农业数字化转型是农业现代化发展的必然阶段，也是我国由农业大国向农业强国迈进的必经之路。党的十九大提出实施乡村振兴战略，大力支持互联网、物联网、大数据等数字技术在农业农村的广泛应用，鼓励“互联网+”与农业农村融合创新，大力推进数字乡村建设，并做出一系列重要战略部署。2019年《数字乡村发展战略纲要》提出要将数字乡村作为数字中国建设的重要方面，加快乡村信息化建设，整体带动和提升农业农村的现代化发展;2020年5月中央网信办、农业农村部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部等四部门联合印发《2020年数字乡村发展工作要点》，明确推动农业生产数字化转型，推进数字农业、重要农产品全产业链大数据建设，构建农业农村大数据平台等主要任务。
在这样的大背景下，作为我国传统优势行业的茶行业，也不断加强信息化建设，利用前沿技术，打破传统茶叶产业链格局，逐步朝着数字化、智慧化和一体化的方向发展，但目前中国茶叶行业的数字化转型尚处于起步阶段，数字经济发展潜力远未得到释放。长期以来，茶行业都是以农产品视角看待中国茶，导致茶叶从育种栽培、茶园管理，到初制、精制、分装、仓储及物流都处于相对传统的状态，茶叶企业面临着标准化和规模化的发展难题，整个茶叶产业链的工业化和数字化水平大大落后于当前中国整体的工业化和数字化发展水平。要解决这些问题，需要从生产、加工、市场、终端消费的全产业链角度出发，寻找关键环节的突破口，逐步推动整个行业的升级发展。
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中国茶产业面临的挑战
1、品类繁多
中国茶叶资源丰富，品类繁多，四大茶区涉及18个省，各茶区缺乏统一的茶园管理制度和采摘标准，致使鲜叶质量参差不齐，即使制成同一种茶，也会存在品色不一、形味存异的问题;同一种茶在市场上的价格千差万别，斤价从几十元到上万元都有，消费者必须花费大量的时间和学习成本，才有可能买到一款高性价比的茶。
2、规模受限
长期以来，中国茶的生产加工都以“手工制茶”“经验思维”为主导，这大大限制了中国茶的机械化和规模化发展。传统制茶技艺通常以“师徒相承，口传心授”的形式延续，这种模式难以实现高效、稳定的传承，使得茶叶在产量和规模上受到严重阻碍。我国茶叶的产业主体为各种类型的茶叶企业，规模较大且具有一定市场影响力的企业极少，绝大部分为数量众多、小而分散的企业，这也极大地制约了茶叶产业的规模化发展，导致中国茶行业的工业化水平滞后于果蔬、乳肉制品等农产食品业。
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数字化茶厂的探索与实践
为找到中国茶品类繁多和规模受限的解决之路，北京小罐茶业有限公司(以下简称“小罐茶”)自2012年起，通过对传统中国茶进行了近4年的产业调研，带着对茶叶行业的深刻理解与思考，结合科技创新驱动的现代经济发展特点，探索出一条规模化的科学做茶途径——数字化茶厂。
在小罐茶数字化茶厂的建设过程中，技术团队将数控技术创新应用于茶行业的智能化生产线上，使产业工人从繁重的体力劳动中解脱出来，工人们只需要与数控设备进行简单的交互操作，即可实现高标准、大规模的茶叶生产，有效减少了人工生产的失误频率，大大提高了生产效率和生产的标准化水平。
小罐茶数字化茶厂注重通过现代科技来提升茶叶加工环节的工业化水平和茶叶产品层面的科学研究水准，建立了较为完善的现代化茶业科技研发体系，全面推动数字科技与传统产业的深度融合。在数字化建设方面，公司不断加强茶园管理、茶叶生产加工、仓储物流和市场销售等环节的信息化系统的开发力度，逐步在关键环节应用人工智能、自动化处理系统等先进技术，持续提升全流程信息化、数据化、自动化和智能化水平。在茶叶生产加工的工业化能力提升技术研究方面，公司不断提升制茶工艺的自动化、标准化水平，将大师的工艺要求数据化，实现大师工艺和智能设备的完美结合，建立全智能的初制、精制加工生产线。
1、数字化初制工厂
小罐茶在产业链上游的云南凤庆、勐海、福建安溪、武夷山、安徽休宁、广西横县投资建立了6个茶叶初制工厂，通过对制茶大师传统加工工艺和感官审评的数字化解码，完成了智能化茶叶加工生产线的研发和应用，解决了用现代科技设备复刻大师技艺的行业难题，实现了茶叶品质的稳步提升。
传统制茶技艺与现代科技的完美融合，是小罐茶智能化生产的核心。将制茶大师的经验，如对杀青温度、时间、揉捻压力、发酵条件、焙火温度等的把控，设置为可量化的工艺参数，进行标准化、规模化生产，大师则全程参与监制，根据环境变化及时调整工艺参数，如此，茶叶的品质就不再飘忽不定，稳定性更有保障，标准化生产也就有了坚实的基础。
★小罐茶凤庆工厂在滇红工夫茶连续化生产线
2018年，小罐茶在凤庆工厂内率先研制了国内首条全自动、连续化的智能茶叶生产线，通过“产学研用”科技合作，小罐茶凤庆工厂在滇红工夫茶连续化生产和在线检测方面取得重要突破，并因此获得多项发明专利，其中包括近红外光感测、仿日光萎凋、数字化揉捻机等行业领先技术。生产过程中，能够实现对滇红工夫茶智能化生产设备的性能和操控系统的全面监测，形成了整套小罐滇红工夫茶的标准化生产工艺流程，实现了“鲜叶进、成茶出”的全程不落地生产。
此外，这条生产线还创新引入了鲜叶除杂水洗工序：鲜叶到达工厂后，先洗去杂质，然后经过多层履带式烘干设备进行除水干燥，再进入后续工序。多层履带式烘干设备能够最大程度地增加鲜叶与空气的接触面积，实现快速无损伤除水，让鲜叶完好如初地进入初制线，同时很大程度上解决了鲜叶的安全卫生问题。
在实际应用过程中，小罐滇红工夫茶智能生产线有效地解放了劳动力，确保了茶叶生产的稳定化、科学化、标准化，为行业的现代化转型升级提供样板，同时也让茶叶制作非遗传承人能有更多的时间和精力投入到茶叶新品的研发中，为现代中国茶创造更多可能。
2、数字化精制工厂
2017年底，小罐茶与IBM、西门子等国际顶尖企业合作，在数字化运营能力构建、生产管理顶层设计等方面进行深入探索，完成了一整套定制化的小罐茶数字化生产解决方案：小罐茶黄山超级工厂。该工厂集研发、生产、加工、仓储、物流全自动化于一体，是目前全球规模最大、功能最全、设施最先进、配套最完善的名优茶产品创新基地之一，实现了人与生产设备、生产工艺，工厂与江南体育下载平台注册 、消费者之间的智能化链接，做到了最大化无人或少人的操作，大幅提高了生产和运营效率。
数字化生产系统
小罐茶黄山超级工厂的生产网络已触达所有数字化生产设备及公共辅助设备，包括自动化生产线、动力系统、空压系统、环境控制系统、照明及指示系统。
集成生产SCADA系统、MES系统、EMS能源管理系统、智能照明系统、数据可视化系统、电子指示及信息发布系统，实现全车间的数字化信息化覆盖。
结合自动、半自动采集系统，可实现实时的物料消耗、制程质量等数据的采集、整理和分析，并通过可视化看板，将现场情况反馈给生产和运维人员，以便及时调整生产节奏，也便于实时了解设备情况，进行预防性维护。生产数据和设备数据被采集后，可长期追踪，实现连续的优化调整，达到提高效率、节约能源的目的。
数字化生产技术
(1)AI除杂机器人
该技术与IBM合作开发，采用人工智能神经网络系统自学习模型算法，通过GPU图像运算，精准识别茶叶中的杂质，并将识别的杂质信息转化为坐标值，利用机器人将杂质快速精准地挑拣出来。同时随着机器人自主学习能力的成熟，杂质识别能力将不断增强，挑拣能力也将随之提升。
每台机器人每天可以完成200kg毛茶的筛拣除杂工作，相当于50~60个挑茶工的工作量，大大解放了劳动力，提高了生产效率。
(2)无人化自动立库
通过智能WMS仓储系统，收发货遵循先进先出的原则，实现生产叫料的自动调度，实际生产过程中“货找人、料找机”，实现了整个仓储物流的自动化、无人化、智能化。
该技术彻底改变了传统仓库平垛堆放货物及无系统操作的方式，解放了人工整理、寻找、转运货物的繁重工作，大幅减少了生产成本，同时降低了人工转运的风险，保障了生产的安全、高效。
(3)拆码垛机械手
采用ABB四轴机器人，根据系统指令自动拆分卡板箱或自动码垛。按照实际生产需要，机械手拆垛后的单箱货物可自动进入生产车间或入库存储，或由机械手进行自动码垛，实现整托入库。机械手与视觉系统相结合，可应对各种垛型的拆垛和码垛，高效保证了生产的供料和仓储。
(4)无人化缓存库
由高速穿梭车、料箱提升机和换层提升机组成，保证整个生产系统快进快出的流水作业模式，整体速度可达220箱/小时。作为货物缓存空间，缓存库合理调整了立体仓储与生产物料输送之间的节拍，保障物料供应的稳定，同时能够吸收产线故障，缓解多产线并行时物料需求高峰的压力，保证生产线的快捷、高效、稳定。
(5)AGV穿梭小车
通过智能AGV机器人小车在生产车间内，将无人化自动立库或无人化缓存库的物料运输到生产线端、转运生产过程物料和成品回库，实现物料由库到线、由线回库的生产作业。AGV小车的站点和路线可灵活设置，取代了传统输送线的固性，实现自动化给料与回料，保证了生产的智能化。
(6)全自动灌装生产线
全自动灌装生产线可实现整箱自动上罐、自动除尘、自动进罐、自动上茶、自动称量、自动灌装、自动充氮、自动封口、自动修边、自动校验克重等功能，达到80罐/分钟以上的生产效率、±0.2 g以内的称量精度。
一条全自动灌装生产线的产能相当于8台传统手工封口设备，大幅降低了人工制造成本，同时可使车间的使用面积减少60%以上，大幅提升了投入产出比和能效比。
(7)全自动切角包装塑封机
采用全自动封口包装技术，具有切角密接功能，可实现包装塑封盒热缩表面无折角、无褶皱、无堆积，达到“天衣无缝”的塑封效果。切角塑封能使切膜线与盒子开启线完全重合，加上创新易撕口设计，使消费者能更轻易的撕开塑膜，达到更好的消费体验感，彻底解决了传统塑封机无切角、塑封后盒子棱角膜堆积严重，影响美观度和牢固度的等产品质量问题。
(8)全自动袋装生产线
全自动装袋生产线，支持多种袋形的生产，可实现自动卷膜制袋、冷却冲刀成型，自动称量、自动灌装、自动充氮、自动封口、自动喷码、自动校验克重等功能，产能可达到60袋/分钟以上，称量精度可控制在±0.2g以内。
相比于传统手工生产，至少可节省13个人工，有效降低了人工成本，提高了生产效率。
(9)全自动小罐装盒机
全自动装盒生产线，通过运用高速SCARA机器人+机械视觉双重定位技术，实现自动输送、自动装盒、自动合盖、自动喷码等流程，可实现500-600盒/小时的产能。
该技术取代了传统人工装盒，节省至少60%的人力成本，产能效率提升1倍以上，大幅降低了单位制造成本。
(10)工厂综合数据可视化
通过运用数字化技术、IT与OT的深度融合(即ERP、MES、WMS、SCADA等)，将软件系统与自动仓储、AI挑茶机器人、自动灌装、自动包装、中央监控室等设备的集成打通，实现对整个工厂的运营流程、产品工艺流程等进行可视化呈现。
3、数字化升级在上下游的延伸
针对上游农业，小罐茶通过培训茶农、加强茶园管理、以订单形式开展高标准茶园种植计划，从源头保证每一批次的茶叶产品都具有稳定、统一的高质量;在名茶产地与供货商进行深度合作，建立茶园、茶叶、茶农的数据化信息采集系统，让每一片叶子从被采摘的那刻起就有迹可循，实现产品可追溯和保证产品品质的可控性。
针对下游商业，小罐茶线下销售有专属的网络渠道，通过ERP客户管理系统、高效商务运营系统，实现商品流、信息流的双向有机整合，不仅缩短生产与市场间的沟通距离，实现管理效率的大幅提升，还可快速反馈终端销售信息，实现对产品需求的种类、数量的预测，使生产端通过灵活的加减法及时适应市场变化。正在策划的智慧门店和精准营销系统，也将更加精准的触达消费者需求，从而调配精准生产供给计划。
针对管理模式，小罐茶也不断进行数字化改进。公司按照统一规划、统一编码的原则建设，依据各个业务系统的基础数据，如组织架构、人员信息、产品信息等等，建立OA、EHR、CRM、ERP、BI等企业管理信息系统，并通过与Oracle公司的合作实施了企业服务总线系统项目;通过主数据管理系统可以将各个信息系统有机链接，既减少人工重复工作，又有效避免匹配错误，大大提高工作效率。公司在管理模式上的数字化实践，大幅降低了管理运营的时间、人力和资金成本，为下一轮科技环境下的企业发展奠定了基础。
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总结与展望
通过十年的探索与实践，公司基本实现了“从茶园到茶杯”的全产业链标准化布局，创造性的寻得一条标准化、规模化、数字化的科学做茶路径，一定程度推动了中国茶行业的现代化进程，但这只是中国茶数字化转型过程中的一小步，要实现茶产业向数字经济的转型发展，还需要以全产业链的视角，借助数字化顶层设计，进行全渠道、全方位的数字化改造和转型升级。
茶企、政府和有关部门之间要建立联动机制，共同推进整个产业链的数字化转型。一方面，可尝试构建茶叶大数据服务平台，推进茶叶产供销数据的进一步整合，实现茶叶生产和经营管理领域的信息化升级转型，同时借助于信息链实现对茶产业供应链的改造和重构，加快推进茶产业结构的数字化转型升级，让资源得到更为优化的配置;另一方面，充分利用“互联网+”、物联网、大数据等数字技术，拓展茶产业的休闲、文化等功能，推动茶产业与乡村旅游、休闲民宿、茶文化、电子商务、新零售等产业的深度融合，促进茶产业、茶科技、茶文化的融合发展。
周成伟
北京小罐茶业有限公司工业装备部技术研发总监，特聘设备开发专家。第十四届IDC颠覆者奖获得者(获奖项目)，AI技术引入茶叶加工行业开拓者;小茶饼系列裹纸-饼-码项目开创者。拥有实用新型发明专利6项。
具体内容详见《中国茶叶加工》杂志，2022年第3期文章《数字化茶厂的探索与启示——以小罐茶为例》，页码：73-77，作者：周成伟，吴学进，芦坤，何文龙，房经川。
来源：中国茶叶加工
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