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王德吉（1975-），博士后、博士生導師、首席培訓師。主要從事互聯網+、網絡安全、工業4.0研究，全國煙草行業勞動模范，全國煙草行業優秀教師。兼中科院、清華大學、西安交大、湖南農大研究生導師，國家工程實驗室、國家標委會、中科協、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用普及，主持省部級“數字工廠”等重大專項1項和企業項目16項，參與國家重大項目“機器人”“先進制造”“制造業信息化”3項。獲省部級科技獎10項，省部級教學獎50項。發表論文64篇，其中SCI、EI檢索25篇。申報發明專利15項，獲發明專利9項，實用新型15項，獲軟件著作權12項，著作7本。

我國是全世界最大的煙草生產國與消費國，生產并消費了全球三分之一的卷煙，煙草行業在我國國民經濟中占有重要的地位。當前，我國正處在經濟轉軌、社會轉型的關鍵時期，煙草行業也正處在改革調整的關鍵時期。在經濟全球化的背景下，煙草行業要在激烈的競爭中站穩腳跟，必須加強質量、降低成本、提高效率。這就要求煙草企業加大創新力度，實現煙草生產過程自動化和企業管理自動化，將先進的電子信息技術運用到各個環節，促進煙草自動化進程。基于此，煙草行業對于煙草機械的自動化水平無疑將提出更高的挑戰，本刊記者借此次專題之機特別采訪了煙草行業知名專家王德吉博士，請他解讀新時期煙草機械的未來發展趨勢及對于自動化技術的新需求。

《自動化博覽》：我國煙草機械行業當前整體發展情況如何？ 主要包括哪些種類？

王德吉：煙草機械是生產煙草產品的專用生產設備、工具、儀器儀表的總稱，主要包括打葉復烤設備、制絲設備、梗絲膨脹設備、煙草薄片生產設備、風力送絲設備、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、濾棒風送設備、輔聯設備等。

煙草機械產業本身具有兩重性：一方面服務于煙草加工業，隨煙草加工業的技術發展和需要而變化，另一方面煙草機械產業又是機械制造工業的分支，其產品是機電產品中的專用設備。因此，煙草機械既具有機械設備共性特點，又具有煙草行業特有特點。

總體來說具有以下8大特點：以微見著(精微化是煙草機械的顯著特點)，以自見徑（自動化是煙草機械的必經途徑），以網見托（網絡化是煙草機械的互聯依托），以智見核（智能化是煙草機械的技術核心），以數見基(數字化是煙草機械的基礎)，以極見焦（高速極致化是煙草機械的焦點），以集見向（高度集成化是煙草機械的發展方向），以綠見擎（綠色化是煙草機械的引擎）。

《自動化博覽》： 當前我國煙草機械技術發展現狀，主要應用的自動化技術？

王德吉：我國煙草機械設備走的是引進國外煙草機械技術，消化吸收到自主創新的思路，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公司的打葉復烤線和GODIOLI公司的打包機。目前單線生產能力已達12000kg/h，打葉機生產能力已達18000kg/h，復烤機生產能力達12000kg/h，具有柔打和低溫復烤功能，生產出的葉片結構良好，造碎少，葉片的純凈度高。

打葉復烤生產線已實現高度自動化和計算機控制，生產線上的各工段廣泛采用了最新控制理論和技術進行控制和管理，復烤機亦實現了溫度和水分的自動控制，預壓打包實現了全自動作業。煙葉的挑選與雜物分離采用光學雜物分離技術。目前研究主要以打葉復烤生產線上的風分設備為重點。目前，國內廠家通過測繪、仿制、創新，具有了一定的技術基礎，正逐漸用國產的打葉復烤線來裝備各打葉復烤廠，已經具有較高的技術水平。但在風分技術、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公司的制絲生產線。制絲線有三大主機：回潮機、切絲機和烘絲機。回潮采用直接滾筒式回潮法，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，制絲的整個過程都采用新型振篩對煙絲碎片進行分離。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的重要設備，行業目前使用CO2煙絲膨脹設備，主要有HAUNI公司和Dickinson-Legg公司的產品，梗絲膨脹設備使用Dickinson-Legg公司、COMAS公司和HAUNI公司的產品。國內通過引進主機技術和測繪、仿制來進行系統創新，國產的制絲生產線在各大煙廠應用越來越廣，性能與國外水平的差距也越來越小。

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。卷煙設備的發展經歷了裝填式、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展到雙刀雙切，減少了刀頭振動，提高了使用壽命。接裝機均采用搓接式工作原理，鼓輪的傳動方式以最初的齒輪傳動發展到目前超高速的單獨電機傳動。其生產能力從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號輪進行硬盒包裝；第三模塊：供給商標紙和內框紙；包裝機的傳動方式也從間歇式傳動發展到目前超高速的獨立伺服電機驅動的連續運動。我國已成功推出國產的高速卷煙機ZJ116與高速包裝機ZB48，在各大煙廠陸續投入使用，提升了國產煙機的制造水平。

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

《自動化博覽》：當前我國煙草機械行業與國外發達地區相比，在自動化技術應用方面還存在哪些差距？

王德吉：從煙草自動化技術看，中國煙草企業的水平與國際水平的差距很小。從20世紀80年代初期引進國外先進的生產設備開始，國內煙草企業不斷將新技術應用于生產工藝，從繼電邏輯控制到PLC控制，再到集中監控，發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絡結構。煙草企業已采用“一網到底”的PROFINET技術，實現了產品的設計化，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：有的自動化技術是成套引進，比如高速卷煙機的微波重量控制技術，高速咀棒機的伺服控制系統軟件部分需西門子公司提供，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、各專項系統與主控系統融合上，還有一定的差距。

《自動化博覽》：煙草機械在節能、環保、安全方面未來的發展重點？

王德吉：節能主要是從工業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；環保更多是后端處理，對工業活動日常生活產生的污染物進行處理后，然后排放到自然環境中。在煙草機械節能方面，隨著電子齒輪伺服系統、能源綜合管理等新技術的出現與成熟，在機械傳動能量損失、加熱器等大功率器件無用功率的降低上，將是煙草機械節能的首要突破發展重點。而在環保方面，大范圍采用電子齒輪伺服傳動技術，減少以往因齒輪咬合傳動產生的噪音、減少粉塵、降低能耗。安全方面，提高設備自動化、智能化和信息化程度，盡可能地減少操作人員干預、嚴格執行操作規范等都是安全生產的發展方向和必要手段。

《自動化博覽》： 在智能制造發展背景下，煙草機械的未來發展將呈現出怎樣的特點？

王德吉：未來煙草機械發展將呈現以下特點：

（1）采用智能化技術：隨著煙草設備智能化的發展，生產過程的智能化控制、智能傳感器、設備故障智能診斷、在線自動質量檢測等技術的應用，未來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、自我維護和自我學習等特點，使得煙草機械設備沿著集成化、網絡化、智能化、柔性化的方向發展。

（2）采用先進的管控技術：隨著當今工業生產自動化控制應用的需求日益增長，全集成自動化提供了更靈活、更經濟的解決方案，即采用統一的組態和編程、統一的數據庫管理、統一的通訊為從現場級到控制級的生產和過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）采用先進的設計思想：一個現代化的工廠，必須實現生產的自動化和管理的信息化，而實現生產的自動化和管理的信息化，不僅要建立管理信息網絡系統、自動化控制網絡系統，同時更要注重管理信息網絡與自動化控制網絡的集成，使管理信息網絡與自動化控制網絡融為一體，讓自動化監控信息匯入管理信息網絡，讓管理信息在指揮、調度、控制自動化生產上直接發揮作用。從而進一步拓寬自動化監控的范圍和視野，豐富企業網絡系統的信息內容和應用領域，實現整個企業內計算機及各種智能設備的協同工作及信息共享。

（4）采用安全性及可靠性技術：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。為保證該系統的質量可靠，一是要在總體設計上采用先進而又成熟的技術，如現場總線技術、分布式I/O技術、網絡技術、多路級聯保護等；二是使用國內外名牌廠家的優質產品。三是在設計、生產、安裝和調試中執行嚴格的質量管理規范；四是集中監控管理層系統有嚴格的用戶權限功能，保證系統的安全運行。

（5）采用網絡一體化診斷解決方案：主要完成網絡（總線）狀態診斷、I/O通訊狀態診斷、數據庫連接狀態診斷、PLC狀態診斷、系統狀態診斷、組合啟動條件診斷、器件故障診斷、設備故障診斷、工藝質量分析診斷和嵌入式視頻監控功能，故障出現時將視頻畫面自動切換到相應報警點，提示報警信息，顯示對應的電路圖。

《自動化博覽》：當前，我國煙草機械行業發展面臨著哪些挑戰？行業的未來發展對于自動化技術提出了
哪些新的需求？

王德吉：我國煙草機械機型及品種多，經過近幾年的高速發展，有的設備已經進入老化期，特別是一些進口設備，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；市場需求的多樣化要求煙機設備能滿足不同的產品規格，比如研制細支煙或19支、25支異性包裝形式設備，以適應市場需要。煙草機械的進步很大程度體現在電氣技術的進步，未來自動化技術要做好如下幾方面的工作：

（1）一網到底：最近幾年“一網到底”技術從現在個別試點推向全行業。而隨著技術進一步發展，更將會走向無線網。（2）高度自動化：綜合運用機械制造技術、電子技術、控制技術、計算機技術、智能技術和通訊技術，實現全面綜合自動化。（3）高可靠性：采用各種現代設計方法和技術，如冗余技術、自診斷、系統仿真和模擬以提高系統可靠度，以及集中監控、故障顯示來提高可維修性。（4）低能耗：采用新型的自動化技術實現低碳、低能耗生產。（5）高速度：高速度意味著高的生產能力即高的生產效率，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出更多的產品。

《自動化博覽》：對于未來煙草機械的發展趨勢，您有何見解？

王德吉：我國未來煙草機械的發展趨勢是建立中式卷煙制絲生產線，研制超高速卷接包設備。中式卷煙制絲生產線是煙草行業發展九個重大專項之一。重點研究制絲及打葉復烤主要工序工藝任務和質量目標；不同加工原理、加工方式對在制品及產品加工質量的影響；設備不同結構形式對在制品及產品加工質量的影響；影響工藝質量的關鍵設備控制參數和控制技術；工藝流程再造技術；設備改進及集成創新等。超高速卷接包機組也是煙草行業發展九個重大專項之一。重點研究超高速卷接包機組的設計技術；成套設備制造技術；智能化控制技術；在線質量檢測、控制和處理技術。開發16000支/分鐘卷接設備、800包/分鐘包裝設備。

現代煙草機械發展在國家“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技術、先進總線技術等，提高整個機組的速度、高度智能化、高質量和高可靠性。總的看來，在今后相當長時間內，世界煙草機械將向高速、高生產效率、便于操作和維修保養、高靈活性、產品質量好且穩定以及全自動化方向發展，同時，其噪音和安全性將得到改善，也將利用計算機技術對生產資料和數據進行管理與整個卷煙廠的管理系統相聯，以便更有效地對全廠的生產進行科學管理。技術的發展日新月異，相信在不久的將來，更加自動化、智能化的煙草機械也將應運而生。

摘自《自動化博覽》2016年5月刊