Промышленные производители продуктов питания должны автоматизировать свои производственные процессы чтобы сокращать издержки — высококонкурентные розничные продавцы постоянно стремятся снизить цены, при этом повышаются стоимость сырья и тарифы на коммунальные услуги — в таких условиях многие задумываются об автоматизации. Мы решили подробнее рассмотреть это сложное для пищевой отрасли предприятие.
Автоматизация производства продуктов питания может принести много преимуществ. Возможность воспроизвести внешний вид и качество продукта с минимальным использованием ингредиентов не только повышает эффективность линии, что приводит к получению прибыли, но также потенциально может увеличить продажи. В то же время улучшение отслеживания цепочки использования ингредиентов обеспечит дополнительное преимущество повышения безопасности пищевых продуктов. Все это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, так почему же пищевая промышленность так сильно отстает в роботизации и автоматизации от других крупных производителей, таких как автомобилестроение и фармацевтическая промышленность?
Проблемы в автоматизации пищевого производства
Проблемы, с которыми сталкивается большая часть производителей в пищевой промышленности, заключается в том, что автоматизация линий здесь не то же самое, что автоматизация линий в автомобильной или фармацевтической промышленности, из которых возникла подавляющая часть автоматизации. В этих отраслях компоненты или продукты, как правило, однородны по форме, размеру, весу и текстуре, ими можно легко манипулировать искусственными манипуляторами и размещать именно там, где они требуются, быстро и без повреждений.
- Сложность укладки и упаковки. В пищевой промышленности процессы первичной упаковки — укладки продуктов питания в картонную коробку или обертку — сложны, поскольку многие основные продукты или ингредиенты продукта — будь то макароны, сосиски, помидоры, сыр или картофель — различаются по размеру, форме, качеству, весу и текстуре, что ставит перед роботизированными комплексами сложную задачу — автоматизировать процесс манипуляции с требуемой эффективностью и при этом поддерживать качество и целостность продукта.
- Высокие санитарные требования. Для автоматизации обработки сырых пищевых продуктов необходимы высокие стандарты санитарной обработки оборудования. Для этого должны использоваться легкодоступные компоненты, которые можно разобрать для очистки или промывки химикатами. Повторная сборка должна быть простой и быстрой, поскольку процесс очистки не обязательно должен происходить в конце смены — он может быть связан со сменой продукта, когда предыдущий продукт мог содержать аллергены, например, орехи или сельдерей.
- Скорость перезапуска линии. Возобновление производства имеет первостепенное значение, и комплектующие зачастую должны быть быстро очищены. Водонепроницаемость компонентов и повторная сборка оказались сложной задачей в пищевом секторе. IP67 является самым минимальным требованием в большинстве производственных условий пищевой промышленности, а после разборки оборудования для очистки этот показатель часто снижается. Кроме того, правильная и быстрая разборка и сборка компонентов оборудования может оказаться сложной задачей в условиях высокой текучести кадров, где обучение и переобучение персонала, скорее всего, будет постоянной проблемой.
- Качественный подбор оборудования. Оборудование также должно быть изготовлено из высококачественной нержавеющей стали и спроектировано таким образом, чтобы избежать микробиологических ловушек или застоя воды. Для достижения этой цели необходимо тщательно продумать каждый аспект конструкции машины; это относится и к выбору дополнительных компонентов, таких как двигатели и редукторы, которые часто имеют охлаждающие ребра или ребра жесткости, обеспечивающие идеальные места для роста бактериологических организмов.
- Гибкость производственных линий. Потребитель хочет выбора, смены упаковки, ингредиентов, веса. Проблема в том, что автоматизация обычно означает стандартизацию продукта, упаковки и внешнего вида. Я видел много проектов по автоматизации линий, которые потерпели крах из-за изменения формата упаковки или ингредиентов, что потребовало демонтажа дорогостоящего узла комплектации или укладки и замены его оператором из-за недостаточной гибкости оборудования, чтобы справиться с изменениями в размерах, ингредиентах или форматах упаковки.
Необходимо учитывать выбор пищевых масел и смазок для редукторов и систем смазки. Это влияет на возможность успешной автоматизации. Даже сегодня многие автоматизированные линии не отвечают некоторым из этих критериев, и часто спустя некоторое время, когда оборудование уже используется, обнаруживается, что есть застой воды или проблема с гигиеной, которую необходимо быстро устранить. Это подчеркивает, что некоторые автоматизированные процессы в пищевом секторе находятся в зачаточном состоянии.
Еще одним важным фактором, влияющим на решение автоматизировать или нет, является требование розничных продавцов продуктов питания к выбору продукции на полках магазинов. Потребители любят иметь выбор, а выбор — это постоянно меняющееся явление, которое резко контрастирует с подходом к автоматизации.
Предоставление выбора потребителю может означать запуск совершенно нового продукта или новый вид подачи продукта с использованием новых ингредиентов или процессов приготовления, или просто альтернативные форматы упаковки в виде размера, веса, ингредиентов или формы, или даже повторный запуск существующего продукта в другой упаковке, чтобы обеспечить возможность переработки упаковки для более экологически озабоченных потребителей.
Гибкость возможностей играет фундаментальную роль в любом бизнес-решении о том, следует ли автоматизировать основную часть процесса или нет. Там, где этот процесс не сложен или не требует гибкости, пищевая промышленность полностью автоматизируется. Хорошим примером этого является молочная промышленность, где уже давно применяются процессы обезжиривания, пастеризации, гомогенизации и даже розлива в бутылки стандартного формата. То же самое можно сказать и о пивоваренной, да и любой разливной промышленности в целом.
Участки для автоматизации на пищевых производствах
Для большей части пищевой промышленности автоматизация в значительной степени означает сосредоточение внимания на концах участка первичной упаковки, либо на участках загрузки сырья и подготовки, либо на участке вторичной упаковки.
Автоматизация участков подготовки сырья и ингредиентов обычно нацелена на увеличение производительности. Обычно по мере роста организации и увеличения потребности в мощностях, в зонах подготовки происходит переход от процессов периодического производства к непрерывному потоку подготовленных ингредиентов. Процесс с непрерывным потоком не будет значительным технологическим прорывом по сравнению с испытанными методами периодической обработки, поскольку важно сохранить тот же вкус и текстуру, что и при периодическом методе.
Попутно может возникнуть некоторая экономия человеческого труда, связанная с новым непрерывным потоком, вместе с модернизацией технологической зоны, но большая часть инвестиций обычно направлена на увеличение производительности с помощью аналогичной проверенной технологии.
В то же время, основное внимание может быть уделено вторичной упаковке. На этом этапе продукт уже аккуратно упакован в коробки, и с ним гораздо легче работать с помощью автоматизации. В последнее время, с появлением роботов-комплектовщиков, автоматической паллетизации и отгрузки, автоматизация в этой области получила огромный размах в пищевом секторе. Такой тип автоматизации является обычным — продукты питания теперь упаковываются и попадают в среду с низким уровнем риска — низкий риск — это гораздо меньше возможностей для загрязнения внешними инородными телами или организмами. Стандартная технология автоматизации, используемая в любой отрасли, может быть выгодно использована здесь — не так важно, что робот окрашен или не сделан из нержавеющей стали, или что масло внутри машины не является пищевым.
Стандартные промышленные роботы используются в процессе вторичной упаковки как норма и применяются на автоматизированных складских комплексах и при погрузке в доки. Из этого видно, что пищевая промышленность готова внедрять технологии везде, где это безопасно и практично.
