基于烟叶智能化分定级设备应用模式初探

刘宇晨，龙 杰，孙浩巍，张 轲，张晓伟，张冀武，陈 丹，唐 斌，王 潞，张 庆*

（1.云南省烟草质量监督检测站，云南昆明 650106；2.云南省烟草公司楚雄州公司，云南楚雄 675000；3.云南省烟草公司保山市公司，云南保山 678000）

0 引言

现行烟叶收购模式为专业化分级、散叶收购，即初烤下杆后的烟叶经烟农进行去青去杂初分后，不再进行分级扎把，运送至烟站交给专业化分级队进行分定级交售的一种烟叶收购模式。该模式下，烟叶收购等级质量是由分级人员根据标准，参考实物样品，依据实际经验通过感官人为分出来，存在人工分级效率低、用工量大、成本高、主观性强、评判标准难统一、质量不稳定、混青混低混级混部位现象时有发生、定级存在廉洁风险等诸多问题，叠加云南低纬度高海拔山地立体气候多重因素，导致烟叶等级质量时空差异明显，严重影响了卷烟原料的稳定。

1 概述

2020年，先后有多家机器视觉检测、自动化装备制造公司集成运用人工智能识别、自动化分级和互联网信息化技术，开发了烟叶智能化分定级设备。但当前各家设备的效率远低于30片/s的期望值，分级效率低成为了目前制约烟叶智能化分定级设备替代传统人工收购的最大短板，目前尚无明显提升效率的有效措施，短期内效率无法得到有效突破，单纯依靠改进设备硬件性能参数来实现效率提升暂时看不到前景。加之现有的智能化分定级设备体积大、功耗高、单机实际运行所需的占地面积较大，多台投入使用时对站点场地大小、电力等方面的硬件设施要求较高。而我省的烟叶收购站点大多数存在占地面积小、电力设施等基础设施条件差等情况，在设备安装空间和电力需求方面若不经过大幅改造将难以满足烟叶分定级设备的使用。

为此，云南省在去年的烟叶收购中，主要选取了楚雄广通和保山板桥两个标准化烟站作为示范点开展烟叶智能化分定级设备的试点工作，并将智能化分定级设备应用到实际烟叶收购中，为了保证正常的收购进度和完成收购任务的目标，以分散设备运行空间换取时间最大化的思路来提高智能化收购效率，各单位积极探索尝试了与现有烟叶分定级设备的分级效率相适配的多种烟叶收购应用模式，多措并举顺利开展试点工作，为设备的改进和智能化收购工作的推进积累了宝贵经验。

2 智能化分定级设备的应用模式

目前，我省推行的专业化分级、散叶收购主要采用收购站点收购的方式，按照国家烟草专门局的要求定级环节必须在烟站内完成，基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→烟农去青去杂→专业化人工分→烟站人工定级。

本次试点过程中探索的烟叶智能化收购新模式中预处理包含烟农去青去杂和合作社专业化分级两个环节，现将五种智能化分定级应用模式概述如下。

2.1 模式一：无预处理+站内分定一体机收购

该模式主要为烤后烟叶下杆回潮后直接在站内分定级的一种方式，具体为烤后烟叶下杆回潮后，不需要进行烟叶预处理，直接在烟站使用分定一体机进行收购。基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→烟站分定一体机分定级。

该模式优点为：一是省去了烟农去青去杂环节的耗时，解决了烟农农忙季节劳动力不足、请工难的问题；二是分定级环节均由机器完成，分定级结果较人工分定级更为稳定、客观，能够解决公平公正的问题。缺点为：一是集中使用智能化设备，对场地和电力要求较高；二是当前智能化设备效率较低，在整个流程中形成瓶颈，制约着收购进度。

2.2 模式二：需预处理+站内分定一体机收购

该模式主要为烤后烟叶经过预处理后在站内分定级的一种方式，具体为烤后烟叶下杆回潮后，需要经过预处理，然后在烟站使用分定一体机进行收购。基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→烟农去青去杂→专业化人工分→分定一体机分定。

该模式的优点为：一是上机前的烟叶经过预处理，相当于二次分级，准确率较模式一更高；二是分定级环节均由机器完成，分定级结果较人工分定级更为稳定、客观，能够解决公平公正的问题。缺点为：整个流程未减少任何人工环节，出现重复劳动，对减少用工贡献不大。

2.3 模式三：无预处理+站外机分+站内机定

该模式主要为烤后烟叶站外机分、站内机定的一种方式，具体为烤后烟叶下杆回潮后，不需要进行烟叶预处理，直接将烟叶运送至烟站外的集中区域（如大户烟农或者烘烤工厂或社区公共厂房等），使用智能化分级设备完成分级，并按分出等级进行打包签封，到交售时间运送至烟站内由智能化定级设备进行定级后交售入库。基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→站外机器分级→烟站机器定级。

该模式的优点为：一是省去了烟农去青去杂环节的耗时，解决了烟农农忙季节劳动力不足、请工难的问题；二是分定级环节均由机器完成，分定级结果较人工分定级更为稳定、客观；三是站外机分降低了烟站设备的集中度，减轻收购现场的电力负担，烟农在烟站仅需等待定级，相比以前的交售等待时间大幅减少；四是站外机分可以不受烟站8 h工作制限制，分级时间可以实现最大化。缺点为：一是当前定级机尚处于研发试验阶段，定级成功率相对较低；二是存在分级机和定级机的配套问题，若分级机和定级机为同一厂家设备，可以有效保证分定级结果的一致性；若分定级和定级机为不同厂家设备，因识别算法等技术差异，可能导致分定级结果不一致、吻合度不高。

2.4 模式四：无预处理+站外机分+站内人定

该模式主要为烤后烟叶站外机分、站内人定的一种方式，具体为烤后烟叶下杆回潮后，不需要进行烟叶预处理，直接将烟叶运送至烟站外的集中区域（如大户烟农或者烘烤工厂或社区公共厂房等），使用智能化分级设备完成分级，并按分出等级进行打包签封，到交售时间运送至烟站内由专业化定级员进行人工定级后交售入库。基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→站外机器分级→烟站人工定级。

该模式的优点为：一是省去了烟农去青去杂环节的耗时，解决了烟农农忙季节劳动力不足、请工难的问题；二是分级环节由机器完成，分级结果较人工分级更加稳定、客观；三是站外机分降低了烟站设备的集中度，减轻收购现场的电力负担，烟农在烟站仅需等待定级，相比以前的交售等待时间大幅减少；四是站外机分可以不受烟站8 h工作制限制，分级时间可以实现最大化。缺点为：定级环节仍为人工定级，仍然存在定级不客观的现象，未真正解决不公平不公正的问题。

2.5 模式五：需预处理+站外人分+站内机定

该模式主要为烤后烟叶经过预处理后在站外人分、站内机定的一种方式，具体为烤后烟叶下杆回潮后，经烟农去青去杂的预处理后，直接将烟叶运送至烟站外的集中区域（如大户烟农或者烘烤工厂或社区公共厂房等），由人工完成分级，并按分出等级进行打包签封，到交售时间运送至烟站内由智能化定级设备进行定级后交售入库。基本流程如下：烟叶烘烤→回潮下杆→烟农去青去杂→站外人工分级→烟站机器定级。

该模式的优点为：定级环节由机器完成，定级结果较人工定级更为稳定、客观。缺点为：一是整个流程未减少任何人工环节，用工量大，请工难问题依然突出；二是分级环节仍为人工分级，主观性强，评判标准难统一、质量不稳定，分级效果没有机器分级稳定、客观，烟农并未从智能化设备的应用中受益。

3 结语

综上，各收购模式均存在优缺点，结合来自各试点地烟农、烟站收购人员、烟草公司管理人员以及工业客户的反馈，不同收购模式中都各有亮点和接受程度较高的环节，主要归纳如下：

无预处理的环节特别受到烟农，尤其是种植大户以及地方政府的欢迎，既缓解了烟农农忙季雇工难的问题，也缓解了专业化分级人员的不足，对人工的节约最为显著，极大地解放了人的劳动力。

分定级一体机的使用替代了专业化分级队伍，在烟叶分定级环节避免了人工的参与和人为的干预，从根本上解决了分定级环节不公平、不公正的问题，实现了分级和定级全过程自动化、智能化和数字化，更加贴近烟叶生产数字化转型升级的要求。

站外机分的环节旨在降低烟站设备的集中度，减轻收购现场的电力负担，减少烟农的交售等待时间；此外，站外机分的工作时间不受烟站8 h工作时长的限制，可以自由实现12 h、18 h甚至24 h制的工作时间，由此以分散设备空间、运行时间最大化的方式来提升收购效率。

烟叶收购是烟叶生产的重要环节，实现智能化烟叶分定级是烟叶生产环节的重大变革，通过借鉴上述5种智能化收购新模式，探索更多的、可能的烟叶智能化分定级设备应用模式，为烟叶生产数字化转型升级发挥更大作用。