标预测预警平台、成本分析和控制管理平台、工艺标准制定管理平台。模型架构如图1所示。

按照以上数字化研发平台模型，可将具体功能规划如下。

2.1综合信息管理平台

综合信息管理平台主要是集成或与企业现行的相关信息化应用系统（如MES、ERP）接口，以获取原料收购及等级鉴别、打叶复烤、仓储管理及卷烟生产等过程中的实时监控数据及来自卷烟产品销售的市场及消费者的反馈数据。

图1　烟草企业数字化研发平台框架

2.2烟叶配方辅助设计平台

烟叶配方辅助设计平台是在叶组配方管理、辅料配方管理、香精香料管理系统的基础上，运用数学建模理论建立数学模型库，再根据烟草企业多年来在该领域内的研究积累了大量的经验建立知识库，最后运用计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）技术将模型库和经验库有机结合，形成整个卷烟配方辅助设计平台，为卷烟产品研发人员提供强有力的信息化辅助设计支持。

2.3理化指标预测、预警平台

烟叶是卷烟生产的主要原料，烟叶作为农副产品，由于受到地理、气候、种植条件、存储年限等客观因素的影响，即使是同一等级的烟叶，其品质往往也存在较大差别，且由于一个叶组配方的烟叶原料通常都不足以满足一个品牌卷烟较长时间的生产，在其中一个烟叶用完时，都需要更换叶组配方，叶组配方的更换通常会带来卷烟理化指标的变化。在国际、国内标准对卷烟焦油指标严格限制的今天，如果在更换烟叶后卷烟的焦油超出限制，卷烟将成为不合格产品，会给企业带来巨大的经济损失。

当然，一个卷烟的加工工艺技术标准、辅料、加工条件等均是一个相对稳定的参数，随着烟草行业的技术进步与数字技术的不断发展，数字技术在烟草行业的应用范围日益扩大，如果我们依托企业良好的检测技术及其它已知条件，应用现代数字技术，设计开发一个卷烟理化指标预测报警系统，在调整卷烟叶组时，就可提前预测可能带来的卷烟理化指标的变化情况，大幅度减少企业在此方面的实验量及在实验方面的经济投入，稳定企业卷烟产品质量，减少企业由于理化指标波动带来的经济损失，同时也能促进烟草行业的技术进步。

因此，对理化指标预测、预警平台的主要功能设置如下。

对不同地区、等级、品种、年限、气候烟叶的全项目化学分析、检测，利用历年的资料进行数理统计分析，建立完整可用的烟叶及烟叶理化指标数据库；

在烟叶理化指标数据库的基础上，对现有不同地区、等级、品种、年限、气候的烟叶进行卷制，并检测其烟气指标，建立烟叶焦油发生量等理化指标数据库；

建立数学模型，以烟叶条件、叶组配方中的一条为约束条件，另一条为变量，求解可能出现的烟气指标。

自动根据以上建立的数据库和数据模型，自动提供各种可行、有效的配方参考方案及烟叶替换方案。

由于产品质量的需要，通常需要对卷烟组方及工艺指标作出调整，卷烟产品的各项理化指标就会发生相应变化。而产品的相关理化指标朝什么方向变化、变化幅度是关乎卷烟产品质量的关键。通过对叶组配方及卷烟工艺等的各项产品指标要素进行编号，建立相应的数学模型，对变化引起的理化指标的变化进行科学的分析和计算，并根据国际及国家标准设定相应的安全报警机制，为产品研发人员及决策者提供可靠的决策依据。

从功能结构的基础来看，理化指标预测、预警是整个数字化研发平台的核心和基础。

2.4成本分析和控制管理平台

卷烟产品成本与产品的工艺直接相关，成本分析和控制管理平台通过对选定的卷烟生产原料、各种辅料及香精香料等参加卷烟生产的材料进行统计，能自动计算出其总的设计成本，为领导者提供了及时、准确的设计成本，更好地辅助决策。

另一方面，在确定要生产某个品牌时，平台应根据生产该品牌所需的各项配方指标，对各个环节的成本给出几组方案，同时会择优推荐出一组既符合配方指标要求，又尽量降低成本的方案。

2.5工艺标准制定管理平台

工艺标准制定管理平台应实现对烟草企业现行业务流程的工艺标准的管理，包括工艺标准的拟定、归档、发放、修改。

工艺标准管理是企业整个生产研发及生产管理的首要环节，也是企业卷烟质量和生产效率的保证。工艺标准的制定程序是相当严格的，工艺参数的丝毫修改都必须有充分的依据，否则将带来不可预料的后果,所以工艺标准的修改必须遵循严格的修改程序，应包括以下功能：

关键工序参数点检项目数据管理。关键工序参数点检项目数据管理功能模块将对整个卷烟生产工艺过程的关键设备的参数进行采集、整理和指标计算，形成完整的卷烟生产工艺控制参数的历史记录和档案，做到对卷烟生产工艺控制的有据可查。

统计分析。统计分析功能可对工艺标准的修订提供可靠的技术依据和理论依据。主要针对关键设备工艺性能点检项目数据和制丝质量检验记录数据的统计分析和统计报表的输出。

3　构建烟草企业数字化研发平台的效益分析

烟草企业通过搭建数字化研发平台，能为企业建立相对完善的卷烟工艺技术数据管理体系，形成完整的产品档案信息，便于产品数据的集中、统一、规范管理；通过对原辅材料的研究、分类、设计及理化指标的预警等功能，可为烟草企业在原料采购、计划制订、工艺技术指导、合理库存管理、快速配方维护等诸多业务环节起到较好的辅助作用。通过对卷烟原辅材料及香精香料数据、卷烟产品内在品质、特性和规律的深入、全面分析，能真正实现产品研发的数字化、标准化。通过对工艺标准制定及检测管理，能有效的降低人工品评的工作量，改变传统上依靠专家的单一品评模式，一定程度上减少人为主观因素对卷烟产品品评结果的影响。同时，借助平台的辅助设计功能，能减少试验次数，降低产品设计成本，提高产品设计效率。

4　结 语

通过构建烟草企业数字化研发平台，国内烟草企业能充分利用企业技术研发成果，为企业原料管理、产品配方设计及维护、卷烟产品相关数据分析等提供辅助设计技术和信息化数字平台的支撑，为目前烟草企业的改革重组及品牌合并提供更为有效的技术支撑。同时，通过统一研发平台的构建，还能完善技术研发数据的自动积累工作，规范产品研发流程，实现对卷烟产品设计、品评的数字化、智能化、标准化，促进烟草企业自身的技术创新，在应对国内外同行激烈竞争的同时，逐步打造“数字化烟草”，实现以高新技术改进传统产业、以信息化带动工业化的目标。

［收稿日期］2015-12-01

［中图分类号］F721；F273.2

［文献标识码］A

［文章编号］1673-0194(2016)02-0060-02

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.02.048