CN103430117B - 饮料生产的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

在此提供了一种调节多成分饮料的配方的方法，这种多成分饮料包括一种饮料属性轮廓，该方法包括：提供该饮料的第一成分和第二成分，每一成分具有一种成分属性轮廓；将该第一成分和第二成分以一个所希望的比率供给一个饮料配方区，并且将该第一成分和第二成分混合在一起以提供该饮料或该饮料的一种前体从而产生一种目标饮料属性轮廓；响应于至少一种成分属性轮廓的改变或预计的改变，将关于该属性改变的信息供给一个数据处理装置，并且关于该改变而计算出对该比率的一个调整以减少该饮料属性轮廓的一个或多个属性从该目标饮料属性轮廓的偏离。在此还提供一种生产系统。

Description

饮料生产的方法、装置和系统

本发明总体上涉及一种生产饮料的方法以及用于生产饮料的装置和系统。具体来说但非排他地，本发明涉及调节有待生产的一种多成分饮料的饮料属性轮廓。

每年会生产大量的饮料产品来满足消费者需求。传统上，饮料制造商是依赖于往年的销售量来估计来年所必需的量。然而，通过推测估计或者采用“经验法则”带来了使制造显著偏离目标或在目标外的风险。此外，这些技术不一定能够在最完全地利用原材料方面或者在维持具有例如口味、保存期限和成本等恒定成分属性轮廓（尽管产品的多种成分的供应存在变化）的产品方面来优化制造工艺。

饮料经常含有多种不同成分；例如，碳酸橙汁饮品可以由多种不同类型的成分掺混而成，这种掺混或组合决定了所得饮品的总体口味、质感和其他性质。因此，在消费者将不会辨识出最终产品的差异的程度上维持饮料成分的性质仍然是饮料生产的一个重要方面。

消费者需求和价格敏感性也是饮料生产中要考虑的重要方面。所生产饮料的量应当足以在消费者承受的价格下满足消费者需求。

现有和已知的饮料生产方法的一些难题和问题可能是由于在指定现场做出重要决策的本地专家的数量少（三位到四位），这些决策可能有时是保守的并且是基于高度的假设和不确定性。这些专家可能依赖于经验和经验法则，读者会认识到经验和经验法则可能并不总是一致地应用工艺的准确方法。这些技术和程序经常在能够在多个决策制定方之间共享的关键数据的低数据量方面受到限制。

因此，希望提供一种机制来将消费者需求与制造供应相联系，同时增强生产工艺的效率，使得原材料的浪费减到最少并且饮料属性轮廓的一致性得到调节和维持。

根据第一方面，本发明涵盖一种生产多成分饮料的方法，该多成分饮料包括一种饮料属性轮廓，该方法包括：提供该饮料的第一成分和第二成分，每一成分具有一种成分属性轮廓；将该第一成分和该第二成分以一个所希望的比率供给一个饮料配方区并且将该第一成分和该第二成分混合在一起以提供该饮料或该饮料的一种前体从而产生一种目标饮料属性轮廓；响应于至少一种成分属性轮廓的改变或预计的改变，将关于该属性改变的信息供给一个数据处理装置并且关于该改变而计算出对该比率的一个调整以减少该饮料属性轮廓的一个或多个属性从该目标饮料属性轮廓的偏离。

该饮料的属性轮廓可以被视为该饮料的固有特性。属性轮廓与饮料的性质有关。类似地，成分属性轮廓与饮料成分的特性和性质有关。例如，饮料的年份可以视为可量化的属性数据。当然，可量化的属性数据可以由关于饮料的其他信息构成。

该饮料属性轮廓或该至少一种成分属性轮廓可以选自以下各项：一种特定成分的运送和储存的成本、一种特定成分的成本、一种特定成分的品质、消费者对一种特定成分的需求、一种特定成分的可获得的供应、以及处理/掺混的成本。例如，当一种特定成分的运送和储存成本高时，可能优选采用一种替代成分，该替代成分例如展现与原始成分相似或相同的特性但具有更低的相关成本。总过程的成本可以用此方法减少，进而优化生产饮料的方法。类似地，例如当一种特定成分的品质或可获得的供应受到不利影响或者预计将在未来受到不利影响时，该方法涉及如下步骤：调整这些成分的比率以抵消这个改变或预计的改变，以便减少饮料属性轮廓从现有饮料属性轮廓或目标饮料属性轮廓的偏离。

任选地或另外地，该饮料属性轮廓或该至少一种成分属性轮廓可以选自以下各项：饮料的白利糖度水平、饮料的香味浓度、饮料的酸浓度、饮料的颜色、饮料的口味、饮料的质感、碳酸水成分的量、以及饮料的水的碳酸化水平。希望调节饮料的这些物理性质，并且这可以通过将关于对系统的任何属性轮廓改变或预计改变的信息供给例如一个数据库并且接着计算出如何最小化或减少该改变来实现。在一些情况中，可能无法用相似成分代替相似成分；在这种情况下，可以选择最接近地匹配于有待替代的成分的一种或多种必要属性的一种替代成分。

该饮料的一种成分可以被视为该饮料的一种特定类型的组份。在饮料是碳酸橙汁饮品的情况下，该成分可以例如是源自一个特定来源的橙提取物。在其他情况下，该成分可以是同一类型的组份但具有不同性质；例如，从两个不同地区取得并具有不同属性轮廓（例如口味和可获得性）的橙提取物。

该饮料可以选自：全谷物营养饮料、高果糖运动饮品、增味茶、增味咖啡、基于咖啡因的饮品、碳酸软饮品、基于坚果的饮品、基于奶制品的饮品、芒果汁、草莓汁、蔬菜汁、浆果汁、酒精饮料、葡萄酒、龙舌兰酒饮品、伏特加酒饮品、朗姆酒饮品以及格瓦斯（kvass）。

全谷物饮料提供许多有益的特性，包括降低胆固醇和减少肥胖和心脏病的风险。该全谷物饮料可以包括选自浓缩牛奶、盐、糖、汁和其他食品级产品中的配料。

该全谷物饮料可以包括至少一种选自以下各项的稳定剂：结冷胶、角叉菜胶、纤维素凝胶、纤维素胶、果胶、改性食物淀粉、琼脂、瓜尔胶、黄原胶、藻酸丙二醇酯、槐树豆胶、阿拉伯树胶，以及其组合。

可以通过在一个产品批次中分散全谷物面粉来制备全谷物饮料并使用蒸汽注入进行处理。蒸汽注入可以减少混合物的粘度以产生具有增强的稳定性的全谷物饮料，稳定性增强是因为它大体上是均质的。

典型的全谷物饮料组分可以如下组成：1杯粗燕麦粉、小麦粉或其他谷物粉；2杯水；1汤匙杏仁或坚果黄油；2汤匙蜂蜜汁或1汤匙柠檬汁；2根香蕉；1/3茶匙肉桂；1/3茶匙丁香粉；1/2茶匙纯香草精；以及1/4茶匙姜粉。为了得到最佳口味，可以将这些谷物整夜泡在水中、并且在第二天早晨与其余成分掺混在一起。

格瓦斯是用黑面包或普通裸麦面包制成的发酵饮料。在生产期间，密切监测它的发酵以确保酒精水平下降到针对非酒精饮料设定的限制之内，典型地，来自发酵的酒精含量小于1.2%。

一种成分的属性可能随着时间波动而出现增加或减少。例如，在该属性是一种特定成分的成本的情况下，该成本可以取决于例如季节、可获得性和需求等各种起作用的因素而增加或减小。

目标饮料属性轮廓可以被理解为是所希望的属性轮廓。它可以被视为在初始值方面为“理想”的属性轮廓。通过在系统中设定约束以便达到所希望的饮料属性轮廓可以获得最佳掺混。可以存在对于与目标饮料属性轮廓的偏离的不同接受程度；这可以例如在目标饮料属性轮廓值的+/-5%的范围内。

将了解，该比率的调整可以为“零”。例如，饮料可以由初始成分X、Y和Z组成。可以计算出一个调整，使得饮料的初始成分X被相似但不相同的成分Q替换，该成分具有与初始成分X极为相似的属性轮廓。然而，饮料的这些成分之间的比率可能不改变，因为成分X可以按相同的量被成分Q替代，这样使得成分X、Y和Z的比率与成分Q、Y和Z的比率相同。在这种情况下，这种比率改变将被计算为“零”；然而，在以维持一致的饮料属性轮廓为目的而已经交换了饮料的成分的意义上，饮料仍已经被调整。

关于该至少一种成分属性轮廓所获取的信息可以涉及通过感觉属性收集的消费者情报。可以测量化学属性和物理属性二者。例如，可以用一个折射计测量白利糖度，并且可以使用气相色谱法来检测例如橙提取物香味等属性。

一个或多个实施例解决的问题是如何在当前可获得的成分供应下使掺混物的口味和品质最佳。希望的是在不损害饮料的品质和口味的情况下替换成分或改变掺混比率。一个或多个实施例实现了长期规划的解决方案以及考虑多种种成分的新来源和供应商并同时维持饮料产品一致性的灵活性。这可以依靠例如预测的未来农作物属性。

读者将容易了解，在此描述的这些实施例以及其变体所涵盖的许多其他属性也是适用的。

在一个或多个实施例中，原材料和物理特性、成本以及其他属性可以输入到收入分析软件中，该收入分析软件可以处理该信息并提供预测性建模记分。可以使用这个记分，通过购买具有可识别并且可测量的属性的原材料来优化该过程。可以记录如此购买的原材料，并且可以将它们对应的测得的成分属性轮廓馈送到一个数据库中。可以基于各种潜在情景来进行各种计算，并且接着可以基于目标饮料属性轮廓而选择/组合这些材料；例如具有某一品质或特定成本的饮料。

可以将这些成分属性轮廓手动地输入到一个数据库中，或者这可以是一个自动程序。该数据库可以是存储了该信息的电子数据表的形式。

并非像饮料生产中的重要决策是由少数专家作出那样，根据本发明方法的一个或多个实施例实现了在关键决策中涉及的总管理者的跨职能决策制定过程。为此，可以基于数据驱动型决策，在非常详细的水平上执行稳健的规划。还存在增强的可见性，使得关键数据在相关各方之间是共用的，因而可以作出适当并且有通识的决策。

经常的情况是，主要决策可以是基于经验，但是微小决策并不总是遵循这个规则，并且因此可能作出低于最佳的决策。例如，情况可能是一种饮料的成分的95%被以最有效的方式利用，但其余5%可能由于推测估计而是不可用的。本发明方法的一个或多个实施例允许在以下意义上进行优化：大体上最终的5%也将被以最有效的方式利用，原因在于供给数据库的关于成分属性和预期成分属性的信息。其结果是，提供了一种决策支持能力。

根据该方法的一个或多个实施例实现了基础设施规划，其效果是快速辨识一种成分的属性改变或者在此改变之前进行预测，使得与必须对突然的改变（例如一种特定成分不再可获得的现实）作出反应相比，更有效地管理作业的后勤变为可能。相比之下，根据本发明方法的一个或多个实施例认识到，可能存在特定成分供应的短缺，并且调整成分比率以考虑此改变而不必带来一种全新产品，而是可以用最接近地类似于这些初始成分的属性轮廓的那些成分来代替饮料的成分，进而尽可能维持总体饮料属性轮廓。在另一个实例中，信息可以提供成分供应的增加，并且接着可以针对饮料的额外储存能力预先做出安排。

一种特定成分或其供应的可获得性的属性轮廓可能受到多种因素影响，这些因素包括生长的季节变化、自然灾害、进口/出口税的改变、以及该成分的运输改变。

根据该方法的一个或多个实施例因此提供了用来调节饮料产品的属性的方法。根据该方法的一个或多个实施例依赖于被供给数据库的信息，该信息可以被认为是比传统的需求预报更可靠的，因为该信息是从作为将最终购买最终产品的消费者这种形式的直接来源获取的、而不是完全基于可能造成误导性的往年销售数字的信息。

以此方式，成分供应可以与消费者需求相联系，从而实现更快并且更准确的决策，同时优化了收益和增长。可以说，该方法使涉及初始饮料成分到最终饮料产品的多种决策同步并且将其优化。以此方式，可以将正确的产品在正确的时间以正确的量供应给正确的消费者。正确可以理解为意味着合适。

根据该方法的一个或多个实施例允许优化一种多成分饮料的属性而使得原材料的浪费最少。可以构成饮料成分的原材料，例如用来制作饮料的橙提取物，可以通过本发明方法来以正确的量进行选择，进而减少浪费。例如可以通过从消费者获取的信息连同关于成分可获得性的任何预测一起来确立正确的量。

该饮料可以包括来自至少两个不同来源的多种成分。这可以包括例如从不同地点取得的同一类型的橙提取物。当然，在一些情况下，来源对于所有成分而言可能是在同一地理位置，但这些成分可能源自不同类型的产品，例如不同类型的橙提取物。

该第一成分和第二成分在混合之前可以存放在分开的器皿中。通过保持这些成分在混合之前是分开的，可以增强对饮料的属性轮廓的调节。通过保持这些成分是分开的而使得可以在需要时选择适当量的成分，而使调整这些成分比率的步骤更容易。

这些器皿可以包括阀，用于允许这些成分受控地传递到饮料配方区。接着可以用受控方式以所希望的比率来混合这些成分从而提供准确的饮料组成。

根据本发明的一个或多个实施例因此允许通过以数据形式表示饮料成分属性的性质和特性来对饮料成分属性进行建模。

该方法可以进一步包括自动地调整所述比率以减少所述偏离。

比率的调整可以包括以所希望的比率用具有一种属性轮廓的第三成分来替代所述第一成分或所述第二成分，从而产生所述目标汁属性轮廓。

该方法可以进一步包括自动地辨识所述第三成分的可获得性并且依赖于所述可获得性而计算所述调整。

该饮料可以包括来自至少两个不同来源的多种成分。

为了减少该汁属性轮廓的一个或多个属性从该目标汁属性轮廓的偏离而进行的比率的调整可以相对于一个选定时间段来计算。该选定时间段可以是最长的可能时间段、当前改变与后续改变之间的时间段、一年中的一个季节或者任何其他时间段。

该方法可以包括响应于汁的充足的现有和预期库存水平而对该汁进行营销和促销的步骤。

该方法可以是一种计算机实施的方法，并且计算步骤可以由一个数据处理器来执行。

该汁的至少一种成分的属性可能随着时间波动。

利用成分信息可以有各种方式。例如，可以将特定饮料产品的数据输入到一个中央数据库中。该数据可以形成用于由已知的可获得成分生产一种饮料的优化规划或架构。可以连续地更新各种参数。以此方式，通过使用现有数据并且将该数据与新数据/信息组合从而可以产生新的或经修改的优化规划，来进行对该方法的优化。在这个实例中，该方法允许用户基于一个或多个先前的模型，而不是每次都依赖于一个完全新的模型。任选地，用户可以在有待生产的饮料或该饮料的成分的要求每次发生改变或预期的改变时，输入用于一个特定规划的数据。

另一种优化方式可以包括将所有信息输入到一个数据库中。接着，在新情景的情况下，优化模块可以检视接收到的信息、并且从该数据库获取任何漏失数据（鉴于先前已知的数据）、之后才运行优化序列。

关于成分属性的数据或信息应当不被简单地视为数据，而是实际成分和饮料的表示，并且通过在饮料成分和饮料的关键属性方面表示这些饮料成分和饮料，可以对一种模拟进行建模，用来优化由若干饮料成分进行的饮料掺混。

只要涉及到口味属性，对掺混饮料的优化便可以因此被视为对消费者在饮用该掺混饮料时体验到的实际感觉的优化，这种优化在电学或虚拟环境中发生。此外，还可以考虑例如成分饮料的可获得性等其他实际方面。

从分级的角度来看，掺混属于一种目标约束之内，例如对制造或对消费者而言的每单位体积的成本。

例如，可以同时考虑约束和属性。

一般还存在品质约束，它是随着这些属性的子集（例如，口味属性）而变。

另外，一个约束可以被视为一种属性的界限或者一个或多个属性的函数。

根据本发明的一个实施例，该方法是针对于调节具有目标饮料属性轮廓的饮料的配方。该属性轮廓可以被视为配方优化模型中的一个约束。任选地，该目标饮料属性轮廓可以经受一个最优先的约束，例如饮料掺混物的总成本。

这一个或多个约束可以包括品质和成分界限约束，对最终产品强加了品质和成分界限。属性界限位于这些约束内，例如影响口味的参数，包括白利糖度水平、酸-白利糖度比率、颜色、香味浓度和粘度。其他约束可以包括涉及到原材料来源的供应和需求约束。另外，能力约束在确定饮料的优化模型时也可以起到作用；即，多少掺混物可以被生产出以及多少掺混物可以在销售之前储存足够的时期。以此方式，后勤约束是优化模型的一个重要考虑。

例如在一种碳酸橙汁饮品中的糖含量与橙提取物含量之间可存在1:1的比率。

为了减少该饮料属性轮廓的一个或多个属性从目标饮料属性轮廓的偏离而进行的该比率的调整可以相对于一个选定时间段来计算。成分的属性轮廓可能随着时间改变；类似地，饮料的属性轮廓也可能随着时间改变。因此，在饮料是例如碳酸橙汁饮品的情况下，特定成分的属性轮廓按季节改变是可能的。更具体来说，橙提取物的价格或苦味可能按季节变化，并且对饮料的比率或掺混的调整可能是必要的，例如是为了将饮料的成本保持在一个可接受的范围内或低于某一阈值、或者为了保持苦味水平在不同季节是一致的。这些调整可能涉及完全替换一种或多种成分或者修改这些现有成分的比率。

该选定时间段可以是最长的可能时间段、当前改变与后续改变之间的时间段、一年中的一个季节或者对于所希望的产量来说可能适当的任何其他时间段。

根据该方法的一个或多个实施例可以包括响应于饮料的充足的现有和预期库存水平而对该饮料进行营销和促销的步骤。在供应与消费者需求之间存在直接联系。例如在特定成分的供应为短缺或预期将短缺的时期，不进行饮料产品的营销或促销可能是精明的，因为饮料产品的供应将受到影响并且在这些情况下可能无法满足消费者的需求。相反地，当关于成分属性所获取的信息表明供应将很容易得到时，对产品进行营销和促销进而增加产品的潜在销售可能是有益的，这种销售增加可以容易地通过成分的可获得性增加来满足。

在一个或多个实施例中，该方法可以是一种计算机实施的方法，并且该计算步骤可以由一个数据处理器来执行。

该方法允许以各种方式来利用成分信息。例如，将数据输入到一个中央数据库中，各种参数在该数据库中被连续地更新。以此方式，通过使用现有数据并且将该数据与新数据/信息组合从而可以产生新的优化规划，来进行对该方法的优化。因此该方法允许用户基于先前的模型，而不是每次都依赖于一个完全新的模型。

另一种优化方式可以包括将所有信息输入到一个数据库中。接着，在新情景的情况下，优化模块可以检视接收到的信息、并且从数据库获取任何漏失数据（鉴于先前已知的数据）、之后才运行该优化序列。

关于成分属性的数据或信息不仅是数据，而且还是饮料的这些物理属性的表示，并且通过在饮料的关键物理属性方面表示该饮料，可以对模拟进行建模，用来优化由若干饮料进行的掺混。

该方法可以是一种计算机实施的方法，并且该计算步骤可以由一个数据处理器执行。

根据第二方面，本发明提供一种用于调节多成分饮料属性的系统，该系统包括：用于储存该饮料的第一成分和第二成分的装置；一个饮料配方区，用于将该饮料的该第一成分和该第二成分以一个所希望的比率混合而有效地产生一种目标饮料属性轮廓，该第一成分和该第二成分各自具有一种成分属性轮廓，其中该系统包括数据处理装置，该数据处理装置是可操作的以便接收关于至少一种成分属性轮廓的改变或预计的改变的信息，并且响应于此，该数据处理装置是可操作的以便关于该改变而计算出对该比率的一个调整以减少该饮料属性轮廓的一个或多个属性从该目标饮料属性轮廓的偏离。

该系统可以进一步包括用于调整该饮料比率的装置。这些装置可以采取各种形式，只要它们可以满足调整该成分比率的既定目的即可。这些装置可以包括例如一个或多个泵和阀。

用于储存该第一成分和第二成分的该装置可以包括该系统中的多个分离的器皿。

该配方区可以包括该系统中的一个混合室。该混合室的大小可以取决于饮料的既定生产规模和速率。

根据第三方面，本发明提供一种对多成分饮料的生产进行建模的计算机可实施的方法，该方法包括：通过表明所述多成分饮料的一种物理属性轮廓的多个数据值来表示所述多成分饮料；通过表明所述多成分饮料的第一成分和第二成分的对应的物理属性的多个数据值来表示所述第一成分和第二成分；并且导出在所述第一成分与第二成分的所述物理属性的对应数据值之间的一种组合性关系，以便在所述多成分饮料属性轮廓的多个数据值的预定限制内产生一种组合的属性轮廓。

将物理属性或特性（例如饮料的影响口味感觉的属性）表示为数据值允许在电学或虚拟环境中对饮料的生产和配方进行建模和模拟。因此，在试行配方或制造一致性方面无需浪费例如饮料等自然资源。

这些属性可以是口味感觉属性。

该方法可以进一步包括对导出所述组合性关系施加一个约束。

该约束可以包括表示所述多成分饮料的成本的一个数据值或数据值范围。

该约束可以包括表示所述第一成分和/或第二成分的可获得的量的又一个数据值或数据值范围。

该约束可以包括表示有待生产的多成分饮料的量的又另一个数据值或数据值范围。

该组合性关系可以包括所述第一成分与所述第二成分的比率。

该方法可以进一步包括将从所述组合的属性轮廓导出的多个控制参数提供给一个多成分生产系统，用于以与所述组合性关系相对应的量来控制所述第一成分和第二成分到一个配方区的供应，以用于混合而形成所述多成分饮料。

还提供一种计算机程序，该计算机程序包括在数据处理装置中运行以实施在此限定的方法的多个计算机程序要素。

根据本发明的第四方面，考虑了使用例如上文所陈述并且根据所附的系统权利要求中任一项所述的系统来调一种多成分饮料的属性轮廓的用途。

现在将参见附图仅通过举例来更具体地描述本发明的各种实施例；在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的一种用于生产多成分饮料的系统的示意性表示；

图2是展示一个数据处理装置的部件的框图；

图3是展示一种调节具有饮料属性轮廓的多成分饮料的配方的系统的一个示意性总体工艺流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的优化程序的流程图；

图5是根据本发明的一个实施例的一个输入接口显示屏幕的图；

图6是根据本发明的一个实施例的一个输出接口显示屏幕的图；

图7是二维线性整数规划的图；并且

图8是一个内点方法模型的图形表示。r

首先参见图1，展示了用于生产具有饮料属性轮廓的多成分饮料的一种系统的示意图。大体上将系统标示为1。

系统1包括一个数据库27，用于存储关于在这些成分的可测量的性质或属性（包括白利糖度水平和橙提取物浓度）方面的消费者偏好的信息25。信息25还包括多个约束，这些约束包括多种特定成分的供应、需求和成本。系统1还包括三个饮料成分器皿3、5和7，这些器皿通到由混合室9构成的一个配方区中。器皿3、5和7以及混合室9对应地具备监测装置11、13、15和17。每一器皿3、5和7还对应地具备一个阀19、21和23，用于控制对应成分向混合室9的流动。

在所描述的实施例中，饮料成分器皿3、5和7以及混合室9是圆柱形的形状，这有助于混合和穿过其中的流动。

监测装置11、13、15和17监测对应的器皿3、5和7以及混合室9中的饮料成分和饮料配方的性质并且通过控制单元29将此信息供给数据库27。在这个实施例中，器皿3含有增甜碳酸水，器皿5含有液化的橙提取物A，并且器皿7含有液化的橙提取物B。对应成分和碳酸橙汁饮品的可测量的性质或属性包括例如白利糖度水平、橙提取物浓度以及酸度，可以对这些性质或属性进行监测。监测装置11、13、15和17一体地或远程地包括用于执行高效液相色谱法和气相色谱法的分析装置（未图示）。

对应于这些性质或属性的信息表示一种特定成分，例如一种碳酸橙汁饮品成分或一种碳酸橙汁饮品产品。以此方式，通过具有表示物理性质的数据值的一种配方可以表示一种物理掺混物。还可以监测或导出另外的属性，例如推出的饮料的体积、饮料的温度，进而更详细地限定该饮料。将物理物质表示为数据值允许在数据处理装置中对该物质进行建模。

关于消费者偏好所获取的信息25被供给数据库27，该信息包括优选白利糖度水平、酸浓度以及橙提取物浓度的口味属性。控制单元29可以包括例如图2中示意性展示的数据处理装置28。此处，以计算机系统的形式示出了数据处理装置28的一种说明性实现方式的示意性并且简化的表示。如图2所示，该计算机系统包括各种数据处理资源，例如连接到一个总线结构42上的处理器（CPU）40。例如只读存储器44和随机存取存储器46等另外的数据处理资源也连接到总线结构42。显示适配器48将一个具有显示屏幕52的显示装置50连接到总线结构42。

一个或多个用户输入装置适配器54将多个用户输入装置，包括键盘56和鼠标58，连接到总线结构42。还提供了用于连接打印机72的适配器60。提供媒体驱动适配器62用于将媒体驱动器，包括光盘驱动器64、软磁盘驱动器66和硬盘驱动器68，连接到总线结构42。提供一个网络接口70，进而提供处理资源接口装置，用于将该计算机系统连接到一个或多个网络或者连接到其他计算机系统。网络接口70在需要时可以包括局域网络适配器、调制解调器和/或ISDN终端适配器、或者串行或并行端口适配器等等。在此实施例中，网络接口70与图1的数据库27联通。

将了解，图2是计算机系统的一种可能实现方式的示意性表示。从以下对本发明的多个实施例的说明中将了解，可以实施本发明的计算机系统可以采取许多形式。例如，不同于计算机系统包括显示装置50和打印机72，计算机系统可以仅必要地包括一个处理单元、并且是其他计算机系统可访问的。

还展示了CD-ROM74和软磁盘76。涉及用于实施各种功能或传达信息的算法的一种计算机程序可以在例如一个或多个CD-ROM74和/或软磁盘76等媒体上供应并且接着存储在例如硬盘68上。可以由该计算机系统实施的程序也可以例如通过电信网络和/或因特网在电信媒体上供应、并且体现为电子信号。

数据处理器28被配置成用于存取消费者偏好信息25、并且基于消费者偏好而产生所希望的掺混配方的电子表示以作为目标饮料属性轮廓的数据值。该目标饮料属性轮廓是“理想”的轮廓，因为在这个实施例中它是在不考虑例如成分饮料的成本和可获得性等约束的情况下产生的。因此，该目标饮料属性轮廓是拥有基于消费者偏好信息25的所希望的特性的这种饮料的属性轮廓，在这种情况下，这些所希望的特性是该饮料掺混物的将决定它的口味和口感的所希望的性质。该目标饮料属性轮廓可以视为一个饮料品质指标，并且典型地，每一属性都可以具有一个范围的值。

数据处理器28进一步被配置成用于推断为实现具有满足该目标属性轮廓的属性轮廓的一个掺混配方所必要的多种饮料成分的比率（例如，糖与橙提取物含量的比率或者水与橙提取物含量的比率）。例如，用户可以提供多种汁成分，每一种含有独特的属性、使用限制（例如，饮料成分可获得性和时限）和成本。数据处理器28将同时考虑所有这些因素来确定如何匹配每一饮料成分，从而在整个生产周期中满足或超过目标属性轮廓而同时使成本最低。

因此，可以在推断出满足目标属性轮廓的饮料成分比率之后自动地控制饮料掺混物的配方。任选地，可以在显示屏幕52上向用户显示表示该比率的多个参数，并且用户用这些参数来配置控制单元29。该比率可以输入到控制单元29，该控制单元又操作多个阀19和21来将多种饮料成分以所希望的比率供给混合室9导管31的入口33。在混合室9中的混合是基于连续流反应器的原理而发生。通过基于从监测装置17反馈到控制单元29的读数而调整这些成分向混合室9的流动，可以实时地控制该碳酸橙汁饮品中的橙提取物、糖和碳酸水的量。这些成分被混合而产生一种满足该目标饮料属性轮廓的配方。

在这个实施例和其他实施例中，信息25还可以包括关于消费者偏好的信息以外的信息；例如，基于饮料成分属性、饮料成分可获得性和饮料的每种成分的成本的估计产品销售。这个信息可以被连续更新并输入到数据库27。控制单元29还从监测装置11、13、15接收关于每一成分的属性轮廓的当前信息（在混合发生之前）。控制单元29还从监测装置17接收关于经配制的饮料的属性轮廓的当前信息（在混合发生之后）。这些成分和碳酸橙汁饮品掺混物的属性轮廓的状态因此是通过监测装置11、13、15和17而得知。在一个任选的实施例中，将经更新的属性轮廓状态输入到数据处理装置28，该数据处理装置被配置成响应于经更新的状态而推断经更新的成分比率并且将该比率转发到控制单元29。控制单元29接着将控制信号发送到相关的阀19、21和/或23以调整成分向混合器9的流动。

在一种成分属性轮廓的改变或预计的改变（基于获取的信息25）之后，例如在液化的橙提取物A的可获得性减少之后，将该改变包括于信息25中并供给数据库27。数据处理器28存取数据库27中的信息25、并且确立该改变或预计的改变是否将导致从目标饮料属性轮廓的不可接受的偏离。如果识别到这种偏离，则数据处理器28推断如何通过产生一个更接近地得到目标饮料属性轮廓的经更新的成分比率来最佳地抵消该偏离。

数据处理器28可以确定由于糖的可获得性减少而可能发生偏离。在这种特定情况下，数据处理器算法产生对这个问题的解决方案；更具体来说是这些成分的经调整的比率/组合，它将使得由于液化的橙提取物A的可获得性减少而引起的偏离最小。在这个实施例中，数据处理器28计算出器皿5中的液化橙提取物A因相似的成分属性而可以用液化橙提取物B替代，进而使得目标饮料属性轮廓与当前饮料属性轮廓的偏离最小。

通过使用计算出的调整，操作者可以操纵该控制单元29，通过关闭属于器皿5的阀21并且打开属于器皿7的阀23来对混合室9中的配方组合做出所述调整。通过用液化橙提取物B有效地替代液化橙提取物A来作出该调整。当然，在其他实施例中，可以不完全地替代一种成分；而是可以改变特定成分的供应量。任选地，可以自动地作出该调整，因为用以修改被输入到混合室9的饮料成分比率的多个经更新的控制参数被发送到控制单元29。控制单元29接着可以将控制信号发送到阀19、21和23以调整成分的流动，从而并入来自器皿7的橙提取物B。

在所述这些调整之后，可以通过出口35从混合室9中提取由增甜碳酸水和液化橙提取物B形成的碳酸橙汁饮品的掺混物。

返回参见图2，典型地为RAM 46和HDD 68的存储器资源包括关于饮料的各种成分的信息；在本实例中，这些成分包括：成分i（增甜碳酸水），具有成分属性A；成分j（液化橙提取物A），具有成分属性B；以及成分k（液化橙提取物B），具有成分属性C。所生产的饮料的这些存储器资源（即，顾客偏好）还含有在以下方面的系统约束：品质约束，包括口味属性；以及运行约束，包括最少供应商购买量、卸载约束、最终供应要求、掺混约束、巴氏杀菌能力和安全库存限制。

存储器资源还典型地以指令和参数的形式存储计算机要素，用于配置数据处理装置28来从数据库27检索数据、处理该数据以推断将在混合室9中混合的多种饮料成分的比率，并且还从系统1接收实时属性数据以用于推断用于实现该掺混饮料的目标属性轮廓的多种饮料成分的比率。在这些计算机程序要素当中包括一个优化模块、一个输入接口模板和输出接口模板模块。

现在将参见图3来描述用于实施本发明的一个实施例的、调节一种多成分饮料属性轮廓的配方的系统的总体工艺流程。

该总体工艺以偏好信息80开始，该偏好信息初始地提供关于有待生产的饮料的感觉研究80a和体积预报数据80a。取决于体积和属性可获得性而对这些饮料成分的体积要求81和属性要求82进行分析。以所希望的量来分配各成分--橙提取物和水83。例如，如果橙提取物的资源在可获得性方面有限，则将有限的资源分配到一个特定市场来实现最佳情形可能是精明的。这可能例如涉及分配到一个特定市场或生产地区来使产品品质或总体收益最大化。对优化和掺混规划进行配方84。对饮料进行掺混、在必要时调整、储存以及运输85，这产生了将交付给消费者的最终饮料产品86。

参见图4，展示了根据本发明的一个实施例由数据处理装置28实施的优化程序的流程图。

在步骤500，用户将获取的成分属性信息/数据上载并且将优化规划参数输入到系统中；例如，通过手动输入。如图所示在步骤503将该数据保存到数据库505中，该数据库可以实施于HDD68或一个远程存储库上。Visual Basic应用程序（VBA）模块对照在这些VBA模块中设定的验证准则来验证用户的输入数据。图5中示出了一个输入接口显示屏幕的实例。该输入接口提供用于多种口味因素的品质界限的多个数据输入字段，这些口味因素包括白利糖度、酸比率和橙提取物浓度等。还在对应字段中表明了不同橙提取物的量。

这些成分或比率界限也是从这个输入显示画面进行控制的。用户可以调整掺混成分的比率，以便控制口味或满足在供应每种掺混物成分时所固有的运行和/或供应约束。例如，一种掺混物成分可能需要在一个特定时期中使用。因此，用户可以控制特定成分使用率来满足该运行约束，同时满足口味目标。还在对应字段中表明了在特定时间点需要的可获得的橙提取物A和B的量。这个要求确保了适当量的安全库存可供使用以满足口味和供应目标。另外，这个接口提供了如下能力：输入该分析周期的开始和结束日期、以及记录评注并且随时间跟踪先前执行的掺混规划（规划ID和修正ID）。

通过存取数据库505中的信息，在步骤507，VBA模块运行一个优化序列。该优化序列可以使用任何合适的优化例程来实施，例如内点方法（更多细节参见图7和图8）。例如，可以使用纽约Armonk的International Business Machines Inc^TM出售的Cplex优化软件来求解线性方程组。可以产生一个范围的可能解。这些可能解表示了对将使用的输入、将使用的资源和将制作的产品进行界定的掺混规划。在步骤509，该例程产生多个输出优化掺混参数。将产生的参数中继回到数据库505。如步骤511表明，VBA模块从数据库读取数据并且接着在一个输出显示屏幕上显示此信息。图6中展示了该输出显示屏幕的实例，示出了相关联成本，其中不同成分比率的每一种配方具有对应的属性值。

根据经优化的掺混参数的这个显示画面，用户可以选择在一个给定时期的所希望的饮料掺混。每一时期的每一种饮料成分的量或比率是表示用户限定的目标属性口味轮廓的最佳饮料掺混规划。这些量用来产生购买决策并且实施该掺混规划以满足消费者需求。选定的饮料掺混规划的这些参数可以自动地输入到控制单元29或者手动地输入。

在步骤513，还连续地监测数据库500。当数据库监测器检测到一个新上载的优化规划时，自动地起始步骤507的优化序列，以便在步骤509产生新的优化掺混参数。因此，例如，如果优化规划参数因为特定成分的可获得性变得不足而改变，则此信息将被保存到数据库505，并且可以接着以此为基础计算这些新的优化参数。根据经更新的优化参数，用户或操作者可以调整控制单元29的设定，以便根据这些新的经优化的掺混参数来生产饮料，和/或可以将这些新参数自动地输入到控制单元29。

现在参见图7和图8，分别描绘了一个二维线性整数规划以及一个内点方法模型的图形表示。更具体来说，图7示出了关于变量X(i)的母代松弛问题以及来自分支的前两个子问题。

目标函数801和多个约束803组合而形成一个数学程序。该解决方法优化了经受这些约束803的目标函数。在这个实施例中，使用分支限界算法来求解该数学程序。整数要求得到松弛，并且将该数学程序作为一个连续变量问题来求解。可以使用内点算法或梯度下降算法来求解这个松弛问题。基于目标函数的偏导数将一个变量选择为‘分支’，投影到相对于该变量的约束表面上。沿着一个分支，该分支变量被约束为小于或等于下一最低整数值805，而沿着另一分支，该分支变量被约束为大于或等于下一最高值（参见图7）。求解所得的子问题，直到找到服从所有约束和完整性要求的最佳解807。

如从图8可见，最佳可行解807是在这些界限内但是使目标函数801为最大的这个点。虽然，在最佳整数点807的右下方的整数点805在一些方面中可能提供更好的属性函数，但是这个整数点805落在设定的约束803界限之外并且因此无法被视为最佳解807。

在其他实施例中，可以使用分支切割算法，并且分支限界与分支切割这两种方法可以组合使用。

应理解，关于任一个实施例所描述的任何特征可以单独使用、或者与所描述的其他特征组合使用、并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用、或者以任何实施例的组合来使用。

只要所描述的本发明的实施例是使用一个软件控制式可编程处理装置而至少部分地可实施的，该可编程处理装置是例如通用处理器或专用处理器、数字信号处理器、微处理器或者其他处理装置、数据处理设备或计算机系统，则将了解，用于配置一个用来实施上文描述的方法、装置和系统的可编程装置、设备或系统从而实施上文描述的方法、装置和系统的计算机程序被视为本发明的一个方面。该计算机程序可以体现为任一合适类型的代码，例如源代码、目标代码、经编译代码、经解译代码、可执行代码、静态代码、动态代码以及类似代码。这些指令可以使用任何合适的高级、低级、面向对象、视觉、经编译和/或经解译的编程语言来实施，例如C、C++、Java、BASIC、Perl、Matlab、Pascal、Visual BASIC、JAVA、Active X、汇编语言、机器代码等等。本领域的普通技术人员将容易了解，术语“计算机”在它的最一般意义上涵盖了例如上文提到的可编程装置、以及数据处理装置和计算机系统。

合适地，以机器可读形式将计算机程序存储在一个载体媒体上，例如该载体媒体可以包括存储器、可装卸式或不可装卸式媒体、可擦除或不可擦除媒体、可写入或可再写入媒体、数字或模拟媒体、硬盘、软磁盘。压缩光盘只读存储器（CD-ROM）、可记录压缩光盘（CD-R）、可再写入压缩光盘（CD-RW）、光盘、磁性媒体、磁光媒体、可装卸式存储器卡或磁盘、各种类型的数字多功能光盘（DVD）、订户身份模块、磁带、以及盒带固态存储器。计算机程序可以从体现于通信媒体中的一个远程源供应，该通信媒体例如为电子信号、射频载波或光学载波。这种载体媒体也被视为本发明的方面。

如在此使用，术语“包括”、“包括了”、“包含”、“包含了”、“具有”、“具有了”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含情况。例如，包括一列要素的过程、方法、物品或设备并不是对此过程、方法、物品或设备必须列出的或是其固有的。此外，除非已明确指明为相反情况，否则“或”指代的是包含性的或、并非指代排他性的或。例如，以下任意一种情况都可以满足条件A或B：A为真（或存在）并且B为假（或不存在），A为假（或不存在）并且B为真（或存在），以及A与B均为真（或存在）。

另外，使用“一个/一种（a/an）”来描述本发明的要素和组成部分。这样做仅仅是为了方便并且给出本发明的一般意义。应当将此说明理解为包括一个或至少一个，并且单数形式也包括复数情况，除非明确指明是相反的情况。

本披露的范围包括在此明确地或隐含地披露的任何新颖特征或特征组合或者它们的任何一般化形式，无论是否与所要求的发明有关或者减轻本发明所解决的任何或所有问题。本申请人特此表明，在本申请或从中得到的任何此类其他申请的进程中可以对这些特征制定新的权利要求。具体来说，参见所附的权利要求书，从属权利要求的特征可以与独立权利要求的那些特征进行组合，并且对应的独立权利要求的特征可以用任何适当方式而不仅仅是以权利要求中列举的特定组合来进行组合。

Claims (22)

1.一种生产多成分饮料的方法，该多成分饮料包括一种饮料属性轮廓，该方法包括：提供该饮料的一种第一成分和一种第二成分，而每一成分具有一种成分属性轮廓，包括该成分的风味轮廓；将该第一成分以及该第二成分以一个所希望的比率供给一个饮料配方区并且将该第一成分与该第二成分混合在一起以提供该饮料或该饮料的一种前体从而产生一种目标饮料风味轮廓；响应于该第一成分和该第二成分中的至少一种成分的风味轮廓的一种改变或预计的改变，将关于该改变的信息供给一个数据处理装置；关于该改变而计算出对该比率的一个调整以减少该风味轮廓从该目标饮料风味轮廓的偏离；将该第一成分和该第二成分以该调整的比率供给该饮料配方区；并且将该第一成分与该第二成分混合在一起以提供包括饮料属性轮廓的多成分饮料。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述信息存储在一个数据库中并且将所述信息从所述数据库供给所述数据处理装置。

3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括监测该第一成分和该第二成分中的至少一种成分的风味轮廓。

4.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括监测该第一成分和该第二成分中的至少一种成分的风味轮廓，并且响应于该第一成分和该第二成分中的至少一种成分的风味轮廓的一种改变或预计的改变将关于所述改变的进一步的信息供给所述数据处理装置以用于计算所述调整。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中该第一成分和该第二成分在进行混合之前存放在分开的器皿中。

6.如权利要求5所述的方法，其中这些器皿包括多个阀，用于允许这些成分受控地传递到该饮料配方区。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中每一成分属性轮廓进一步包括有关以下各项的数据：一种特定成分的运送和储存的成本、一种特定成分的成本、一种特定成分的品质、消费者对一种特定成分的需求、一种特定成分的可获得的供应、以及处理/掺混的成本。

8.如权利要求1或2所述的方法，其中该饮料是选自以下各项：全谷物营养饮料、高果糖运动饮品、增味茶、增味咖啡、基于咖啡因的饮品、碳酸软饮品、基于坚果的饮品、基于奶制品的饮品、芒果汁、草莓汁、蔬菜汁、浆果汁、酒精饮料、葡萄酒、龙舌兰酒饮品、伏特加酒饮品、朗姆酒饮品、以及格瓦斯。

9.如权利要求8所述的方法，其中每一成分的风味轮廓包括有关以下各项的数据：每一成分的白利糖度水平、每一成分的香味浓度、每一成分的酸浓度、每一成分的颜色、每一成分的口味、每一成分的质感、碳酸水成分的量、以及水的碳酸化水平。

10.如权利要求1或2所述的方法，其中该方法是一种计算机实施的方法，并且该计算步骤是由一个数据处理器来执行的。

11.一种用于生产多成分饮料的系统，该多成分饮料包括一种饮料属性轮廓，该系统包括：用于储存该饮料的一种第一成分和一种第二成分的装置；一个饮料配方区，用于将该饮料的该第一成分和该第二成分以一个所希望的比率进行混合而有效地产生一种目标饮料风味轮廓，该第一成分和该第二成分各自具有一种成分属性轮廓，包括该成分的风味轮廓，其中该系统包括一个数据处理装置，该数据处理装置是可操作的以接收关于该第一成分和该第二成分中的至少一种成分的风味轮廓的一种改变或预计的改变的信息，并且响应于此，该数据处理装置是可操作的以便关于该改变而计算出对该比率的一个调整以减少该风味轮廓从该目标饮料风味轮廓的偏离；该系统将该第一成分和该第二成分以该调整的比率供给该饮料配方区，并且将该第一成分与该第二成分混合在一起以提供包括饮料属性轮廓的多成分饮料。

12.如权利要求11所述的系统，其中该饮料的至少一种成分的一种属性随着时间而波动。

13.如权利要求11或12所述的系统，进一步包括用于调整该饮料比率的装置。

14.如权利要求11或12所述的系统，其中用于储存该第一成分和该第二成分的该装置包括多个分离的器皿。

15.如权利要求11或12所述的系统，其中该配方区包括一个混合室。

16.如权利要求11或12所述的系统，进一步包括用于存储所述信息的一个数据库。

17.如权利要求11或12所述的系统，进一步包括至少一个监测装置，用于监测该第一成分和该第二成分各自的风味轮廓。

18.根据权利要求11到17中任一项所述的系统用于调节一种多成分饮料的风味轮廓的用途。

19.一种对多成分饮料的生产进行建模的计算机可实施的方法，该方法包括：通过表明所述多成分饮料的一种风味轮廓的多个数据值来表示所述多成分饮料；通过表明所述多成分饮料的第一成分和第二成分的对应的风味轮廓的多个数据值来表示所述第一成分和第二成分；导出在所述第一成分与所述第二成分的所述各个风味轮廓的对应数据值之间的一种组合性关系，以便在所述多成分饮料风味轮廓的多个数据值的预定限制内产生一种组合的风味轮廓；并且将从所述组合的风味轮廓导出的多个控制参数提供给一个多成分生产系统，用于以与所述组合性关系相对应的量来控制所述第一成分和所述第二成分到一个配方区的供应，以用于混合而形成所述多成分饮料。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述数据值进一步包括表示所述第一成分和/或所述第二成分的可获得的量的数据。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述数据值进一步包括表示有待生产的多成分饮料的量的数据。

22.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述组合性关系包括所述第一成分与所述第二成分的一个比率。