ХВП: ново десетилетие, нови предизвикателства, нови решения

През 2020 г. глобалната хранително-вкусова индустрия се оказва не само на прага на ново десетилетие, но и в центъра на нова технологична и пазарна парадигма, наложена от непрекъснато променящите се клиентски изисквания. Предприятията по цялата верига на доставките в сектора – от производителите до търговците, са изправени пред множество модерни предизвикателства, свързани с постоянен стремеж към повишаване на ефективността, увеличаване на производствения капацитет, оптимизиране на оперативните разходи, редуциране на отпадъците и загубите на ресурси. Водещи остават и непреходните тенденции към подобряване качеството и безопасността на продукцията, които година след година запазват ангажимента към съответствие с най-актуалните и стриктни нормативни разпоредби в сферата на храните. Не на последно място, сериозно изпитание пред устойчивостта и гъвкавостта на хранително-вкусовата индустрия се оказва и пандемията от COVID-19, която налага безпрецедентни промени в моделите на търсене и предлагане в бранша.

Компаниите в отрасъла са длъжни да бъдат в крак и с бурните темпове на повсеместната дигитализация, за да запазят позициите си и да останат конкурентни на един свръхдинамичен пазар. Четвъртата индустриална революция не просто изисква, но и предлага нови решения на тези комплексни предизвикателства. Високотехнологичните средства за автоматизация, роботизираните системи за приложения в ХВП и иновациите от последно поколение като Internet of Things, Big Data и изкуственият интелект, са само част от инструментите на Industry 4.0, които дефинират облика на умните фабрики от бъдещето в този сегмент. Българските производители на храни и напитки, както и на техника, машини и оборудване за сектора, устойчиво следват глобалните насоки в развитието на технологиите в тази сфера.

Бум на дигиталните решения

Усъвършенстваните сензорни технологии и интелигентни устройства и системи намират множество приложения в модерната хранително-вкусова промишленост. Те могат да бъдат внедрени на практика във всеки етап по веригата на доставките и да бъдат използвани за събиране, анализ и обмен на цифрова информация за целите на различни стратегии по повишаване ефективността, степента на автономност и гъвкавостта на производството.
Все повече селскостопански предприятия, които се намират в основата на производствената пирамида в сектора, използват цифрови технологии за наблюдение на полевите и екологичните условия, по-ефективен контрол на вредителите, планиране на земеделските дейности и събирането на реколтата, за да осигурят по-големи добиви и по-качествени култури. Съоръженията за складиране на хранителни продукти непрекъснато се оборудват с дигитални решения за мониторинг на температурата, влажността и други параметри на микроклимата с цел да поддържат оптимални условия на съхранение, да намалят брака и да оптимизират безопасността и качеството на стоките и суровините.

Преработвателните предприятия и фирмите от опаковъчния сегмент също все по-често се възползват от предимствата на Четвъртата индустриална революция и иновации като IoT, роботика и машинно зрение, за да управляват по-ефикасно технологичните си процеси и операции. Дистрибуторите автоматизират дейностите по складиране и проследяване с цел да опростят и улеснят инвентаризацията и да осигурят по-гладка организация на работните задачи. Търговците пък залагат на виртуални платформи за разчитане и прогнозиране на клиентските предпочитания в реално време и незабавно адаптиране на продуктовите си оферти към водещите тенденции в търсенето.

Всички тези възможности се обединяват от нови комуникационни концепции като Industrial Internet of Things (IIoT), които позволяват огромните обеми данни, събирани във всяка точка от веригата на стойността в ХВП, да бъдат консолидирани, съхранявани и обработвани с цел получаване на цялостен и интегриран дигитален обмен на информация от фермата до вилицата.

Възможности за преработвателния сектор

Макар само преди няколко десетилетия интегрирането на цялата верига на доставките в производството на храни и напитки да изглеждаше твърде футуристично и почти непостижимо, дигиталната революция на информацията днес прави този процес лесен, безпроблемен и дори стандартен за съвременните производства в отрасъла. Данните, събирани от интелигентните сензори, устройства и машини, носят множество ползи по посока оптимизиране на технологичните и бизнес операции. Те правят възможни иновативни приложения, като самодиагностиката, самообучението и прогнозната поддръжка на оборудването, и непрекъснато повишават степента на автономност на производствените линии.

Обединяването на отделните полеви единици в свързани кибер-физични системи, способни да комуникират помежду си, позволява генерирането на гигантски информационни масиви с потенциал за мащабен анализ и подобряване ефективността на ниво предприятие. Независимо дали данните се обработват локално или отдалечено посредством връзка с MES/МОМ система за управление на производството и оперативен мениджмънт, ERP или пък SCADA платформа, партида по партида или непрекъснато в реално време – те се превръщат в база за информирани, интелигентни и автономни решения на производствените системи.

Сред най-популярните цифрови решения за преработвателния сектор са т. нар. дигитални сортери и системите за автоматизирана визуална инспекция, способни да инспектират и сортират съответните изделия, да премахват дефектни продукти или чужди обекти от транспортната линия – без нужда от човешка намеса. Тези иновативни системи разчитат на последните достижения в машинното зрение и измервателната техника и могат да откриват несъответствия в цвета, размера, формата, текстурата и ориентацията на обекта, да изследват структурните му характеристики и дори химичния му състав – в зависимост от интегрираните в системата сензори и входящи устройства (камери, измервателни прибори и т. н.), както и от възможностите на софтуера за управление. Освен с голяма процесорна мощ и висока резолюция на средствата за заснемане и обработка на изображения, тези системи могат да разполагат и с комплексни алгоритми с изкуствен интелект, както и с инструменти за усъвършенстван анализ на данни, с чиято помощ да генерират детайлни доклади за процесите на сортиране и инспекция в реално време.

Дигиталните сортери за сурови материали във входната точка на производствената линия например могат да изследват качеството на постъпващите суровини, както и да разграничават продуктите от различни източници. На база тази информация преработващото предприятие може да разработи различни схеми за заплащане на отделните доставчици според качеството на продукта.

Една цифрова сортираща система, инсталирана на изходната точка на даден преработвателен процес, позволява събиране на детайлни данни за процеса с възможности за самодиагностика, самооптимизация и прогнозен мониторинг на интелигентното оборудване, интегрирано в технологичната линия. Функциите за превантивна поддръжка могат да задействат изпращането на известие към оператор при потенциален или настъпил проблем в системата, както и при индикации, че даден компонент е претърпял повреда или наближава края на експлоатационния си живот.

Внедряването на дигитална система за инспекция в края на преработващия цикъл, непосредствено преди опаковане, може да гарантира, че готовият продукт или изделие не съдържа замърсители или вредни вещества. Една такава система позволява събиране на големи количества данни за различни характеристики на продукта или партидата и използването им за последваща оптимизация на качеството и безопасността. При наличието на множество цифрови сортери и платформи за машинно зрение на територията на една преработвателна фабрика, събраните данни могат да бъдат консолидирани, сравнявани и обработвани комплексно с цел мащабно и цялостно подобряване на ефективността.

Роботика за приложения в ХВП

Предприятията за производство и преработка на хранителни продукти залагат на разходно-ефективни средства за автоматизация, чрез които да увеличат капацитета си. Ръчният труд в сегмента е класическа, но все по-остаряла концепция, която отстъпва място на роботизираните системи, проектирани специално за производствата на храни и напитки. Индустриалните роботи притежават потенциал коренно да трансформират процеси като манипулиране със сурови продукти и готови изделия, палетизиране и опаковане. Автоматизираните им варианти се отличават с изключително висока скорост и прецизност, елиминирайки риска за човека от изпълнението на опасни за здравето му задачи като рязане и кълцане или дейности с голяма повторяемост. Ето защо през последните години броят на внедрените в ХВП роботи непрекъснато нараства, а заедно с това и приложенията им. Сред най-популярните са pick-and-place операциите и роботизираното пакетиране.

Промишлени роботи се използват във всички етапи от веригата на стойността в хранително-вкусовия сектор – от засяването, поливането и събирането на реколтата до широк набор от преработващи процеси във фабриките. Роботизираните системи намират приложения в месо- и млекопреработката, сладкарския отрасъл, обработката на плодове и зеленчуци, производството, дозирането и пълненето на хранителни продукти и напитки, затварянето, етикетирането и др. Роботизирано оборудване се внедрява и в почистването, изброяването, позиционирането на изделия върху транспортни линии и т. н.

Освен високоефективни, бързи и прецизни, роботите за хранително-вкусовия отрасъл трябва да бъдат и със специален хигиенен дизайн, който позволява безопасната им работа в досег с хранителни продукти и напитки. Той предполага неръждаеми и незадържащи замърсявания повърхности, специални високотехнологични уплътнения и материали, позволяващи дезинфекция, стерилизация и измиване с различни химикали, пара, гореща вода и вода под високо налягане.

Трансформация на пазара на оборудване

Актуално проучване на Transparency Market Research прогнозира, че глобалният пазар на оборудване за преработка и производство на храни и напитки ще нараства с устойчиви темпове и комбиниран годишен темп на растеж от около 5% до 2027 г. Сред основните фактори, стимулиращи този ръст според експертите, са непрекъснато увеличаващата се консумация на преработени храни и напитки, глобализацията, урбанизацията, както и нарастването на доходите в редица потребителски групи.

Сред най-търсените продуктови сегменти през последните години, според данните от доклада, са: оборудване за топлинна преработка и редуциране, хомогенизатори и блендери, загряващи и охлаждащи системи, почистващи инсталации, ферментатори, сортировъчно оборудване и т. н.

Според изследване на маркетинговата агенция Research And Markets глобалният пазар на оборудване за преработка на хранителни продукти ще достигне близо 92 млрд. щатски долара до 2025 г. Що се отнася до режимите на управление – полуавтоматичните и изцяло автоматизираните машини и системи са най-търсени от производителите на храни и напитки през последните години, като тази тенденция се очаква да се запази устойчива и до 2027 г. Нараства пазарният дял на оборудването с интелигентни функции за управление, отдалечен мониторинг и контрол, самодиагностика и прогнозна поддръжка.

Ключови тенденции

Сред водещите тенденции, дефиниращи развитието на пазара на машини и системи за хранително-вкусовата промишленост в началото на третото десетилетие на 21 в. са нарастващият фокус върху сигурността и безопасността на храните и напитките, както и все по-стриктните регулации върху индустрията на национално, регионално и световно ниво.

Потребителите на оборудване за ХВП очакват от производителите все по-високотехнологични и автоматизирани оферти с превес на цялостните и свързани решения за производствени линии пред единичните, самостоятелни уреди, устройства и машини. Модерните производства в сектора изискват възможности за бърза и лесна интеграция на оборудването с MES и ERP системите, събиране и обработка на данни за технологичните и бизнес процеси. Роботиката и автоматизацията се допълват от усъвършенствани софтуерни платформи за улеснено управление и качествен контрол на производството, а визуалната инспекция става изяло автоматизирана с помощта на най-съвременните решения за машинно зрение. Наред с новите приложения, опосредствани от навлизането на Industry 4.0 в сектора, нараства и броят на новите продукти, разработени благодарение на повишената ефективност и функционалност на модерното оборудване за ХВП. Възникват и нови бизнес модели като следпродажбено обслужване, както и използване на машини и оборудване по схемата “като услуга” (equipment-as-a-service), при които вместо да закупуват съответната техника за производство и преработка на храни и напитки, предприятията могат само да я използват според моментните си потребности.

Друга водеща тенденция, определяща развитието на технологиите в сектора, е стремежът към повишаване на устойчивостта и екологичната пригодност на ХВП. Особено отчетлива е тази тенденция в опаковъчния сегмент. Пластмасите като полиетилен (PE), полиетилен терефталат (PET) и полиетилен с висока плътност (HDPE) остават основните опаковъчни материали, използвани в световен мащаб за изключително широк набор от опаковки и приложения. Крайните потребители обаче все по-масово търсят рециклируеми и биоразградими опаковъчни решения, което драстично увеличава търсенето на продукти с такива опаковки.

За допълнителна ефективност и прозрачност на процесите в отрасъла способстват технологични иновации като печатните радиочестотни чипове например. Умните и IoT-базирани устройства създават условия за изграждане на свързани, мащабни и интелигентни производствени мрежи, които функционират все по-независимо от човека. Те позволяват пренасочването на ценен човешки ресурс от тежките, времеемки и повторяеми производствени и преработвателни операции към по-стратегически дейности като прогнозиране и планиране.

Сред най-търсените професионални компетенции у кадрите в сектора са уменията за работа със софтуер за управление, за програмиране на индустриални роботи и високоавтоматизирани системи, както и за работа с дигитални системи и машини с функции за интелигентно управление.

Самото оборудване за производство, преработка и пакетиране на храни и напитки става все по-гъвкаво и свързано и позволява интеграция с електронната търговия, която се отличава с непрекъснато нарастваща популярност. Освен като безопасен в настоящата пандемична ситуация вариант за поръчка и закупуване на хранителни стоки, този бизнес модел се доказва и като много по-лесен и удобен за масовия потребител. Той дава възможност за задълбочено изучаване на предлагания продуктов асортимент и предимствата на отделните марки и изделия.

Производителите на машини и оборудване за ХВП пък са изправени пред предизвикателството да разработват и предлагат все повече модулни конфигурации на продуктите си, които да обезпечават огромното разнообразие в потребителското търсене и гигантските продуктови асортименти на глобалните брандове. Тази модуларизация е съпътствана от процес на все по-стриктна стандартизация на системните компоненти, която да разшири приложната им област, както и от значителни иновации в дизайна.

С увеличаването на търсенето на персонализирани изделия и въвеждането на режими на производство в единични партиди проектантите на машини и системи за хранително-вкусовата промишленост срещат и друго предизвикателство. Те трябва да осигурят решения за повишаване на ефективността и производителността до такава степен, че дори производството на единични и персонализирани продукти да излиза рентабилно на предприятията. Все по-търсени стават интегрираните концепции, които включват разработката не само на нови модели машини и системи, но и на съответните платформи и технологии за управлението им, на нови инженерни материали за оптимизиране на експлоатационния цикъл на оборудването, както и на решения за следпродажбено обслужване.