機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)照亮茅臺酒傳統(tǒng)釀造“經(jīng)驗黑箱”

來源：當(dāng)代先鋒網(wǎng)
發(fā)布時間：2025-10-11 13:55:08

作為中華文明五千年釀酒智慧的璀璨結(jié)晶，茅臺酒傳統(tǒng)釀造技藝承載著農(nóng)耕文明的基因密碼，詮釋著“天人合一”的東方哲學(xué)，是國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，被譽(yù)為中國白酒工藝“活化石”，也構(gòu)建起了中國醬香白酒的品質(zhì)標(biāo)桿。隨著時代的變遷與科技的進(jìn)步，如何在堅守傳統(tǒng)的同時借助現(xiàn)代科技的力量，深入探究并傳承這一寶貴遺產(chǎn)，成了茅臺必須重視的課題。

長期以來，茅臺也一直在借助科學(xué)和技術(shù)手段，對傳統(tǒng)工法進(jìn)行科學(xué)解碼。然而茅臺工匠依賴感官直覺，且其技藝需經(jīng)過長達(dá)數(shù)十年的經(jīng)驗積累方能成熟，加之工序嵌套的不可逆性，這些都使得工法解碼面臨著“經(jīng)驗黑箱”的桎梏。

評審會現(xiàn)場

為破解這一難題，茅臺集團(tuán)黨委副書記、總經(jīng)理王莉帶領(lǐng)生產(chǎn)技術(shù)團(tuán)隊，于2021年10月啟動“茅臺制酒釀造技藝機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)”項目，錨定“以數(shù)字技術(shù)服務(wù)傳統(tǒng)工法”的核心目標(biāo)：既不改變傳統(tǒng)釀造的工藝精髓，又通過科技手段挖掘其科學(xué)內(nèi)核，實現(xiàn)“變與不變”的辯證統(tǒng)一——變的是用數(shù)據(jù)量化經(jīng)驗、用算法解析機(jī)理，讓傳統(tǒng)工藝從“經(jīng)驗黑箱”走向“透明可控”。不變的是“時、空、法”為核心的匠心質(zhì)量管理體系。

“項目團(tuán)隊歷經(jīng)近4年攻關(guān)，在制酒15車間完成試點建設(shè)，實現(xiàn)了制酒生產(chǎn)全鏈條‘?dāng)?shù)據(jù)采集－存儲－分析－應(yīng)用’閉環(huán)?！鄙a(chǎn)管理部計劃統(tǒng)計與智慧釀造室主管顏穗表示，該項目取得了四大核心成果。

制酒釀造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)圖

一是構(gòu)建了傳統(tǒng)釀造工藝多模態(tài)指標(biāo)融合采集系統(tǒng)，讓工藝操作“可量化”。針對制酒車間高溫、高濕、粉塵多的復(fù)雜環(huán)境，項目首創(chuàng)“視覺+傳感+3D”多模態(tài)融合采集技術(shù)：部署124個攝像頭、186個無線傳感器，研發(fā)20項釀酒工藝專屬視覺識別算法，首次實現(xiàn)34項核心指標(biāo)的實時自動化采集——從潤糧次數(shù)、上甑布料次數(shù)，到攤晾面積、窖內(nèi)溫度場分布，涵蓋時間、計數(shù)、體積等6大類數(shù)據(jù)。三年來，系統(tǒng)累計采集高質(zhì)量數(shù)據(jù)4551萬條，年采集量超1500萬條，數(shù)據(jù)丟失率僅0.39%，為工藝解析提供了PB級可信數(shù)據(jù)支撐。

制酒釀造工法數(shù)字化技術(shù)體系架構(gòu)

二是搭建了開放式的茅臺制酒釀造數(shù)據(jù)中臺，讓分散數(shù)據(jù)“變資產(chǎn)”。為解決多源數(shù)據(jù)“類型雜、頻率亂、孤島化” 問題，項目搭建制酒釀造數(shù)據(jù)中臺，構(gòu)建潤糧、上甑、攤晾、堆積、窖內(nèi)、環(huán)境六大主題數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、曲粉轉(zhuǎn)運(yùn)、能耗管理等4大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)貫通。中臺采用MPP大規(guī)模并行處理架構(gòu)，TPS（每秒事務(wù)數(shù)）達(dá)千級，支持PB級數(shù)據(jù)存儲與實時分析。同時，通過國家等保2.0三級認(rèn)證，綜合得分83.23分，形成“園區(qū)專網(wǎng)+現(xiàn)場開發(fā)+等保3級評估”的安全防護(hù)體系，保障核心工藝數(shù)據(jù)資產(chǎn)安全。

攤晾拌曲現(xiàn)場生產(chǎn)可視化管控

三是構(gòu)建了制酒傳統(tǒng)釀造工藝五大評價模型，讓釀造機(jī)理“可解析”?；诓杉臄?shù)據(jù)，運(yùn)用CatBoost、LightBGM等決策樹算法，構(gòu)建潤糧、上甑、攤晾、堆積、窖內(nèi)五大工藝評價模型，可精準(zhǔn)快速預(yù)測潤糧膨脹率、上甑平均甑產(chǎn)等9項關(guān)鍵指標(biāo)，綜合準(zhǔn)確率達(dá)83.2%。其中，潤糧膨脹率預(yù)測準(zhǔn)確率最高達(dá)97.6%，上甑平均甑產(chǎn)預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)96.6%。更關(guān)鍵的是，團(tuán)隊通過SHAP可解釋性技術(shù)，解析出“第三次潤糧用時4.5分鐘以上更利于高粱膨脹”“室內(nèi)溫度每升高1℃，攤晾降溫時長增加0.2～0.4分鐘”等量化結(jié)論，初步實現(xiàn)了部分環(huán)節(jié)“黑箱”到“透明”的轉(zhuǎn)變。

四是實現(xiàn)了部分環(huán)節(jié)隱性經(jīng)驗的顯性化表達(dá)，讓千年匠心“可傳承”。項目創(chuàng)新構(gòu)建“班組－車間－公司”三級可視化大屏，將工匠隱性經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為可量化標(biāo)準(zhǔn)：班組級大屏實時監(jiān)控攤晾溫度、拌曲均勻度等關(guān)鍵操作數(shù)據(jù)，輔助一線工匠精準(zhǔn)調(diào)整工藝；車間級大屏以窖池為單位對比班組差異，支撐管理層協(xié)同優(yōu)化；公司級大屏實現(xiàn)年度、輪次數(shù)據(jù)多維度分析，為戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。截至目前，已形成42條隱性知識顯性化表達(dá)，例如將“輕松薄勻平準(zhǔn)”的上甑經(jīng)驗，量化為“布料次數(shù)240～280次時甑產(chǎn)最優(yōu)”的操作規(guī)范，大幅降低了技藝傳承門檻。

項目四大核心成果得到了生產(chǎn)一線的認(rèn)可，制酒十五車間工藝員田紹潤對此深有感觸，“通過項目將制酒過程中的各種數(shù)據(jù)收集和整理好，能把以前老師傅的經(jīng)驗，變成能看見的具體數(shù)字。這些數(shù)據(jù)幫我們更精準(zhǔn)地控制釀酒溫度、原料混合均勻度、布料次數(shù)等，這樣既能輔助生產(chǎn)，還能讓基酒的生產(chǎn)質(zhì)量變得更好?！?/span>

同時，項目也在其他方面取得了不錯的成績——申請國家發(fā)明專利9件，發(fā)表核心期刊論文3篇，編撰了《茅臺制酒釀造工法數(shù)字化白皮書》，培養(yǎng)了技術(shù)操作及系統(tǒng)維護(hù)人員5名。項目實施以來超額完成全部考核指標(biāo)，于今年8月圓滿結(jié)題。

項目結(jié)題后，茅臺將進(jìn)一步深化傳統(tǒng)釀造工法的數(shù)智化探索，在現(xiàn)有項目基礎(chǔ)上，拓展關(guān)鍵指標(biāo)采集范圍，并把成熟技術(shù)推廣至新投產(chǎn)車間，助力開展不同區(qū)域生產(chǎn)差異化研究，并推進(jìn)制酒生產(chǎn)的機(jī)器學(xué)習(xí)向數(shù)字孿生邁進(jìn)。此外，技術(shù)團(tuán)隊將結(jié)合項目在制酒領(lǐng)域的經(jīng)驗與技術(shù)積累，探索機(jī)器學(xué)習(xí)在制曲生產(chǎn)中的應(yīng)用，同時將結(jié)合AI大模型技術(shù)，研發(fā)工藝問答、異常識別等智能應(yīng)用。

“我們的目標(biāo)，是培養(yǎng)既懂‘天人共釀’傳統(tǒng)智慧，又能‘格物窮理’解析數(shù)據(jù)的新時代智慧工匠?！鄙a(chǎn)管理部黨總支副書記、部長牟明月表示，從破解“經(jīng)驗黑箱”到引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型，茅臺制酒釀造技藝機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實踐，正讓傳統(tǒng)釀造工藝在數(shù)字時代煥發(fā)新生，為中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的守正創(chuàng)新寫下生動注腳。

來源茅臺融媒體中心
編輯湛澤梅

二審賀詩涵

三審李勛