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王德吉（1975-），博士后、博士生導(dǎo)師、首席培訓(xùn)師。主要從事互聯(lián)網(wǎng)+、網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)4.0研究，全國煙草行業(yè)勞動模范，全國煙草行業(yè)優(yōu)秀教師。兼中科院、清華大學(xué)、西安交大、湖南農(nóng)大研究生導(dǎo)師，國家工程實(shí)驗(yàn)室、國家標(biāo)委會、中科協(xié)、IFAC、IAENG、Siemens等專家。先后在微軟、微陽研究院、中科院從事客座研究，掛職肥東縣副縣長從事科研應(yīng)用普及，主持省部級“數(shù)字工廠”等重大專項(xiàng)1項(xiàng)和企業(yè)項(xiàng)目16項(xiàng)，參與國家重大項(xiàng)目“機(jī)器人”“先進(jìn)制造”“制造業(yè)信息化”3項(xiàng)。獲省部級科技獎10項(xiàng)，省部級教學(xué)獎50項(xiàng)。發(fā)表論文64篇，其中SCI、EI檢索25篇。申報發(fā)明專利15項(xiàng)，獲發(fā)明專利9項(xiàng)，實(shí)用新型15項(xiàng)，獲軟件著作權(quán)12項(xiàng)，著作7本。

我國是全世界最大的煙草生產(chǎn)國與消費(fèi)國，生產(chǎn)并消費(fèi)了全球三分之一的卷煙，煙草行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。當(dāng)前，我國正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌、社會轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，煙草行業(yè)也正處在改革調(diào)整的關(guān)鍵時期。在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，煙草行業(yè)要在激烈的競爭中站穩(wěn)腳跟，必須加強(qiáng)質(zhì)量、降低成本、提高效率。這就要求煙草企業(yè)加大創(chuàng)新力度，實(shí)現(xiàn)煙草生產(chǎn)過程自動化和企業(yè)管理自動化，將先進(jìn)的電子信息技術(shù)運(yùn)用到各個環(huán)節(jié)，促進(jìn)煙草自動化進(jìn)程。基于此，煙草行業(yè)對于煙草機(jī)械的自動化水平無疑將提出更高的挑戰(zhàn)，本刊記者借此次專題之機(jī)特別采訪了煙草行業(yè)知名專家王德吉博士，請他解讀新時期煙草機(jī)械的未來發(fā)展趨勢及對于自動化技術(shù)的新需求。

《自動化博覽》：我國煙草機(jī)械行業(yè)當(dāng)前整體發(fā)展情況如何？ 主要包括哪些種類？

王德吉：煙草機(jī)械是生產(chǎn)煙草產(chǎn)品的專用生產(chǎn)設(shè)備、工具、儀器儀表的總稱，主要包括打葉復(fù)烤設(shè)備、制絲設(shè)備、梗絲膨脹設(shè)備、煙草薄片生產(chǎn)設(shè)備、風(fēng)力送絲設(shè)備、卷接設(shè)備、煙支儲存輸送設(shè)備、包裝設(shè)備、條煙輸送設(shè)備、封箱設(shè)備、濾棒設(shè)備、濾棒風(fēng)送設(shè)備、輔聯(lián)設(shè)備等。

煙草機(jī)械產(chǎn)業(yè)本身具有兩重性：一方面服務(wù)于煙草加工業(yè)，隨煙草加工業(yè)的技術(shù)發(fā)展和需要而變化，另一方面煙草機(jī)械產(chǎn)業(yè)又是機(jī)械制造工業(yè)的分支，其產(chǎn)品是機(jī)電產(chǎn)品中的專用設(shè)備。因此，煙草機(jī)械既具有機(jī)械設(shè)備共性特點(diǎn)，又具有煙草行業(yè)特有特點(diǎn)。

總體來說具有以下8大特點(diǎn)：以微見著(精微化是煙草機(jī)械的顯著特點(diǎn))，以自見徑（自動化是煙草機(jī)械的必經(jīng)途徑），以網(wǎng)見托（網(wǎng)絡(luò)化是煙草機(jī)械的互聯(lián)依托），以智見核（智能化是煙草機(jī)械的技術(shù)核心），以數(shù)見基(數(shù)字化是煙草機(jī)械的基礎(chǔ))，以極見焦（高速極致化是煙草機(jī)械的焦點(diǎn)），以集見向（高度集成化是煙草機(jī)械的發(fā)展方向），以綠見擎（綠色化是煙草機(jī)械的引擎）。

《自動化博覽》： 當(dāng)前我國煙草機(jī)械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，主要應(yīng)用的自動化技術(shù)？

王德吉：我國煙草機(jī)械設(shè)備走的是引進(jìn)國外煙草機(jī)械技術(shù)，消化吸收到自主創(chuàng)新的思路，以下主要介紹一下具有代表性的打葉復(fù)烤設(shè)備、制絲設(shè)備及卷接包裝設(shè)備。打葉復(fù)烤設(shè)備主要采用的有意大利C OMA S 公司、MACTAVISH-GARBUIO公司、HAUNI公司的打葉復(fù)烤線和GODIOLI公司的打包機(jī)。目前單線生產(chǎn)能力已達(dá)12000kg/h，打葉機(jī)生產(chǎn)能力已達(dá)18000kg/h，復(fù)烤機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)12000kg/h，具有柔打和低溫復(fù)烤功能，生產(chǎn)出的葉片結(jié)構(gòu)良好，造碎少，葉片的純凈度高。

打葉復(fù)烤生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)高度自動化和計算機(jī)控制，生產(chǎn)線上的各工段廣泛采用了最新控制理論和技術(shù)進(jìn)行控制和管理，復(fù)烤機(jī)亦實(shí)現(xiàn)了溫度和水分的自動控制，預(yù)壓打包實(shí)現(xiàn)了全自動作業(yè)。煙葉的挑選與雜物分離采用光學(xué)雜物分離技術(shù)。目前研究主要以打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上的風(fēng)分設(shè)備為重點(diǎn)。目前，國內(nèi)廠家通過測繪、仿制、創(chuàng)新，具有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，正逐漸用國產(chǎn)的打葉復(fù)烤線來裝備各打葉復(fù)烤廠，已經(jīng)具有較高的技術(shù)水平。但在風(fēng)分技術(shù)、自控水平上還有一定的差距。

制絲設(shè)備主要有意大利COMAS公司、德國HAUNI公司的制絲生產(chǎn)線。制絲線有三大主機(jī)：回潮機(jī)、切絲機(jī)和烘絲機(jī)。回潮采用直接滾筒式回潮法，有效減少了葉片或煙絲在設(shè)備中的翻滾造碎動作，切絲機(jī)是將葉片切成工藝需求的等寬煙絲，烘絲機(jī)的作用是煙絲膨脹和干燥。為提高煙絲的純凈度，制絲的整個過程都采用新型振篩對煙絲碎片進(jìn)行分離。為保留煙葉本身的香味，減少煙絲的燥碎，多處使用了流化床設(shè)備。煙絲膨脹設(shè)備也是制絲線的重要設(shè)備，行業(yè)目前使用CO2煙絲膨脹設(shè)備，主要有HAUNI公司和Dickinson-Legg公司的產(chǎn)品，梗絲膨脹設(shè)備使用Dickinson-Legg公司、COMAS公司和HAUNI公司的產(chǎn)品。國內(nèi)通過引進(jìn)主機(jī)技術(shù)和測繪、仿制來進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，國產(chǎn)的制絲生產(chǎn)線在各大煙廠應(yīng)用越來越廣，性能與國外水平的差距也越來越小。

卷包設(shè)備以德國HAUNI公司、英國MOLINS公司、意大利GD公司、德國斯慕門公司的設(shè)備為主，具體機(jī)型為PROROS （60/80/70/1-8/90/100/2/2-2/M5/M8）卷煙機(jī)、PASSIM（7000/8000/10000/12000）卷煙機(jī)、GD（X1/X2/S1000/H1000）包裝機(jī)、FOCKER（350S/FX2/700S/F8）包裝機(jī)。卷煙設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了裝填式、重力下絲式、吸絲成形式三個階段，目前主要采用吸絲成形式。刀頭切割裝置也從最早的單刀單切發(fā)展到雙刀雙切，減少了刀頭振動，提高了使用壽命。接裝機(jī)均采用搓接式工作原理，鼓輪的傳動方式以最初的齒輪傳動發(fā)展到目前超高速的單獨(dú)電機(jī)傳動。其生產(chǎn)能力從7000支/分鐘到20000支/分鐘。相應(yīng)的包裝機(jī)速度從400包/分鐘到1000包/分鐘。包裝機(jī)主要由3個模塊組成：第一模塊：煙庫和煙支形成、鋁箔紙包裝；第二模塊： 3、4、5號輪進(jìn)行硬盒包裝；第三模塊：供給商標(biāo)紙和內(nèi)框紙；包裝機(jī)的傳動方式也從間歇式傳動發(fā)展到目前超高速的獨(dú)立伺服電機(jī)驅(qū)動的連續(xù)運(yùn)動。我國已成功推出國產(chǎn)的高速卷煙機(jī)ZJ116與高速包裝機(jī)ZB48，在各大煙廠陸續(xù)投入使用，提升了國產(chǎn)煙機(jī)的制造水平。

煙草機(jī)械設(shè)備中主要應(yīng)用的自動化產(chǎn)品和技術(shù)包括：（1） 控制技術(shù)： 以西門子PLC、倍福IPC為主，兼有松下、三菱電機(jī)、歐姆龍PLC；（2）變頻技術(shù)：有丹佛斯、西門子、CT、倫茨變頻器；（3）伺服技術(shù)：有西門子、AMK、博士力士樂、松下、安川伺服器和控制器；（5）現(xiàn)場總線技術(shù)：有PROFIBUS DP總線、PROFINET總線、DeviceNET總線、EtherCAT總線、CAN總線、工
業(yè)以太網(wǎng)總線；（6）專用語言：GD語言；（7）閥島技術(shù)；（8）人機(jī)界面技術(shù)：西門子觸摸屏、西門子工控機(jī)、倍福的工控一體機(jī)；（9）圖像處理技術(shù)：采用工業(yè)相機(jī)識別產(chǎn)品的外觀；（10）機(jī)器人技術(shù)。

《自動化博覽》：當(dāng)前我國煙草機(jī)械行業(yè)與國外發(fā)達(dá)地區(qū)相比，在自動化技術(shù)應(yīng)用方面還存在哪些差距？

王德吉：從煙草自動化技術(shù)看，中國煙草企業(yè)的水平與國際水平的差距很小。從20世紀(jì)80年代初期引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備開始，國內(nèi)煙草企業(yè)不斷將新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)工藝，從繼電邏輯控制到PLC控制，再到集中監(jiān)控，發(fā)展到管控一體化控制系統(tǒng)。形成底層設(shè)備以PLC、IPC、機(jī)器人、伺服控制器為核心的自動化，中層以MES為核心的管理信息化，上層以ERP為核心的決策智能化三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。煙草企業(yè)已采用“一網(wǎng)到底”的PROFINET技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計化，加工的精細(xì)化，控制的智能化，成本的節(jié)約化。具體差距體現(xiàn)在：有的自動化技術(shù)是成套引進(jìn)，比如高速卷煙機(jī)的微波重量控制技術(shù)，高速咀棒機(jī)的伺服控制系統(tǒng)軟件部分需西門子公司提供，對高速設(shè)備電氣方面的研究有待深入，為煙草機(jī)械的升級換代打好基礎(chǔ)。所以與國際水平相比，國內(nèi)煙草機(jī)械在速度、主控系統(tǒng)平臺、各專項(xiàng)系統(tǒng)與主控系統(tǒng)融合上，還有一定的差距。

《自動化博覽》：煙草機(jī)械在節(jié)能、環(huán)保、安全方面未來的發(fā)展重點(diǎn)？

王德吉：節(jié)能主要是從工業(yè)活動前端提升能源和資源的有效利用率，從源頭減少能源的消耗；環(huán)保更多是后端處理，對工業(yè)活動日常生活產(chǎn)生的污染物進(jìn)行處理后，然后排放到自然環(huán)境中。在煙草機(jī)械節(jié)能方面，隨著電子齒輪伺服系統(tǒng)、能源綜合管理等新技術(shù)的出現(xiàn)與成熟，在機(jī)械傳動能量損失、加熱器等大功率器件無用功率的降低上，將是煙草機(jī)械節(jié)能的首要突破發(fā)展重點(diǎn)。而在環(huán)保方面，大范圍采用電子齒輪伺服傳動技術(shù)，減少以往因齒輪咬合傳動產(chǎn)生的噪音、減少粉塵、降低能耗。安全方面，提高設(shè)備自動化、智能化和信息化程度，盡可能地減少操作人員干預(yù)、嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范等都是安全生產(chǎn)的發(fā)展方向和必要手段。

《自動化博覽》： 在智能制造發(fā)展背景下，煙草機(jī)械的未來發(fā)展將呈現(xiàn)出怎樣的特點(diǎn)？

王德吉：未來煙草機(jī)械發(fā)展將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）采用智能化技術(shù)：隨著煙草設(shè)備智能化的發(fā)展，生產(chǎn)過程的智能化控制、智能傳感器、設(shè)備故障智能診斷、在線自動質(zhì)量檢測等技術(shù)的應(yīng)用，未來的煙草機(jī)械設(shè)備將具有人機(jī)交互的一體化、自律自檢的高效控制、自我組織的柔性控制、自我維護(hù)和自我學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，使得煙草機(jī)械設(shè)備沿著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化的方向發(fā)展。

（2）采用先進(jìn)的管控技術(shù)：隨著當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)自動化控制應(yīng)用的需求日益增長，全集成自動化提供了更靈活、更經(jīng)濟(jì)的解決方案，即采用統(tǒng)一的組態(tài)和編程、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理、統(tǒng)一的通訊為從現(xiàn)場級到控制級的生產(chǎn)和過程控制提供統(tǒng)一的全集成平臺。大大提高系統(tǒng)的可靠性、快速響應(yīng)能力且易于信息系統(tǒng)的擴(kuò)大和升級。

（3）采用先進(jìn)的設(shè)計思想：一個現(xiàn)代化的工廠，必須實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和管理的信息化，而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和管理的信息化，不僅要建立管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、自動化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時更要注重管理信息網(wǎng)絡(luò)與自動化控制網(wǎng)絡(luò)的集成，使管理信息網(wǎng)絡(luò)與自動化控制網(wǎng)絡(luò)融為一體，讓自動化監(jiān)控信息匯入管理信息網(wǎng)絡(luò)，讓管理信息在指揮、調(diào)度、控制自動化生產(chǎn)上直接發(fā)揮作用。從而進(jìn)一步拓寬自動化監(jiān)控的范圍和視野，豐富企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)整個企業(yè)內(nèi)計算機(jī)及各種智能設(shè)備的協(xié)同工作及信息共享。

（4）采用安全性及可靠性技術(shù)：系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠、控制穩(wěn)定是對電控系統(tǒng)最基本也是最重要的要求。為保證該系統(tǒng)的質(zhì)量可靠，一是要在總體設(shè)計上采用先進(jìn)而又成熟的技術(shù)，如現(xiàn)場總線技術(shù)、分布式I/O技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多路級聯(lián)保護(hù)等；二是使用國內(nèi)外名牌廠家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。三是在設(shè)計、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試中執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理規(guī)范；四是集中監(jiān)控管理層系統(tǒng)有嚴(yán)格的用戶權(quán)限功能，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（5）采用網(wǎng)絡(luò)一體化診斷解決方案：主要完成網(wǎng)絡(luò)（總線）狀態(tài)診斷、I/O通訊狀態(tài)診斷、數(shù)據(jù)庫連接狀態(tài)診斷、PLC狀態(tài)診斷、系統(tǒng)狀態(tài)診斷、組合啟動條件診斷、器件故障診斷、設(shè)備故障診斷、工藝質(zhì)量分析診斷和嵌入式視頻監(jiān)控功能，故障出現(xiàn)時將視頻畫面自動切換到相應(yīng)報警點(diǎn)，提示報警信息，顯示對應(yīng)的電路圖。

《自動化博覽》：當(dāng)前，我國煙草機(jī)械行業(yè)發(fā)展面臨著哪些挑戰(zhàn)？行業(yè)的未來發(fā)展對于自動化技術(shù)提出了
哪些新的需求？

王德吉：我國煙草機(jī)械機(jī)型及品種多，經(jīng)過近幾年的高速發(fā)展，有的設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入老化期，特別是一些進(jìn)口設(shè)備，維修成本逐漸提高，要考慮如何對陳舊設(shè)備的升級改造并提升性能；市場需求的多樣化要求煙機(jī)設(shè)備能滿足不同的產(chǎn)品規(guī)格，比如研制細(xì)支煙或19支、25支異性包裝形式設(shè)備，以適應(yīng)市場需要。煙草機(jī)械的進(jìn)步很大程度體現(xiàn)在電氣技術(shù)的進(jìn)步，未來自動化技術(shù)要做好如下幾方面的工作：

（1）一網(wǎng)到底：最近幾年“一網(wǎng)到底”技術(shù)從現(xiàn)在個別試點(diǎn)推向全行業(yè)。而隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，更將會走向無線網(wǎng)。（2）高度自動化：綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面綜合自動化。（3）高可靠性：采用各種現(xiàn)代設(shè)計方法和技術(shù)，如冗余技術(shù)、自診斷、系統(tǒng)仿真和模擬以提高系統(tǒng)可靠度，以及集中監(jiān)控、故障顯示來提高可維修性。（4）低能耗：采用新型的自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)低碳、低能耗生產(chǎn)。（5）高速度：高速度意味著高的生產(chǎn)能力即高的生產(chǎn)效率，能使制造商在同樣的人力、占地面積下在更短的時間里生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。

《自動化博覽》：對于未來煙草機(jī)械的發(fā)展趨勢，您有何見解？

王德吉：我國未來煙草機(jī)械的發(fā)展趨勢是建立中式卷煙制絲生產(chǎn)線，研制超高速卷接包設(shè)備。中式卷煙制絲生產(chǎn)線是煙草行業(yè)發(fā)展九個重大專項(xiàng)之一。重點(diǎn)研究制絲及打葉復(fù)烤主要工序工藝任務(wù)和質(zhì)量目標(biāo)；不同加工原理、加工方式對在制品及產(chǎn)品加工質(zhì)量的影響；設(shè)備不同結(jié)構(gòu)形式對在制品及產(chǎn)品加工質(zhì)量的影響；影響工藝質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備控制參數(shù)和控制技術(shù)；工藝流程再造技術(shù)；設(shè)備改進(jìn)及集成創(chuàng)新等。超高速卷接包機(jī)組也是煙草行業(yè)發(fā)展九個重大專項(xiàng)之一。重點(diǎn)研究超高速卷接包機(jī)組的設(shè)計技術(shù)；成套設(shè)備制造技術(shù)；智能化控制技術(shù)；在線質(zhì)量檢測、控制和處理技術(shù)。開發(fā)16000支/分鐘卷接設(shè)備、800包/分鐘包裝設(shè)備。

現(xiàn)代煙草機(jī)械發(fā)展在國家“統(tǒng)一工控平臺”指導(dǎo)思想指引下，將以PLC、IPC作為主導(dǎo)系統(tǒng)控制平臺，輔以智能傳感及伺服驅(qū)動技術(shù)、先進(jìn)總線技術(shù)等，提高整個機(jī)組的速度、高度智能化、高質(zhì)量和高可靠性。總的看來，在今后相當(dāng)長時間內(nèi)，世界煙草機(jī)械將向高速、高生產(chǎn)效率、便于操作和維修保養(yǎng)、高靈活性、產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定以及全自動化方向發(fā)展，同時，其噪音和安全性將得到改善，也將利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與整個卷煙廠的管理系統(tǒng)相聯(lián)，以便更有效地對全廠的生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)管理。技術(shù)的發(fā)展日新月異，相信在不久的將來，更加自動化、智能化的煙草機(jī)械也將應(yīng)運(yùn)而生。

摘自《自動化博覽》2016年5月刊