王德吉（1975-），博士后、博士生導師、首席培訓師。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(dòng)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、湖南農大研究生導師，國家工程實(shí)驗室、國家標委會(huì )、中科協(xié)、IFAC、IAENG、Siemens等專(zhuān)家。先后在微軟、微陽(yáng)研究院、中科院從事客座研究，掛職肥東縣副縣長(cháng)從事科研應用普及，主持省部級“數字工廠(chǎng)”等重大專(zhuān)項1項和企業(yè)項目16項，參與國家重大項目“機器人”“先進(jìn)制造”“制造業(yè)信息化”3項。獲省部級科技獎10項，省部級教學(xué)獎50項。發(fā)表論文64篇，其中SCI、EI檢索25篇。申報發(fā)明專(zhuān)利15項，獲發(fā)明專(zhuān)利9項，實(shí)用新型15項，獲軟件著(zhù)作權12項，著(zhù)作7本。

我國是全世界最大的煙草生產(chǎn)國與消費國，生產(chǎn)并消費了全球三分之一的卷煙，煙草行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中占有重要的地位。當前，我國正處在經(jīng)濟轉軌、社會(huì )轉型的關(guān)鍵時(shí)期，煙草行業(yè)也正處在改革調整的關(guān)鍵時(shí)期。在經(jīng)濟全球化的背景下，煙草行業(yè)要在激烈的競爭中站穩腳跟，必須加強質(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)現煙草生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和企業(yè)管理自動(dòng)化，將先進(jìn)的電子信息技術(shù)運用到各個(gè)環(huán)節，促進(jìn)煙草自動(dòng)化進(jìn)程?；诖?，煙草行業(yè)對于煙草機械的自動(dòng)化水平無(wú)疑將提出更高的挑戰，本刊記者借此次專(zhuān)題之機特別采訪(fǎng)了煙草行業(yè)知名專(zhuān)家王德吉博士，請他解讀新時(shí)期煙草機械的未來(lái)發(fā)展趨勢及對于自動(dòng)化技術(shù)的新需求。

《自動(dòng)化博覽》：我國煙草機械行業(yè)當前整體發(fā)展情況如何？ 主要包括哪些種類(lèi)？

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

煙草機械產(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，另一方面煙草機械產(chǎn)業(yè)又是機械制造工業(yè)的分支，其產(chǎn)品是機電產(chǎn)品中的專(zhuān)用設備。因此，煙草機械既具有機械設備共性特點(diǎn)，又具有煙草行業(yè)特有特點(diǎn)。

總體來(lái)說(shuō)具有以下8大特點(diǎn)：以微見(jiàn)著(zhù)(精微化是煙草機械的顯著(zhù)特點(diǎn))，以自見(jiàn)徑（自動(dòng)化是煙草機械的必經(jīng)途徑），以網(wǎng)見(jiàn)托（網(wǎng)絡(luò )化是煙草機械的互聯(lián)依托），以智見(jiàn)核（智能化是煙草機械的技術(shù)核心），以數見(jiàn)基(數字化是煙草機械的基礎)，以極見(jiàn)焦（高速極致化是煙草機械的焦點(diǎn)），以集見(jiàn)向（高度集成化是煙草機械的發(fā)展方向），以綠見(jiàn)擎（綠色化是煙草機械的引擎）。

《自動(dòng)化博覽》： 當前我國煙草機械技術(shù)發(fā)展現狀，主要應用的自動(dòng)化技術(shù)？

王德吉：我國煙草機械設備走的是引進(jìn)國外煙草機械技術(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烤設備、制絲設備及卷接包裝設備。打葉復烤設備主要采用的有意大利C OMA S 公司、MACTAVISH-GARBUIO公司、HAUNI公司的打葉復烤線(xiàn)和GODIOLI公司的打包機。目前單線(xiàn)生產(chǎn)能力已達12000kg/h，打葉機生產(chǎn)能力已達18000kg/h，復烤機生產(chǎn)能力達12000kg/h，具有柔打和低溫復烤功能，生產(chǎn)出的葉片結構良好，造碎少，葉片的純凈度高。

打葉復烤生產(chǎn)線(xiàn)已實(shí)現高度自動(dòng)化和計算機控制，生產(chǎn)線(xiàn)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，復烤機亦實(shí)現了溫度和水分的自動(dòng)控制，預壓打包實(shí)現了全自動(dòng)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烤生產(chǎn)線(xiàn)上的風(fēng)分設備為重點(diǎn)。目前，國內廠(chǎng)家通過(guò)測繪、仿制、創(chuàng )新，具有了一定的技術(shù)基礎，正逐漸用國產(chǎn)的打葉復烤線(xiàn)來(lái)裝備各打葉復烤廠(chǎng)，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。

制絲設備主要有意大利COMAS公司、德國HAUNI公司的制絲生產(chǎn)線(xiàn)。制絲線(xiàn)有三大主機：回潮機、切絲機和烘絲機?；爻辈捎弥苯訚L筒式回潮法，有效減少了葉片或煙絲在設備中的翻滾造碎動(dòng)作，切絲機是將葉片切成工藝需求的等寬煙絲，烘絲機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(gè)過(guò)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備。煙絲膨脹設備也是制絲線(xiàn)的重要設備，行業(yè)目前使用CO2煙絲膨脹設備，主要有HAUNI公司和Dickinson-Legg公司的產(chǎn)品，梗絲膨脹設備使用Dickinson-Legg公司、COMAS公司和HAUNI公司的產(chǎn)品。國內通過(guò)引進(jìn)主機技術(shù)和測繪、仿制來(lái)進(jìn)行系統創(chuàng )新，國產(chǎn)的制絲生產(chǎn)線(xiàn)在各大煙廠(chǎng)應用越來(lái)越廣，性能與國外水平的差距也越來(lái)越小。

卷包設備以德國HAUNI公司、英國MOLINS公司、意大利GD公司、德國斯慕門(mén)公司的設備為主，具體機型為PROROS （60/80/70/1-8/90/100/2/2-2/M5/M8）卷煙機、PASSIM（7000/8000/10000/12000）卷煙機、GD（X1/X2/S1000/H1000）包裝機、FOCKER（350S/FX2/700S/F8）包裝機。卷煙設備的發(fā)展經(jīng)歷了裝填式、重力下絲式、吸絲成形式三個(gè)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(dòng)，提高了使用壽命。接裝機均采用搓接式工作原理，鼓輪的傳動(dòng)方式以最初的齒輪傳動(dòng)發(fā)展到目前超高速的單獨電機傳動(dòng)。其生產(chǎn)能力從7000支/分鐘到20000支/分鐘。相應的包裝機速度從400包/分鐘到1000包/分鐘。包裝機主要由3個(gè)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：供給商標紙和內框紙；包裝機的傳動(dòng)方式也從間歇式傳動(dòng)發(fā)展到目前超高速的獨立伺服電機驅動(dòng)的連續運動(dòng)。我國已成功推出國產(chǎn)的高速卷煙機ZJ116與高速包裝機ZB48，在各大煙廠(chǎng)陸續投入使用，提升了國產(chǎn)煙機的制造水平。

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

《自動(dòng)化博覽》：當前我國煙草機械行業(yè)與國外發(fā)達地區相比，在自動(dòng)化技術(shù)應用方面還存在哪些差距？

王德吉：從煙草自動(dòng)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80年代初期引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)設備開(kāi)始，國內煙草企業(yè)不斷將新技術(shù)應用于生產(chǎn)工藝，從繼電邏輯控制到PLC控制，再到集中監控，發(fā)展到管控一體化控制系統。形成底層設備以PLC、IPC、機器人、伺服控制器為核心的自動(dòng)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 )結構。煙草企業(yè)已采用“一網(wǎng)到底”的PROFINET技術(shù)，實(shí)現了產(chǎn)品的設計化，加工的精細化，控制的智能化，成本的節約化。具體差距體現在：有的自動(dòng)化技術(shù)是成套引進(jìn)，比如高速卷煙機的微波重量控制技術(shù)，高速咀棒機的伺服控制系統軟件部分需西門(mén)子公司提供，對高速設備電氣方面的研究有待深入，為煙草機械的升級換代打好基礎。所以與國際水平相比，國內煙草機械在速度、主控系統平臺、各專(zhuān)項系統與主控系統融合上，還有一定的差距。

《自動(dòng)化博覽》：煙草機械在節能、環(huán)保、安全方面未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)？

王德吉：節能主要是從工業(yè)活動(dòng)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(dòng)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。在煙草機械節能方面，隨著(zhù)電子齒輪伺服系統、能源綜合管理等新技術(shù)的出現與成熟，在機械傳動(dòng)能量損失、加熱器等大功率器件無(wú)用功率的降低上，將是煙草機械節能的首要突破發(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(dòng)技術(shù)，減少以往因齒輪咬合傳動(dòng)產(chǎn)生的噪音、減少粉塵、降低能耗。安全方面，提高設備自動(dòng)化、智能化和信息化程度，盡可能地減少操作人員干預、嚴格執行操作規范等都是安全生產(chǎn)的發(fā)展方向和必要手段。

《自動(dòng)化博覽》： 在智能制造發(fā)展背景下，煙草機械的未來(lái)發(fā)展將呈現出怎樣的特點(diǎn)？

王德吉：未來(lái)煙草機械發(fā)展將呈現以下特點(diǎn)：

（1）采用智能化技術(shù)：隨著(zhù)煙草設備智能化的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制、智能傳感器、設備故障智能診斷、在線(xiàn)自動(dòng)質(zhì)量檢測等技術(shù)的應用，未來(lái)的煙草機械設備將具有人機交互的一體化、自律自檢的高效控制、自我組織的柔性控制、自我維護和自我學(xué)習等特點(diǎn)，使得煙草機械設備沿著(zhù)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(zhù)當今工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制應用的需求日益增長(cháng)，全集成自動(dòng)化提供了更靈活、更經(jīng)濟的解決方案，即采用統一的組態(tài)和編程、統一的數據庫管理、統一的通訊為從現場(chǎng)級到控制級的生產(chǎn)和過(guò)程控制提供統一的全集成平臺。大大提高系統的可靠性、快速響應能力且易于信息系統的擴大和升級。

（3）采用先進(jìn)的設計思想：一個(gè)現代化的工廠(chǎng)，必須實(shí)現生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的信息化，而實(shí)現生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的信息化，不僅要建立管理信息網(wǎng)絡(luò )系統、自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )系統，同時(shí)更要注重管理信息網(wǎng)絡(luò )與自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )的集成，使管理信息網(wǎng)絡(luò )與自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )融為一體，讓自動(dòng)化監控信息匯入管理信息網(wǎng)絡(luò )，讓管理信息在指揮、調度、控制自動(dòng)化生產(chǎn)上直接發(fā)揮作用。從而進(jìn)一步拓寬自動(dòng)化監控的范圍和視野，豐富企業(yè)網(wǎng)絡(luò )系統的信息內容和應用領(lǐng)域，實(shí)現整個(gè)企業(yè)內計算機及各種智能設備的協(xié)同工作及信息共享。

（4）采用安全性及可靠性技術(shù)：系統運行安全可靠、控制穩定是對電控系統最基本也是最重要的要求。為保證該系統的質(zhì)量可靠，一是要在總體設計上采用先進(jìn)而又成熟的技術(shù)，如現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、分布式I/O技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多路級聯(lián)保護等；二是使用國內外名牌廠(chǎng)家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。三是在設計、生產(chǎn)、安裝和調試中執行嚴格的質(zhì)量管理規范；四是集中監控管理層系統有嚴格的用戶(hù)權限功能，保證系統的安全運行。

（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(xiàn)）狀態(tài)診斷、I/O通訊狀態(tài)診斷、數據庫連接狀態(tài)診斷、PLC狀態(tài)診斷、系統狀態(tài)診斷、組合啟動(dòng)條件診斷、器件故障診斷、設備故障診斷、工藝質(zhì)量分析診斷和嵌入式視頻監控功能，故障出現時(shí)將視頻畫(huà)面自動(dòng)切換到相應報警點(diǎn)，提示報警信息，顯示對應的電路圖。

《自動(dòng)化博覽》：當前，我國煙草機械行業(yè)發(fā)展面臨著(zhù)哪些挑戰？行業(yè)的未來(lái)發(fā)展對于自動(dòng)化技術(shù)提出了
哪些新的需求？

王德吉：我國煙草機械機型及品種多，經(jīng)過(guò)近幾年的高速發(fā)展，有的設備已經(jīng)進(jìn)入老化期，特別是一些進(jìn)口設備，維修成本逐漸提高，要考慮如何對陳舊設備的升級改造并提升性能；市場(chǎng)需求的多樣化要求煙機設備能滿(mǎn)足不同的產(chǎn)品規格，比如研制細支煙或19支、25支異性包裝形式設備，以適應市場(chǎng)需要。煙草機械的進(jìn)步很大程度體現在電氣技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)自動(dòng)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)從現在個(gè)別試點(diǎn)推向全行業(yè)。而隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，更將會(huì )走向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)。（2）高度自動(dòng)化：綜合運用機械制造技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、智能技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現全面綜合自動(dòng)化。（3）高可靠性：采用各種現代設計方法和技術(shù)，如冗余技術(shù)、自診斷、系統仿真和模擬以提高系統可靠度，以及集中監控、故障顯示來(lái)提高可維修性。（4）低能耗：采用新型的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現低碳、低能耗生產(chǎn)。（5）高速度：高速度意味著(zhù)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(shí)間里生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。

《自動(dòng)化博覽》：對于未來(lái)煙草機械的發(fā)展趨勢，您有何見(jiàn)解？

王德吉：我國未來(lái)煙草機械的發(fā)展趨勢是建立中式卷煙制絲生產(chǎn)線(xiàn)，研制超高速卷接包設備。中式卷煙制絲生產(chǎn)線(xiàn)是煙草行業(yè)發(fā)展九個(gè)重大專(zhuān)項之一。重點(diǎn)研究制絲及打葉復烤主要工序工藝任務(wù)和質(zhì)量目標；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；設備不同結構形式對在制品及產(chǎn)品加工質(zhì)量的影響；影響工藝質(zhì)量的關(guān)鍵設備控制參數和控制技術(shù)；工藝流程再造技術(shù)；設備改進(jìn)及集成創(chuàng )新等。超高速卷接包機組也是煙草行業(yè)發(fā)展九個(gè)重大專(zhuān)項之一。重點(diǎn)研究超高速卷接包機組的設計技術(shù)；成套設備制造技術(shù)；智能化控制技術(shù)；在線(xiàn)質(zhì)量檢測、控制和處理技術(shù)。開(kāi)發(fā)16000支/分鐘卷接設備、800包/分鐘包裝設備。

現代煙草機械發(fā)展在國家“統一工控平臺”指導思想指引下，將以PLC、IPC作為主導系統控制平臺，輔以智能傳感及伺服驅動(dòng)技術(shù)、先進(jìn)總線(xiàn)技術(shù)等，提高整個(gè)機組的速度、高度智能化、高質(zhì)量和高可靠性?？偟目磥?lái)，在今后相當長(cháng)時(shí)間內，世界煙草機械將向高速、高生產(chǎn)效率、便于操作和維修保養、高靈活性、產(chǎn)品質(zhì)量好且穩定以及全自動(dòng)化方向發(fā)展，同時(shí)，其噪音和安全性將得到改善，也將利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)資料和數據進(jìn)行管理與整個(gè)卷煙廠(chǎng)的管理系統相聯(lián)，以便更有效地對全廠(chǎng)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(lái)，更加自動(dòng)化、智能化的煙草機械也將應運而生。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年5月刊