助企业摆脱“小米加步枪”

装备制造“三化”并行锻造食业硬实力

2021-11-29 08:43:14 中国食品报 160

本报记者 王 薇

  “食品装备行业应该是‘食品+装备+智能’,未来还要加入更多元素。要推进机械化、自动化和智能化‘三化’并行,打造食品装备制造业未来新优势。”在日前举办的中国食品科学技术学会食品装备与智能制造分会第四届理事会成立会暨食品机械设备的创新与智能化发展论坛上,来自科技界和产业界的代表如是表示。从原来的单机、半自动、半手工到今天的自动化、智能化,我国食品装备制造业历时20多年逐步壮大。

同步推进机械化、自动化和智能化

  “要关注机械化、自动化和智能化同步推进。从目前来看,食品领域有相当一部分还是靠手工操作,前端作业机械化程度差别大,因此要‘三化’并行,不能在智能化大潮下忽略了机械化。”新当选的食品装备与智能制造分会第四届理事会理事长、江苏大学食品物理加工研究院院长马海乐谈及我国食品装备发展时表示:“国内一些龙头食品加工企业在10年前就已基本实现了无人生产,但从整体来看,许多食品生产企业目前还处于‘小米加步枪’的状态。智能化应该是几个梯队的叠加,如果不能实现机械化、自动化,没有数字化做支撑,谈智能化只能是空中楼阁。”

  马海乐分析,经过多年的发展,我国食品装备业快速发展,主要表现为:一是单机整体化水平大幅提升。由于需求量大,技术标准化程度较高的液态食品制造装备和食品包装机械制造水平提升明显。同时,单机大型化趋势明显,如出现了两三层楼高的发酵罐、大型发酵床等。二是新技术应用成为装备创新的原动力。新技术的应用使得装备的性能越来越好。三是新业态的出现既为装备业的发展带来挑战,同时也成就了一大批装备企业。如中央厨房的加工装备,可以快速完成蔬菜加工中清洗、分拣、切断等工序;现在网上可以很方便地买到鸡蛋,同样得益于物流发展。在新业态中,食品的流通、生产、销售都与装备的支撑密不可分。四是智能化成为趋势。疫情后,随着对社交距离的要求及人口红利的逐渐消失,“机器代人”将成为必然。

  “食品装备行业应该是‘食品+装备+智能’,未来还要加入如物流等更多元素。因为服务食品产业,一定是全方位服务,其要素是多元化的。”在马海乐看来,要服务好食品产业,就要先找到阻碍行业发展的根本问题,帮助行业、企业解决好这些问题。“未来,要横向交叉,推动装备渗透式发展,而不只是研究装备的人在一起谈装备。”

  北京大森包装机械有限公司董事长杜克飞从自身实践经历入手分享了对国产装备创新升级的思考。“目前,我国食品装备制造业发展面临三大瓶颈:第一大瓶颈是品牌的稳定性和品牌溢价度不高,品牌的知名度和技术附加值亟待提升。技术上的‘代差’和光机电一体化人才的匮乏是我们面临的第二大瓶颈。”他谈到,如饮料行业和方便面行业的主要设备多从国外引进,无论是产品的合格率,还是设备的稳定性,总体相关不大,但短板在于光机电一体化人才的极度匮乏。“现在许多高校有机电一体化专业,但学生还是学机的就是学机的,学电的就是学电的,原因在于教育体系没有在根本上得到改变。”他还表示,第三个瓶颈在于整个供应链的核心部分,无论气动类还是电气类,由于使用寿命和稳定性的影响,总体上还依赖国外,需要跟踪国外生产线的技术指标。

带感知的机器人将成为生产线标配

  苏州澳昆智能机器人技术有限公司董事长李政德分析认为,近几年,国内智能制造特别是机器人这一领域有了突飞猛进的发展,但目前机器人还未能得到规模化的应用,原因在于智能化方面的差距。他举例说,目前集装箱装车是食品行业的“老大难”问题,随着人口红利的消失,用工短缺将会让装车工人出现“青黄不接”的现象。“机器人可以为数字化智能制造赋能。”李政德表示,机器人装备智能化,采用标准化、模块化、系列化的设计理念,将开拓更为广阔的天地。澳昆在这方面投入了大量的精力进行研究,在自动驾驶、环境感知、数学建模和在线监测方面做了很多扎实的工作。通过装备系统的研发,可以使仓储WMS和运维ERP系统无缝连接,解决物流装箱最后50米、100米的问题。

  “未来,带感知的机器人会成为生产线上的标配。如波士顿推出的视觉感知自动装车系统,值得进一步关注。”北京邮电大学自动化学院物流工程系主任翁迅分享了如何应用物联网技术保障食品供应链。翁迅介绍,值得关注的还有数字孪生技术,通过BIM系统做1:1建模,再用平台做数字孪生系统。采集数据后,在做生产线调整时,可以用数字孪生系统模拟判断生产计划安排的合理性。数字孪生还可以延伸到设备的虚拟调试。“绝大多数设备生产厂家都有一个很痛苦的经历,即现场安装调试,而数字孪生可以通过虚拟调试,缩短现场调试时间。”翁迅说。新当选的食品装备与智能制造分会第四届理事会秘书长、浙江大学生物系统工程与食品科学学院副院长刘东红也认为,数字孪生技术可以快速地为食品装备的开发、测试提供数字化平台,帮助装备企业更快、更高效、更可靠实现装备的开发,同时也可以实现工艺和装备之间的有机协调,可以把装备和工艺有机融合在一起,使装备更适应于生产的要求。

  在食品行业电商化的趋势中,如何让产品的生产效率更高?翁迅举例说,三只松鼠把干果这一休闲食品转换到了网络电商的销售模式,这就需要自动化物流系统,通过多层穿梭车将以往的“人找货”变为“货找人”。此外,在一些非常规的生产环境中,如冷冻食品需要在零下18度的低温环境下生产,这对作业人员而言具有挑战性。在这种情况下,如何用机器代替人就显得尤为重要。

  翁迅同时介绍了物联网技术是如何保障白酒产品供应。由于白酒行业的销售特点,许多企业开始关注产销之间的差异性。大多数企业不单单做单品的存储,而是针对经销商做同一个库内多种产品的拣选系统。从整托盘到整件都会有不同的处理方式,整件存储一方面对应的是小经销商,另一方面对应的是电商系统。如果在集货装车系统的基础上加配自动装车系统,搭载混合编码算法,就可以实现整个区域的无人化。

智能感知技术和决策系统在“卡脖子”

  “随着原辅材料、劳动力及运输成本的不断增加,食品装备业面临着巨大挑战,智能化是未来的必然趋势。要实现食品智能制造,就要在食品设计全过程中更多应用数字化设计技术。”刘东红分享了对食品数字化设计的观点。在刘东红看来,要实现食品数字化设计,就要从基础入手,要解决智能感知技术、智能决策系统在食品领域极度匮乏这一“卡脖子”问题。

  刘东红介绍,食品装备的数字化设计包括了从食品装备的动力学、运动学到静力学分析,实现装备的设计以及虚拟装备开发,目前已有一些通用仿真设计软件平台,但是还没有食品装备通用的设计基础和平台,国家“十三五”项目已着手于做食品装备设计优化及虚拟装备专业化一体化平台。

  “我国食品装备的水平还有待提高,主要是因为对加工过程的了解和掌握还不够。”刘东红表示,除了装备数字化设计,要做好食品装备、食品生产,还必须对复杂的食品加工系统进行深入的了解。

  “未来,杀菌技术和装备研究依然是食品加工领域的热点。”集美大学研究生处处长刘光明谈到,杀菌是食品加工过程中保证食品安全不可缺少的环节。近年来,各种杀菌装备,特别是冷杀菌技术和装备的研发,使得食品在保证杀菌、灭酶的前提下尽可能地保留原有的色泽和风味、营养价值,提升了食品质量。刘光明表示,食品杀菌装备的发展方向主要包括:装备的工作温度和压力可适应高温短时杀菌的工艺要求;充分提高传热效率,提高热能和水的利用率;杀菌过程实现温度、时间、加热、冷却、反压操作的自动控制;实现“一机多用”。

做好“三个对接”推动食品装备业发展

  食品装备与智能制造分会第三届理事会秘书长林亚玲表示,食品工业的快速发展,离不开机械设备这一强劲的“骨骼”支撑。在后疫情时代,食品机械设备等相关行业共同携手砥砺前行,弘扬企业家的工匠精神,充分发挥我国食品工业超大规模市场优势,大力推进食品和包装装备科技创新,提升产业链供应链现代化水平,加快关键核心技术研发,为打造食品和包装机械发展未来新优势而努力。

  中国食品科学技术学会第六届理事会副理事长兼秘书长邵薇谈到,我国食品工业的发展离不开食品装备的革新,无论是装备的自动化、节能化还是数智化,都将成为影响食品产业创新发展的关键因素。第四届食品装备与智能制造分会理事会的成立,顺应了整个食品工业和整个时代发展的需求,希望分会以科技革新助力产业升级。邵薇对分会提出“三个对接”要求:一是对接行业。产业创新,装备是关键,同样装备的创新必然依托行业,特别是以方便食品、酿造食品为代表的传统食品行业。希望食品装备与智能制造分会横向发展,对接方便食品、传统酿造、益生菌、特殊食品等多个行业,为行业发展提供更多强有力的支撑。二是对接科技。中国食品装备的发展走过了从完全引进、消化、吸收到自主创新的成长之路,如今更加需要依靠科技软实力来提升自身的硬实力。三是对接需求。随着我国“双碳”目标的提出,碳达峰、碳中和成为所有生产企业必须要跨越的门槛。同样,我国人口出生率的下降和老龄化程度的加深,带来了人工成本增加、用工招工难等一系列问题。“希望分会能从食品产业的实际需求出发,做好‘三个对接’,能够引领装备行业的发展和创新,为食品企业转型升级提供有力的硬件支持。”邵薇说。

 

《中国食品报》(2021年11月29日01版)

  (责编:韩松妍)

  

 

 


 

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