基于煙葉智能化分定級設備應用模式初探

劉宇晨，龍 杰，孫浩巍，張 軻，張曉偉，張冀武，陳 丹，唐 斌，王 潞，張 慶*

（1.云南省煙草質量監督檢測站，云南昆明 650106；2.云南省煙草公司楚雄州公司，云南楚雄 675000；3.云南省煙草公司保山市公司，云南保山 678000）

0 引言

現行煙葉收購模式為專業化分級、散葉收購，即初烤下桿后的煙葉經煙農進行去青去雜初分后，不再進行分級扎把，運送至煙站交給專業化分級隊進行分定級交售的一種煙葉收購模式。該模式下，煙葉收購等級質量是由分級人員根據標準，參考實物樣品，依據實際經驗通過感官人為分出來，存在人工分級效率低、用工量大、成本高、主觀性強、評判標準難統一、質量不穩定、混青混低混級混部位現象時有發生、定級存在廉潔風險等諸多問題，疊加云南低緯度高海拔山地立體氣候多重因素，導致煙葉等級質量時空差異明顯，嚴重影響了卷煙原料的穩定。

1 概述

2020年，先后有多家機器視覺檢測、自動化裝備制造公司集成運用人工智能識別、自動化分級和互聯網信息化技術，開發了煙葉智能化分定級設備。但當前各家設備的效率遠低于30片/s的期望值，分級效率低成為了目前制約煙葉智能化分定級設備替代傳統人工收購的最大短板，目前尚無明顯提升效率的有效措施，短期內效率無法得到有效突破，單純依靠改進設備硬件性能參數來實現效率提升暫時看不到前景。加之現有的智能化分定級設備體積大、功耗高、單機實際運行所需的占地面積較大，多臺投入使用時對站點場地大小、電力等方面的硬件設施要求較高。而我省的煙葉收購站點大多數存在占地面積小、電力設施等基礎設施條件差等情況，在設備安裝空間和電力需求方面若不經過大幅改造將難以滿足煙葉分定級設備的使用。

為此，云南省在去年的煙葉收購中，主要選取了楚雄廣通和保山板橋兩個標準化煙站作為示范點開展煙葉智能化分定級設備的試點工作，并將智能化分定級設備應用到實際煙葉收購中，為了保證正常的收購進度和完成收購任務的目標，以分散設備運行空間換取時間最大化的思路來提高智能化收購效率，各單位積極探索嘗試了與現有煙葉分定級設備的分級效率相適配的多種煙葉收購應用模式，多措并舉順利開展試點工作，為設備的改進和智能化收購工作的推進積累了寶貴經驗。

2 智能化分定級設備的應用模式

目前，我省推行的專業化分級、散葉收購主要采用收購站點收購的方式，按照國家煙草專門局的要求定級環節必須在煙站內完成，基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→煙農去青去雜→專業化人工分→煙站人工定級。

本次試點過程中探索的煙葉智能化收購新模式中預處理包含煙農去青去雜和合作社專業化分級兩個環節，現將五種智能化分定級應用模式概述如下。

2.1 模式一：無預處理+站內分定一體機收購

該模式主要為烤后煙葉下桿回潮后直接在站內分定級的一種方式，具體為烤后煙葉下桿回潮后，不需要進行煙葉預處理，直接在煙站使用分定一體機進行收購。基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→煙站分定一體機分定級。

該模式優點為：一是省去了煙農去青去雜環節的耗時，解決了煙農農忙季節勞動力不足、請工難的問題；二是分定級環節均由機器完成，分定級結果較人工分定級更為穩定、客觀，能夠解決公平公正的問題。缺點為：一是集中使用智能化設備，對場地和電力要求較高；二是當前智能化設備效率較低，在整個流程中形成瓶頸，制約著收購進度。

2.2 模式二：需預處理+站內分定一體機收購

該模式主要為烤后煙葉經過預處理后在站內分定級的一種方式，具體為烤后煙葉下桿回潮后，需要經過預處理，然后在煙站使用分定一體機進行收購。基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→煙農去青去雜→專業化人工分→分定一體機分定。

該模式的優點為：一是上機前的煙葉經過預處理，相當于二次分級，準確率較模式一更高；二是分定級環節均由機器完成，分定級結果較人工分定級更為穩定、客觀，能夠解決公平公正的問題。缺點為：整個流程未減少任何人工環節，出現重復勞動，對減少用工貢獻不大。

2.3 模式三：無預處理+站外機分+站內機定

該模式主要為烤后煙葉站外機分、站內機定的一種方式，具體為烤后煙葉下桿回潮后，不需要進行煙葉預處理，直接將煙葉運送至煙站外的集中區域（如大戶煙農或者烘烤工廠或社區公共廠房等），使用智能化分級設備完成分級，并按分出等級進行打包簽封，到交售時間運送至煙站內由智能化定級設備進行定級后交售入庫。基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→站外機器分級→煙站機器定級。

該模式的優點為：一是省去了煙農去青去雜環節的耗時，解決了煙農農忙季節勞動力不足、請工難的問題；二是分定級環節均由機器完成，分定級結果較人工分定級更為穩定、客觀；三是站外機分降低了煙站設備的集中度，減輕收購現場的電力負擔，煙農在煙站僅需等待定級，相比以前的交售等待時間大幅減少；四是站外機分可以不受煙站8 h工作制限制，分級時間可以實現最大化。缺點為：一是當前定級機尚處于研發試驗階段，定級成功率相對較低；二是存在分級機和定級機的配套問題，若分級機和定級機為同一廠家設備，可以有效保證分定級結果的一致性；若分定級和定級機為不同廠家設備，因識別算法等技術差異，可能導致分定級結果不一致、吻合度不高。

2.4 模式四：無預處理+站外機分+站內人定

該模式主要為烤后煙葉站外機分、站內人定的一種方式，具體為烤后煙葉下桿回潮后，不需要進行煙葉預處理，直接將煙葉運送至煙站外的集中區域（如大戶煙農或者烘烤工廠或社區公共廠房等），使用智能化分級設備完成分級，并按分出等級進行打包簽封，到交售時間運送至煙站內由專業化定級員進行人工定級后交售入庫。基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→站外機器分級→煙站人工定級。

該模式的優點為：一是省去了煙農去青去雜環節的耗時，解決了煙農農忙季節勞動力不足、請工難的問題；二是分級環節由機器完成，分級結果較人工分級更加穩定、客觀；三是站外機分降低了煙站設備的集中度，減輕收購現場的電力負擔，煙農在煙站僅需等待定級，相比以前的交售等待時間大幅減少；四是站外機分可以不受煙站8 h工作制限制，分級時間可以實現最大化。缺點為：定級環節仍為人工定級，仍然存在定級不客觀的現象，未真正解決不公平不公正的問題。

2.5 模式五：需預處理+站外人分+站內機定

該模式主要為烤后煙葉經過預處理后在站外人分、站內機定的一種方式，具體為烤后煙葉下桿回潮后，經煙農去青去雜的預處理后，直接將煙葉運送至煙站外的集中區域（如大戶煙農或者烘烤工廠或社區公共廠房等），由人工完成分級，并按分出等級進行打包簽封，到交售時間運送至煙站內由智能化定級設備進行定級后交售入庫。基本流程如下：煙葉烘烤→回潮下桿→煙農去青去雜→站外人工分級→煙站機器定級。

該模式的優點為：定級環節由機器完成，定級結果較人工定級更為穩定、客觀。缺點為：一是整個流程未減少任何人工環節，用工量大，請工難問題依然突出；二是分級環節仍為人工分級，主觀性強，評判標準難統一、質量不穩定，分級效果沒有機器分級穩定、客觀，煙農并未從智能化設備的應用中受益。

3 結語

綜上，各收購模式均存在優缺點，結合來自各試點地煙農、煙站收購人員、煙草公司管理人員以及工業客戶的反饋，不同收購模式中都各有亮點和接受程度較高的環節，主要歸納如下：

無預處理的環節特別受到煙農，尤其是種植大戶以及地方政府的歡迎，既緩解了煙農農忙季雇工難的問題，也緩解了專業化分級人員的不足，對人工的節約最為顯著，極大地解放了人的勞動力。

分定級一體機的使用替代了專業化分級隊伍，在煙葉分定級環節避免了人工的參與和人為的干預，從根本上解決了分定級環節不公平、不公正的問題，實現了分級和定級全過程自動化、智能化和數字化，更加貼近煙葉生產數字化轉型升級的要求。

站外機分的環節旨在降低煙站設備的集中度，減輕收購現場的電力負擔，減少煙農的交售等待時間；此外，站外機分的工作時間不受煙站8 h工作時長的限制，可以自由實現12 h、18 h甚至24 h制的工作時間，由此以分散設備空間、運行時間最大化的方式來提升收購效率。

煙葉收購是煙葉生產的重要環節，實現智能化煙葉分定級是煙葉生產環節的重大變革，通過借鑒上述5種智能化收購新模式，探索更多的、可能的煙葉智能化分定級設備應用模式，為煙葉生產數字化轉型升級發揮更大作用。