農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然階段，也是我國由農(nóng)業(yè)大國向農(nóng)業(yè)強國邁進的必經(jīng)之路。黨的十九大提出實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，大力支持互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術在農(nóng)業(yè)農(nóng)村的廣泛應用，鼓勵“互聯(lián)網(wǎng)+”與農(nóng)業(yè)農(nóng)村融合創(chuàng)新，大力推進數(shù)字鄉(xiāng)村建設，并做出一系列重要戰(zhàn)略部署。2019年《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出要將數(shù)字鄉(xiāng)村作為數(shù)字中國建設的重要方面，加快鄉(xiāng)村信息化建設，整體帶動和提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村的現(xiàn)代化發(fā)展;2020年5月中央網(wǎng)信辦、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部等四部門聯(lián)合印發(fā)《2020年數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展工作要點》，明確推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推進數(shù)字農(nóng)業(yè)、重要農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)建設，構建農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)平臺等主要任務。
在這樣的大背景下，作為我國傳統(tǒng)優(yōu)勢行業(yè)的茶行業(yè)，也不斷加強信息化建設，利用前沿技術，打破傳統(tǒng)茶葉產(chǎn)業(yè)鏈格局，逐步朝著數(shù)字化、智慧化和一體化的方向發(fā)展，但目前中國茶葉行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型尚處于起步階段，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿h未得到釋放。長期以來，茶行業(yè)都是以農(nóng)產(chǎn)品視角看待中國茶，導致茶葉從育種栽培、茶園管理，到初制、精制、分裝、倉儲及物流都處于相對傳統(tǒng)的狀態(tài)，茶葉企業(yè)面臨著標準化和規(guī)?；陌l(fā)展難題，整個茶葉產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)化和數(shù)字化水平大大落后于當前中國整體的工業(yè)化和數(shù)字化發(fā)展水平。要解決這些問題，需要從生產(chǎn)、加工、市場、終端消費的全產(chǎn)業(yè)鏈角度出發(fā)，尋找關鍵環(huán)節(jié)的突破口，逐步推動整個行業(yè)的升級發(fā)展。
01
中國茶產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
1、品類繁多
中國茶葉資源豐富，品類繁多，四大茶區(qū)涉及18個省，各茶區(qū)缺乏統(tǒng)一的茶園管理制度和采摘標準，致使鮮葉質(zhì)量參差不齊，即使制成同一種茶，也會存在品色不一、形味存異的問題;同一種茶在市場上的價格千差萬別，斤價從幾十元到上萬元都有，消費者必須花費大量的時間和學習成本，才有可能買到一款高性價比的茶。
2、規(guī)模受限
長期以來，中國茶的生產(chǎn)加工都以“手工制茶”“經(jīng)驗思維”為主導，這大大限制了中國茶的機械化和規(guī)?；l(fā)展。傳統(tǒng)制茶技藝通常以“師徒相承，口傳心授”的形式延續(xù)，這種模式難以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的傳承，使得茶葉在產(chǎn)量和規(guī)模上受到嚴重阻礙。我國茶葉的產(chǎn)業(yè)主體為各種類型的茶葉企業(yè)，規(guī)模較大且具有一定市場影響力的企業(yè)極少，絕大部分為數(shù)量眾多、小而分散的企業(yè)，這也極大地制約了茶葉產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，導致中國茶行業(yè)的工業(yè)化水平滯后于果蔬、乳肉制品等農(nóng)產(chǎn)食品業(yè)。
02
數(shù)字化茶廠的探索與實踐
為找到中國茶品類繁多和規(guī)模受限的解決之路，北京小罐茶業(yè)有限公司(以下簡稱“小罐茶”)自2012年起，通過對傳統(tǒng)中國茶進行了近4年的產(chǎn)業(yè)調(diào)研，帶著對茶葉行業(yè)的深刻理解與思考，結(jié)合科技創(chuàng)新驅(qū)動的現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展特點，探索出一條規(guī)?；目茖W做茶途徑——數(shù)字化茶廠。
在小罐茶數(shù)字化茶廠的建設過程中，技術團隊將數(shù)控技術創(chuàng)新應用于茶行業(yè)的智能化生產(chǎn)線上，使產(chǎn)業(yè)工人從繁重的體力勞動中解脫出來，工人們只需要與數(shù)控設備進行簡單的交互操作，即可實現(xiàn)高標準、大規(guī)模的茶葉生產(chǎn)，有效減少了人工生產(chǎn)的失誤頻率，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的標準化水平。
小罐茶數(shù)字化茶廠注重通過現(xiàn)代科技來提升茶葉加工環(huán)節(jié)的工業(yè)化水平和茶葉產(chǎn)品層面的科學研究水準，建立了較為完善的現(xiàn)代化茶業(yè)科技研發(fā)體系，全面推動數(shù)字科技與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合。在數(shù)字化建設方面，公司不斷加強茶園管理、茶葉生產(chǎn)加工、倉儲物流和市場銷售等環(huán)節(jié)的信息化系統(tǒng)的開發(fā)力度，逐步在關鍵環(huán)節(jié)應用人工智能、自動化處理系統(tǒng)等先進技術，持續(xù)提升全流程信息化、數(shù)據(jù)化、自動化和智能化水平。在茶葉生產(chǎn)加工的工業(yè)化能力提升技術研究方面，公司不斷提升制茶工藝的自動化、標準化水平，將大師的工藝要求數(shù)據(jù)化，實現(xiàn)大師工藝和智能設備的完美結(jié)合，建立全智能的初制、精制加工生產(chǎn)線。
1、數(shù)字化初制工廠
小罐茶在產(chǎn)業(yè)鏈上游的云南鳳慶、勐海、福建安溪、武夷山、安徽休寧、廣西橫縣投資建立了6個茶葉初制工廠，通過對制茶大師傳統(tǒng)加工工藝和感官審評的數(shù)字化解碼，完成了智能化茶葉加工生產(chǎn)線的研發(fā)和應用，解決了用現(xiàn)代科技設備復刻大師技藝的行業(yè)難題，實現(xiàn)了茶葉品質(zhì)的穩(wěn)步提升。
傳統(tǒng)制茶技藝與現(xiàn)代科技的完美融合，是小罐茶智能化生產(chǎn)的核心。將制茶大師的經(jīng)驗，如對殺青溫度、時間、揉捻壓力、發(fā)酵條件、焙火溫度等的把控，設置為可量化的工藝參數(shù)，進行標準化、規(guī)模化生產(chǎn)，大師則全程參與監(jiān)制，根據(jù)環(huán)境變化及時調(diào)整工藝參數(shù)，如此，茶葉的品質(zhì)就不再飄忽不定，穩(wěn)定性更有保障，標準化生產(chǎn)也就有了堅實的基礎。
★小罐茶鳳慶工廠在滇紅工夫茶連續(xù)化生產(chǎn)線
2018年，小罐茶在鳳慶工廠內(nèi)率先研制了國內(nèi)首條全自動、連續(xù)化的智能茶葉生產(chǎn)線，通過“產(chǎn)學研用”科技合作，小罐茶鳳慶工廠在滇紅工夫茶連續(xù)化生產(chǎn)和在線檢測方面取得重要突破，并因此獲得多項發(fā)明專利，其中包括近紅外光感測、仿日光萎凋、數(shù)字化揉捻機等行業(yè)領先技術。生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對滇紅工夫茶智能化生產(chǎn)設備的性能和操控系統(tǒng)的全面監(jiān)測，形成了整套小罐滇紅工夫茶的標準化生產(chǎn)工藝流程，實現(xiàn)了“鮮葉進、成茶出”的全程不落地生產(chǎn)。
此外，這條生產(chǎn)線還創(chuàng)新引入了鮮葉除雜水洗工序：鮮葉到達工廠后，先洗去雜質(zhì)，然后經(jīng)過多層履帶式烘干設備進行除水干燥，再進入后續(xù)工序。多層履帶式烘干設備能夠最大程度地增加鮮葉與空氣的接觸面積，實現(xiàn)快速無損傷除水，讓鮮葉完好如初地進入初制線，同時很大程度上解決了鮮葉的安全衛(wèi)生問題。
在實際應用過程中，小罐滇紅工夫茶智能生產(chǎn)線有效地解放了勞動力，確保了茶葉生產(chǎn)的穩(wěn)定化、科學化、標準化，為行業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級提供樣板，同時也讓茶葉制作非遺傳承人能有更多的時間和精力投入到茶葉新品的研發(fā)中，為現(xiàn)代中國茶創(chuàng)造更多可能。
2、數(shù)字化精制工廠
2017年底，小罐茶與IBM、西門子等國際頂尖企業(yè)合作，在數(shù)字化運營能力構建、生產(chǎn)管理頂層設計等方面進行深入探索，完成了一整套定制化的小罐茶數(shù)字化生產(chǎn)解決方案：小罐茶黃山超級工廠。該工廠集研發(fā)、生產(chǎn)、加工、倉儲、物流全自動化于一體，是目前全球規(guī)模最大、功能最全、設施最先進、配套最完善的名優(yōu)茶產(chǎn)品創(chuàng)新基地之一，實現(xiàn)了人與生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工藝，工廠與經(jīng)銷商、消費者之間的智能化鏈接，做到了最大化無人或少人的操作，大幅提高了生產(chǎn)和運營效率。
數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)
小罐茶黃山超級工廠的生產(chǎn)網(wǎng)絡已觸達所有數(shù)字化生產(chǎn)設備及公共輔助設備，包括自動化生產(chǎn)線、動力系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、照明及指示系統(tǒng)。
集成生產(chǎn)SCADA系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、EMS能源管理系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)、電子指示及信息發(fā)布系統(tǒng)，實現(xiàn)全車間的數(shù)字化信息化覆蓋。
結(jié)合自動、半自動采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)實時的物料消耗、制程質(zhì)量等數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，并通過可視化看板，將現(xiàn)場情況反饋給生產(chǎn)和運維人員，以便及時調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏，也便于實時了解設備情況，進行預防性維護。生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設備數(shù)據(jù)被采集后，可長期追蹤，實現(xiàn)連續(xù)的優(yōu)化調(diào)整，達到提高效率、節(jié)約能源的目的。
數(shù)字化生產(chǎn)技術
(1)AI除雜機器人
該技術與IBM合作開發(fā)，采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)自學習模型算法，通過GPU圖像運算，精準識別茶葉中的雜質(zhì)，并將識別的雜質(zhì)信息轉(zhuǎn)化為坐標值，利用機器人將雜質(zhì)快速精準地挑揀出來。同時隨著機器人自主學習能力的成熟，雜質(zhì)識別能力將不斷增強，挑揀能力也將隨之提升。
每臺機器人每天可以完成200kg毛茶的篩揀除雜工作，相當于50~60個挑茶工的工作量，大大解放了勞動力，提高了生產(chǎn)效率。
(2)無人化自動立庫
通過智能WMS倉儲系統(tǒng)，收發(fā)貨遵循先進先出的原則，實現(xiàn)生產(chǎn)叫料的自動調(diào)度，實際生產(chǎn)過程中“貨找人、料找機”，實現(xiàn)了整個倉儲物流的自動化、無人化、智能化。
該技術徹底改變了傳統(tǒng)倉庫平垛堆放貨物及無系統(tǒng)操作的方式，解放了人工整理、尋找、轉(zhuǎn)運貨物的繁重工作，大幅減少了生產(chǎn)成本，同時降低了人工轉(zhuǎn)運的風險，保障了生產(chǎn)的安全、高效。
(3)拆碼垛機械手
采用ABB四軸機器人，根據(jù)系統(tǒng)指令自動拆分卡板箱或自動碼垛。按照實際生產(chǎn)需要，機械手拆垛后的單箱貨物可自動進入生產(chǎn)車間或入庫存儲，或由機械手進行自動碼垛，實現(xiàn)整托入庫。機械手與視覺系統(tǒng)相結(jié)合，可應對各種垛型的拆垛和碼垛，高效保證了生產(chǎn)的供料和倉儲。
(4)無人化緩存庫
由高速穿梭車、料箱提升機和換層提升機組成，保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)快進快出的流水作業(yè)模式，整體速度可達220箱/小時。作為貨物緩存空間，緩存庫合理調(diào)整了立體倉儲與生產(chǎn)物料輸送之間的節(jié)拍，保障物料供應的穩(wěn)定，同時能夠吸收產(chǎn)線故障，緩解多產(chǎn)線并行時物料需求高峰的壓力，保證生產(chǎn)線的快捷、高效、穩(wěn)定。
(5)AGV穿梭小車
通過智能AGV機器人小車在生產(chǎn)車間內(nèi)，將無人化自動立庫或無人化緩存庫的物料運輸?shù)缴a(chǎn)線端、轉(zhuǎn)運生產(chǎn)過程物料和成品回庫，實現(xiàn)物料由庫到線、由線回庫的生產(chǎn)作業(yè)。AGV小車的站點和路線可靈活設置，取代了傳統(tǒng)輸送線的固性，實現(xiàn)自動化給料與回料，保證了生產(chǎn)的智能化。
(6)全自動灌裝生產(chǎn)線
全自動灌裝生產(chǎn)線可實現(xiàn)整箱自動上罐、自動除塵、自動進罐、自動上茶、自動稱量、自動灌裝、自動充氮、自動封口、自動修邊、自動校驗克重等功能，達到80罐/分鐘以上的生產(chǎn)效率、±0.2 g以內(nèi)的稱量精度。
一條全自動灌裝生產(chǎn)線的產(chǎn)能相當于8臺傳統(tǒng)手工封口設備，大幅降低了人工制造成本，同時可使車間的使用面積減少60%以上，大幅提升了投入產(chǎn)出比和能效比。
(7)全自動切角包裝塑封機
采用全自動封口包裝技術，具有切角密接功能，可實現(xiàn)包裝塑封盒熱縮表面無折角、無褶皺、無堆積，達到“天衣無縫”的塑封效果。切角塑封能使切膜線與盒子開啟線完全重合，加上創(chuàng)新易撕口設計，使消費者能更輕易的撕開塑膜，達到更好的消費體驗感，徹底解決了傳統(tǒng)塑封機無切角、塑封后盒子棱角膜堆積嚴重，影響美觀度和牢固度的等產(chǎn)品質(zhì)量問題。
(8)全自動袋裝生產(chǎn)線
全自動裝袋生產(chǎn)線，支持多種袋形的生產(chǎn)，可實現(xiàn)自動卷膜制袋、冷卻沖刀成型，自動稱量、自動灌裝、自動充氮、自動封口、自動噴碼、自動校驗克重等功能，產(chǎn)能可達到60袋/分鐘以上，稱量精度可控制在±0.2g以內(nèi)。
相比于傳統(tǒng)手工生產(chǎn)，至少可節(jié)省13個人工，有效降低了人工成本，提高了生產(chǎn)效率。
(9)全自動小罐裝盒機
全自動裝盒生產(chǎn)線，通過運用高速SCARA機器人+機械視覺雙重定位技術，實現(xiàn)自動輸送、自動裝盒、自動合蓋、自動噴碼等流程，可實現(xiàn)500-600盒/小時的產(chǎn)能。
該技術取代了傳統(tǒng)人工裝盒，節(jié)省至少60%的人力成本，產(chǎn)能效率提升1倍以上，大幅降低了單位制造成本。
(10)工廠綜合數(shù)據(jù)可視化
通過運用數(shù)字化技術、IT與OT的深度融合(即ERP、MES、WMS、SCADA等)，將軟件系統(tǒng)與自動倉儲、AI挑茶機器人、自動灌裝、自動包裝、中央監(jiān)控室等設備的集成打通，實現(xiàn)對整個工廠的運營流程、產(chǎn)品工藝流程等進行可視化呈現(xiàn)。
3、數(shù)字化升級在上下游的延伸
針對上游農(nóng)業(yè)，小罐茶通過培訓茶農(nóng)、加強茶園管理、以訂單形式開展高標準茶園種植計劃，從源頭保證每一批次的茶葉產(chǎn)品都具有穩(wěn)定、統(tǒng)一的高質(zhì)量;在名茶產(chǎn)地與供貨商進行深度合作，建立茶園、茶葉、茶農(nóng)的數(shù)據(jù)化信息采集系統(tǒng)，讓每一片葉子從被采摘的那刻起就有跡可循，實現(xiàn)產(chǎn)品可追溯和保證產(chǎn)品品質(zhì)的可控性。
針對下游商業(yè)，小罐茶線下銷售有專屬的網(wǎng)絡渠道，通過ERP客戶管理系統(tǒng)、高效商務運營系統(tǒng)，實現(xiàn)商品流、信息流的雙向有機整合，不僅縮短生產(chǎn)與市場間的溝通距離，實現(xiàn)管理效率的大幅提升，還可快速反饋終端銷售信息，實現(xiàn)對產(chǎn)品需求的種類、數(shù)量的預測，使生產(chǎn)端通過靈活的加減法及時適應市場變化。正在策劃的智慧門店和精準營銷系統(tǒng)，也將更加精準的觸達消費者需求，從而調(diào)配精準生產(chǎn)供給計劃。
針對管理模式，小罐茶也不斷進行數(shù)字化改進。公司按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一編碼的原則建設，依據(jù)各個業(yè)務系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，如組織架構、人員信息、產(chǎn)品信息等等，建立OA、EHR、CRM、ERP、BI等企業(yè)管理信息系統(tǒng)，并通過與Oracle公司的合作實施了企業(yè)服務總線系統(tǒng)項目;通過主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以將各個信息系統(tǒng)有機鏈接，既減少人工重復工作，又有效避免匹配錯誤，大大提高工作效率。公司在管理模式上的數(shù)字化實踐，大幅降低了管理運營的時間、人力和資金成本，為下一輪科技環(huán)境下的企業(yè)發(fā)展奠定了基礎。
03
總結(jié)與展望
通過十年的探索與實踐，公司基本實現(xiàn)了“從茶園到茶杯”的全產(chǎn)業(yè)鏈標準化布局，創(chuàng)造性的尋得一條標準化、規(guī)?；?shù)字化的科學做茶路徑，一定程度推動了中國茶行業(yè)的現(xiàn)代化進程，但這只是中國茶數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的一小步，要實現(xiàn)茶產(chǎn)業(yè)向數(shù)字經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型發(fā)展，還需要以全產(chǎn)業(yè)鏈的視角，借助數(shù)字化頂層設計，進行全渠道、全方位的數(shù)字化改造和轉(zhuǎn)型升級。
茶企、政府和有關部門之間要建立聯(lián)動機制，共同推進整個產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。一方面，可嘗試構建茶葉大數(shù)據(jù)服務平臺，推進茶葉產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)的進一步整合，實現(xiàn)茶葉生產(chǎn)和經(jīng)營管理領域的信息化升級轉(zhuǎn)型，同時借助于信息鏈實現(xiàn)對茶產(chǎn)業(yè)供應鏈的改造和重構，加快推進茶產(chǎn)業(yè)結(jié)構的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，讓資源得到更為優(yōu)化的配置;另一方面，充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術，拓展茶產(chǎn)業(yè)的休閑、文化等功能，推動茶產(chǎn)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游、休閑民宿、茶文化、電子商務、新零售等產(chǎn)業(yè)的深度融合，促進茶產(chǎn)業(yè)、茶科技、茶文化的融合發(fā)展。
周成偉
北京小罐茶業(yè)有限公司工業(yè)裝備部技術研發(fā)總監(jiān)，特聘設備開發(fā)專家。第十四屆IDC顛覆者獎獲得者(獲獎項目)，AI技術引入茶葉加工行業(yè)開拓者;小茶餅系列裹紙-餅-碼項目開創(chuàng)者。擁有實用新型發(fā)明專利6項。
具體內(nèi)容詳見《中國茶葉加工》雜志，2022年第3期文章《數(shù)字化茶廠的探索與啟示——以小罐茶為例》，頁碼：73-77，作者：周成偉，吳學進，蘆坤，何文龍，房經(jīng)川。
來源：中國茶葉加工
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