乳及乳制品智慧实验室标准体系研究

李雪晶，马利军，刘萍萍，高 杨，刘江梅，郭晓斌，杜 丽

内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司，内蒙古呼和浩特 011517

0 引言

乳制品行业是关系国计民生的重要基础产业。2021年，从供给端来看，中国生牛乳产量达4.7 千万t，其中本国供应生牛乳量为3.7 千万t，过去5 年生牛乳产量实现6.8%的复合年均增长率。随着消费者观念逐渐转变及消费升级，我国乳制品市场稳步发展[1]。2015年5月，国务院印发《中国制造2025》[2]，全面部署推进制造强国战略。智能制造作为5大重点工程之一，将紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。2018年农业农村部等九部委联合印发《关于进一步促进奶业振兴的若干意见》，提出要支持奶业大县、企业和有条件的奶农自建乳品检验检测体系，建立健全乳品质量标准体系，提升乳品质量安全。国家对乳制品行业以及对乳制品质量的重视，不断要求企业提高智慧化生产和质量管理水平。为进一步加快智能制造发展进程，2021年工信部等八部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》，提出到2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化[3]。乳制品行业智慧实验室的建设和推广应用是乳制品行业借助自动化、智能化技术，实现提高生产能力和质量控制能力的有效手段，是乳制品企业智能化不可或缺的一部分，也是向消费者传递质量信任、提振中国乳制品消费者信心的有效举措，更是推动中国乳业发展的必由之路。

1 乳及乳制品智慧实验室标准体系的现状与发展

1.1 乳及乳制品智慧实验室标准体系的现状

我国乳及乳制品智慧实验室标准尚未形成系统化体系。例如《智能实验室 信息管理系统 功能要求（GB/T 40343-2021）》[4]《智能实验室 仪器设备 气候、环境试验设备的数据接口（GB/T 39555-2020）》[5]《智能实验室 仪器设备 通信要求（GB/T 39556-2020）》[6]，上述标准主要集中在智能实验室建设中对信息系统、数据接口和通信要求做出的单点标准[7]。乳及乳制品行业实验室正面临智慧化转型，但其标准体系尚处于空白状态。主要表现在以下3 个方面。

1.1.1 无统一定义与概念

目前国内智慧实验室建设厂家众多，研究者从不同角度阐述，形成各种观点[8]。乳及乳制品检测实验室将面对智慧化转型，由于无明确标准界定“乳及乳制品智慧实验室”的概念，导致不能准确判定建设后的实验室是否符合智慧实验室定义，也不能准确判断是否符合智慧实验室的明显特征[9]，因此亟需明确乳及乳制品智慧实验室的基本内涵与定义。

1.1.2 缺少建设与验收标准

乳及乳制品智慧实验室的建设主要是通过“机器人”“人工智能”等现代技术[10]，对传统劳动密集型实验室进行技术革命，实现无人化、精准化和高效化的效果[11，12]，其技术特点是自动化、智能化和云端化[13]。智慧实验室是国际上近十年发展极其迅速的一个全新技术领域[14]，既没有统一的建设标准，也没有统一的验收评价标准，乳及乳制品智慧实验室的建设质量也良莠不齐，安全性能及保障不足。第三方中立机构无法依据现有的标准进行验收以维护甲乙双方合法权益。因此，亟需从自动化系统、感知系统、信息系统、数据系统等方面综合考虑，建立乳及乳制品智慧实验室的建设与验收标准。

1.1.3 缺少使用与运维标准

乳及乳制品智慧实验室在乳制品企业与牧场都具有使用需求，未来全面推广使用将有一定的市场空间。国内外在乳及乳制品智慧实验室的使用操作规程、设备与系统维护、准确性对比验证、安全管理与新需求开发方面仍缺少现行有效标准且未形成体系。因此，亟需建立乳及乳制品智慧实验室的使用与运维标准。

1.2 乳及乳制品智慧实验室标准体系的未来发展

乳及乳制品智慧实验室标准体系是一个不断发展和演进的体系，未来可能会朝以下方向发展。

1.2.1 标准化

随着科学技术发展和实验室设备更新换代，乳及乳制品智慧实验室标准体系将更标准化，这意味实验室设备兼容性将更好，实验流程将更规范化，数据分析和报告生成将更标准化。

1.2.2 自动化

自动化是智慧实验室的一个重要特征。未来，乳及乳制品智慧实验室可能会采用更多自动化设备和技术，如自动采样、自动前处理、自动检测等，以提高实验效率和降低人为误差。

1.2.3 智能化

智能化是另一个重要特征。未来，乳及乳制品智慧实验室可能采用更多人工智能技术和算法，如机器学习、深度学习等，以提高实验结果准确性和可靠性。同时，智慧实验室还可通过数据分析和预测，为生产和管理提供更精准建议和决策支持。

1.2.4 绿色化

乳及乳制品智慧实验室标准体系未来可能会更注重环保和可持续发展。例如，实验室可能采用更环保的实验方法和材料，减少对环境影响。同时，实验室可能通过优化实验流程和设备，降低能源消耗和碳排放。

1.2.5 开放和共享

随着互联网和物联网的技术发展，乳及乳制品智慧实验室标准体系未来可能更加开放和共享。实验室可通过互联网和其他平台，与其他实验室或机构进行数据共享和合作，共同推动乳及乳制品行业的发展和进步。

1.2.6 创新性和国际性

乳及乳制品智慧实验室标准体系将更注重创新，不断适应新技术和新应用的发展。标准制定将更注重前瞻性和引导性，推动产业发展和技术创新，促进新旧动能转换和产业结构优化。随着全球化深入和国际贸易扩大，标准体系也将更注重国际性和全球化，标准制定将更关注国际标准和规则，加强国际合作和交流，推动国际标准和规则的制定与实施。

2 乳及乳制品智慧实验室标准化体系的构建

利用文献检索、问卷调研、现场调研等方法，研究乳制品智慧实验室内涵与定义及标准体系搭建。在研究框架的基础上，聚焦建设、验收、使用、运营与维护标准研制，创新性填补行业领域标准空白。通过试点实验室的运行找到缺点并不断改进优化，持续完善体系及标准内容，再复制推广到更多的实验室。乳及乳制品智慧实验室标准体系的构建具有以下特点。

2.1 符合性

通过揭示概念内涵的逻辑方法，找出被定义项邻近的属概念，然后找出相应的种差（被定义概念与其所在属概念下的其他种概念之间的本质属性或差别），最后用定义联项把属概念和种差有机结合。用这种方法定义乳及乳制品智慧实验室，通过文献收集法收集相关理论和标准，包括国内外在智慧实验室建设和使用过程中相关标准，对相关标准分析评估，整理现有标准覆盖度，进而定义乳及乳制品智慧实验室。

2.2 系统性

通过文献检索法、调研问卷法收集相关资料，开展乳及乳制品智慧实验室标准研究，分析内容之间的相关性和逻辑性，构建合理的标准体系框架，通过严格的比较分析证实标准体系科学合理，同时形成乳及乳制品智慧实验室的准确定义和标准应用指南与清单明细。

2.3 适用性

通过问卷调研、实地考察、交流研讨，充分分析标准体系框架的边界与范围，明确标准体系内涵，构建具有系统性、先进性和实用性的标准体系。建立标准体系的方法论，纵向可将标准体系建设提高到新水平，横向可完善标准体系建设内容的系统性，输出乳及乳制品智慧实验室标准体系框架。根据乳及乳制品智慧实验室标准体系框架，科学系统地比较分析标准体系框架中的缺失标准，形成标准清单，保证标准有效运行，并对标准进行解读。

2.4 先进性

构建乳及乳制品智慧实验室标准体系，需具备综合智慧实验室共性技术及评价方法。通过开展大量调研和论证工作，了解产业动态与趋势，探讨相关行业对标准的需求种类、特点，相关建设标准情况，体系构建技术情况和行业管理要求等，调查相关领域国际标准与区域标准及先进国家技术状况，查漏补缺，全面分析论证。将乳及乳制品智慧实验室标准构建分为建设与验收标准、使用与运营维护标准，选择确定系列标准中关键与急需技术标准，研究编制技术标准，保证乳及乳制品智慧实验室的正常运行，不断完善乳及乳制品智慧实验室标准体系建设。

3 乳及乳制品智慧实验室标准体系的管理和应用推广

3.1 乳及乳制品智慧实验室标准体系的管理

为保证乳及乳制品智慧实验室标准体系的管理效果和确保食品安全检测过程透明，并且不受人为干扰，建设乳及乳制品智慧实验室，并加强智慧实验室标准体系推广，从而促进智能化技术进步和提高管理水平提升，为重新提振乳业消费者信心，推动智慧化升级，实现乳业传统领域突破性发展提供有效支撑，促进乳及乳制品行业质量控制效率提升，满足中国乳制品检测战略发展需要，支撑新技术发展、新标准研发、新成果推广。

3.2 乳及乳制品智慧实验室标准体系的应用推广

乳及乳制品智慧实验室标准体系的推广主要采取试点先行、复制推广的方法。试点实验室将发挥核心作用，既是项目设计开发的策源地和先行者，也是推动项目落地应用的重要平台和示范基地，还是连接研究和实践推广的重要桥梁和纽带。一些创新技术、方法和标准将率先在标杆实验室试点运行，在成功运行基础上进一步推广。

4 结论

本文介绍乳及乳制品智慧实验室缺少定义和内涵标准、建设与验收标准、使用和维护标准，结合乳制品行业智慧实验室的实际应用，利用企业和科研单位上下游资源优势，在前期研究基础上，科学系统研制符合全面应用推广乳及乳制品智慧实验室标准体系。合理搭建标准体系框架，全面覆盖智慧实验室从研制到使用全过程，以满足中国乳制品检测战略发展需要，填补乳品检测行业空白与标准体系空白，提升乳及乳制品智慧实验室管理和技术标准，加快智慧化转型，支撑新技术发展、新标准研发、新成果推广，促进乳业智慧实验室技术权威，振兴乳业高质量发展。