水稻加工智能工廠已經來臨,小麥加工智能工廠還遠嗎?

汗噠噠滴


水稻加工在智能工廠模式下,可以大幅度減少加工增碎與降低碾減率。

以秈米中的黃花粘與豐良優作為比對品種,將原來加工中的增碎由25%~30%降低到20%~22%,將原來13%左右的碾減率降低到11.5%,得米率的提高使得每噸糙米至少增加200元收入;

同時,於粳稻而言,能在規模生產中加工到'期望的精度'可以使大米加工達到'適度加工'的'度'

最大的得米率、最優的口感、最少的營養物質流失。




天下大農


人工智能作為國家戰略,正在為“中國製造2025”發揮著關鍵性作用,習近平總書記說“把新一代人工智能作為推動科技跨越發展、產業優化升級、生產力整體躍升的驅動力量”;上關國家糧食安全、下涉民眾生計的糧食加工行業的優化升級,尤為需要憑助人工智能的巨大驅動力:

其一,我國每年糧食產後損耗高達8000萬噸,約佔糧食總產量的15%,其中以稻穀加工損耗最為巨大——稻穀加工出米率為65%-68%,還包含大量碎米,有的品種碎米含量佔到30%以上;在改革開放的今天,城鎮化建設進程加速發展,有效耕地面積不斷減少,糧食加工過程中造成的巨大損耗,已經成了保障國家糧食安全的阻礙。

其二,相當長一段時期以來,我國水稻加工過碾、過拋的過度加工現象嚴重而且普遍,幾乎毎粒稻穀都被碾磨得只剩下胚乳部分,致使大米中富含的對人體有益成分和營養物質流失殆盡。例如,中國營養學會對我國成年居民維生素B1的推薦攝入量為1.1mg-1.3mg/天,而實際攝入量僅為0.9mg-1.1mg/天,且80%的居民攝入量不足,“稻米的過度加工緻使大米中膳食纖維與B族維生素等營養成分大量流失”,基本口糧中營養成分和有益物質的大量損失,已經影響到了居民的身心健康。

其三,糧食商品的同質化競爭激烈,尤以大米的市場爭奪最為慘烈。大米佔國人口糧的60%,成品商品同質化,是當前市場普遍存在的現象,作為一日三餐必需品的供給側,其結構化便難以實現;同質化競爭的另一個方面是產能過剩,同質化程度越高,產能過剩就越嚴重,全國稻穀日加工能力達到100噸及以上的企業有8500家,可能夠達到滿產的又有多少家呢?所以,產業優化升級已迫在眉睫。

其四,近年來,我國糧食機械在研發與製造等方面雖然取得了顯著進步,但整體上仍然處於跟隨者地位,因缺乏原創性與關鍵性領域的技術突破,使我國的糧食機械設備在行業內無法獲得領導地位;縱觀國內糧食機械設備行業,與其他行業相比則長期處於技術更新緩慢的狀態,這也是其他行業視糧機為“傻、大、笨、粗”的原始機械的根本原因。

在這樣的背景下,國家標準化委員會修訂補充了大米國標,並於2019年5月1日起正式施行,而大米新國標的靈魂則在於“適度加工”:儘可能減少稻米加工過程造成的損耗,儘可能保留大米中獨特的有益成分及營養物質。

長期以來,人們片面的認為,過度加工的原因在於加工理念——追求“過白”“過精”,把大米加工的晶瑩剔透才叫做好米,其實不然,其本質在於加工的工藝水平——不“過白”“過精”便無法加工均勻,因為無法精準判定加工到了哪個程度,無法做到精細調控加工設備。好米,應該滿足兩個基本要素:第一,碾掉必須去除的含農藥等殘留、對人體有不利影響的皮層,第二,留住富含營養成分、維生素、益於身心健康的部分。

那麼,適度加工的“度”在哪兒?如何實現?這其中的關鍵仍然在於大米加工的工藝水平與能力。

這是一個世界性的全新問題。

隨著第一家糧食加工智能工廠的落地,這個全新的問題有了答案。2018年11月,榮業軟件在一大型糧油集團試點成功了水稻加工智能工廠:將人工智能嵌入糧食加工的生產過程,提升機器設備的智能化水平,實現在複雜環境下的自主生產,由此提高產品合格率,降低糧食加工損耗,實現適度加工、結構化精細加工,全面提升生產力水平。

通過機器學習建立產品的加工生產模型,識別各加工環節工藝參數,判斷工藝效果對最終產品質量的影響,通過深度學習自主判斷最佳加工工藝,最合理協同組合,實現完全的機器自主生產。水稻加工智能工廠運行結果表明:達到期望的加工精度、最小的加工損耗、最大程度地保留穀物中的營養物質,同一品種的稻穀,可以通過對加工工藝的精準控制,生產出具有不同特色的大米。

智能工廠可以基於原水稻加工產線在線升級而成,不改變原產線的生產工藝,對原產線的唯一要求是:設備運行良好,能夠保證正常生產;也可以在建廠伊始就加入智能工廠的設計方案,這樣佈置、走線會更加合理美觀,與產線設計保持一體規劃。設備在線升級的過程對產線的日常生產影響極小,僅以小時計,可以利用正常檢修、調休、積塵清理時完成。

榮業軟件研發構建的水稻加工智能工廠,包括傳統設備的智能化改造、工廠內工業互聯網、水稻加工在線工藝檢測、智能控制雲平臺與各工序智能控制器、邊緣節點計算,全鏈條完整的生產線,榮業軟件以一己之力獨自完成,對整個智能工廠擁有完全自主的知識產權。所以,對於水稻加工智能工廠的建設,可以一步到位建成完整的智能生產線,也可以根據需要分步完成,先做直接帶來經濟效益的核心工段,比如礱谷工段的和碾米工段,其他工段再逐步跟進。

水稻加工智能工廠的誕生,將對水稻加工甚至整個糧食加工行業產生廣泛且深遠的影響:

(一)將為國家糧食安全與城鎮化建設做出巨大的貢獻

智能工廠通過柔性的智能控制顯著提高稻穀加工過程中的糙米得率、降低碾減率、減少加工碎米率,大幅度提高水稻的成品出米率,這一結論已在試點單位通過半年時間的數據比對證明,即使綜合提高成品率僅以3%計算,智能工廠每年將為我國增加成品大米720萬噸(大約相當於1100萬噸稻穀),也相當於為我國增加不少於1100萬畝的優質耕地。

(二)通過階梯式加工,保留住口糧中的有益成分,改善我國居民的膳食營養結構

與傳統的粗獷式加工不同,智能工廠是以每道工序的每臺設備當前的工藝效果檢測數據為依據,對設備進行精細化調製,可以準確地將糙米碾磨到某一層,把智能工廠的這一特性與營養物質在糙米結構上的分佈結合起來,就能實現:碾去糙米中不適合於食用的部分,比如殘留農藥與重金屬的果皮和種皮;碾去不適合儲存的部分,比如容易腐壞的糊粉層中的糊粉粒;有目的地保留其中有利於國民身體健康的物質,如非水溶性的膳食纖維——可以預防腸癌;B族維生素——有效維護皮膚,防治腳氣,預防曬黑等;γ-氨基丁酸——能夠抗焦慮;谷維素——美容養顏......等等。精確地碾磨到糙米中的某一層,即保留住了這一層所富含的營養成分。在大規模生產中,智能工廠的這一優勢越發明顯。只有能滿足大規模的生產加工,才能廣泛地服務於民生。

(三)將加速行業的優化升級

當前,水稻加工產能嚴重過剩,同質化競爭激烈,各加工企業僅依靠原糧的品種不同、種植土壤的自然成分迥異來進行差異化大米的成品,同產地同品種的原糧,從來沒有通過差異化的精細生產來實現產品的結構化分級。以享譽天下的五常為例,在狹窄的空間內,日加工能力不少於100噸的企業有數百家之多,加工稻花香原糧,銷售稻花香成品,無法將成品稻花香加工成不同等級、不同口感、各具特色的差異性產品,雖然努力將碾米工藝在一砂三鐵、兩砂兩鐵、三砂一鐵之間改換,但終歸無法實現成品的差異化,不是我們的加工企業不想,是加工工藝無法實現。水稻加工智能工廠出現,具有洞察力與遠見的企業將率先把傳統產線進行智能化升級,智能工廠一方面可大幅度增加企業的成品得率,實現企業利潤增長,另一方面可以通過差異化精細加工生產出階梯式的功能性大米,使企業在激烈的同質化競爭中脫穎而出,獨領潮頭。人工智能時代,落後者追趕的機會很少,行業的優化升級將加速完成。

(四)將促使我國糧機廠商加速糧食機械設備的智能化升級

近二十年來,雖然我國的糧食機械設備研發、設計、製造水平有了長足的發展,有的環節,如色選機,與國際先進水平處於齊頭並進狀態,但在包括核心環節設備在內的整體上,卻處於跟隨者位置,有些國家的先進設備還拒絕進入中國;水稻加工智能工廠率先在我國成功落地,人工智能與傳統行業實現深度融合,其中對傳統設備的智能化改造,更是為糧食機械設備的智能化升級指明瞭方向,確定了智能化的內容、明晰了智能化的方法、規範了智能化的接入標準,顯然,糧食加工智能工廠的落地,必將加速我國糧機設備智能化升級的步伐。

(五)憑藉人工智能與糧食加工的深度融合,中國將引領世界糧食加工行業的工業4.0

糧食加工智能工廠的實現,需要突破多項瓶頸技術:

其一,在線工藝檢測:糧食加工與一般工業品加工不同,工業品均為標準加工件,按照各自的設計圖紙,一絲不苟的加工,檢測的標準是與圖紙的相符程度,但糧食,無論是麥子、穀子、豆子、苞谷、還是米,永遠都找不到兩顆完全相同的樣本。糧食加工在線工藝檢測存在著國際公認的三大學科難題,(1)靜態檢測轉換為動態檢測;(2)神經網絡的串行處理轉換為並行處理;(3)深度學習結果的遷移。

其二,糧食加工工廠內的工業互聯網,(1)傳統生產設備中絕大多數為機械設備或者機電設備,不具有聯網能力與聯網接口,即使智能化程度最高的色選機也不能提供統一的數據接口;(2)糧食加工車間環境惡劣:振動大、噪聲響、粉塵多,各種強電線路縱橫交錯,對通訊信號造成影響與干擾,工業互聯網與消費互聯網的本質差別是:消費互聯網允許有適當的延時,工業互聯網響應時間必需是毫秒級。

其三,落地環境複雜:已有產線設備繁雜、年份參差、廠商不一,在線智能化升級需要將眾多“不一”進行標準統一。

所以,榮業軟件憑藉人工智能與糧食加工深度融合的全鏈條智能工廠將使我國引領世界糧食加工行業的工業4.0。

(六)將解除糧食加工行業後備勞動力嚴重不足的問題

新時代年輕人擇業觀發生了變化,他們更願意從事有科技含量的、有挑戰的、有提升空間的工作,因為糧食加工一線崗位工作環境相對惡劣,工作內容枯燥,勞動強度大,上升空間狹窄,使得一線崗位人員越發趨於短缺,更嚴重的是後繼無人;但隨著糧食加工行業智能工廠的普及,這一切都將發生改變:不需要在車間不停地巡視,不需要手動調製機器,可以在智能控制室中監控設備、分析數據、點擊鼠標設定標準、調製機器......尤其是機器學習、深度學習、神經網絡等人工智能技術走向一線,將對受過高等教育的年輕人產生巨大的吸引力,這裡有著很多細分領域,等待著掌握了專業知識的青年人去探索、去發現、去解決......

從加工對象與加工工藝上看,麵粉加工與水稻加工有許多不同,但從工廠智能化的技術角度來說,兩者是相通的:工廠內工業互聯網完全相同;在線工藝檢測雖然檢測對象不同,檢測指標不同,但技術基礎與原理相同;終端的智能控制規則不同,而控制要素仍然相同。可以確定,隨著水稻加工智能工廠的誕生,整個糧食行業將迅速的全面迎來人工智能時代。


小清新王友


現代化機器現在都很方便!人工費事費力!將來以後會是機器代替人力的


我是小歡歡Vlong


現在機器代替手動了


帆帆拍攝


遲早的事,機器代替人工是節省成本的唯一方式,期待中。


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