Тенденции в дигитализацията на ХВП

През последните години производствените компании в хранително-вкусовата промишленост са изправени пред сериозни предизвикателства във връзка с колебанията в търсенето и динамично променящата се култура на съвременния потребител. Наред с тези пазарни фактори се налагат и нови технологични парадигми, които изискват преосмисляне на производствените системи и възможностите им да взаимодействат с останалите елементи във веригите на стойността на предприятията.

Чрез внедряване на широка гама иновации в областта на информационните и комуникационни технологии в производствата си компаниите в отрасъла се стремят да увеличат икономическия си потенциал и да отговорят на изискванията на нови глобални концепции като Industry 4.0 и Internet of Things.

Мащабната трансформация на хранително-вкусовата промишленост по пътя към интелигентната фабрика на бъдещето е свързана с една основна технологична стратегия – дигитализацията. Към традиционните тенденции в тази индустрия, сред които устойчивост, водна, ресурсна и енергийна ефективност, безопасност на продукцията и качествен контрол, се добавят и белези на все по-висока степен на автоматизация и роботизация, внедряване на свързани и интелигентни производствени системи, облачни платформи, събиране и обработка на големи масиви данни и т. н.

Предпоставки за дигиталната

трансформация

Industry 4.0 е комплексна и гъвкава производствена парадигма, която постепенно се превръща от визионерска футуристична концепция в реална стратегия за интелигентно проектиране, оборудване и експлоатиране на съвременните производствени фабрики. Тя е свързана с много възможности и предизвикателства за предприятията от ХВП, а интегрирането на нови технологии е насочено към значително подобряване на качеството, ефективността и конкурентоспособността им.

Всяка компания, която се затруднява да отговори на изискванията на този нов производствен ред, среща допълнителни трудности при въвеждането на нови продукти, услуги и други иновации на пазара, отбелязват експертите. Този феномен става още по-отчетлив в хранително-вкусовата индустрия, която е един от стълбовете на съвременната икономика и е изцяло подчинена на все по-взискателните потребителските вкусове.

Нарастващите темпове на дигитализация и почти безкрайното разнообразяване на асортиментите в различните подсектори на отрасъла по отношение на модификации, възможности за търсене, начини на предлагане, вариации в обемите на продукцията и дори персонализиране на продукти от масовото производство налагат необходимостта от висока гъвкавост, ефективност и производителност на технологичното оборудване.

Обръщане на веригата

Специалистите посочват интересна тенденция в пазарното търсене на хранителни стоки и продукти през последните години, която предопределя и технологичното развитие на производствените предприятия в отрасъла. Посоката на веригата “търсене-предлагане” се е изменила така, посочват пазарните анализатори, че днес потребителите директно заявяват на производителите какво искат да ядат и пият.

Този феномен, свързан с дигитализацията, те наричат “обръщане на веригата”, а в основата му е стремежът към задоволяване на все по-индивидуални вкусове в контраст с предлагането на типови продукти за масовия потребител.

За да стане тази визия реалност, отделните елементи на производствените мрежи (машини, оборудване и технологични линии, платформи за ресурсно планиране и управление, а също и външни фактори като комуналните дружества например) трябва да разполагат с възможности да обменят информация и да взаимодействат автономно помежду си. Резултатът е свързана система, в която всички процеси са напълно интегрирани с оборудването и звената за вземане на решения.

Водещи тенденции

В актуално проучване, озаглавено “Дигитализацията в хранително-вкусовата индустрия: от предизвикателствата и тенденциите до възможностите и решенията”, пазарни и технологични анализатори открояват 14 основни тенденции във връзка с трансформацията на сектора през последните години. Изследването, публикувано през 2018 г. от Международната федерация по автоматично управление (IFAC), обхваща периода 1992-2016 г. и посочва най-важните области, в които производствените компании от тази промишленост концентрират усилията си.

Това са: управление на водните ресурси; проследимост; устойчивост; роботизация; управление на риска; повишаване на производителността; оптимизиране на продуктовия дизайн; Internet of Things; внедряване на “зелени” технологии и преход към “зелени” фабрики; опазване на околната среда; стимулиране прилагането на възникващи технологии; цялостна ефективност; биотехнологии; управление на големи масиви данни.

Екологичната устойчивост в сектора е свързана с употребата на природни ресурси с темпове, по-ниски от тези на естественото им обновяване или заместването им с алтернативи, намаляване на въглеродните емисии и отказ от участие в дейности, застрашаващи глобалната екосистема. Макар на пръв поглед тези мерки да не са изцяло и пряко свързани с хранителните продукти, те могат да доведат до значителна трансформация на производствените процеси, технологии и програми, до необходимост от преоборудване, обновяване на съоръжения, промяна на политики и т. н.

Водещи стандарти в хранително-вкусовия отрасъл както в миналото, така и днес са високата безопасност на продукцията и стриктният контрол на качеството. Те са задължителни и не подлежат на предоговаряне. Безопасността е абсолютна категория и тя е необходимо да гарантира, че даден продукт не може по никакъв начин да навреди на потребителя. Качеството, от друга страна, е по-субективен показател, като основна база в това отношение са действащите регулаторни изисквания. Тези две тенденции продължават да предопределят технологичното развитие на предприятията от сектора и да диктуват изискванията към хигиенния дизайн на оборудването, управлението на процесите, системите за мониторинг и контрол, измервателната апаратура и останалите елементи от производствените системи.

Пазарни и икономически фактори

Отчетлив показател, който говори за влиянието на дигитализацията върху ХВП, е глобализирането на отрасъла в контраст с локалната насоченост на производството и дистрибуцията в миналото. Днес глобализацията тотално е променила начина, по който продуктите достигат до потребителите, което се отразява директно на производствените мрежи и веригите на доставките, твърдят експертите.
Сред тенденциите в цифровизирането на индустрията е непрекъснатият стремеж към оцеляване и поддържане на конкурентоспособност на динамичния и крайно пренаситен глобален пазар.

Фактори, които оказват влияние върху изискванията за ефективност и производителност на предприятията в сектора, са и ценовият натиск при суровините и изходните материали, както и ангажиментът към потребителя за непрекъснато разнообразяване, диверсифициране на продуктовия асортимент.

Практически измерения на дигитализацията

Наред с изброените абстрактни тенденции, дигитализацията в предприятията от хранително-вкусовата промишленост има и своите конкретни практически измерения. Част от дейностите във връзка с реализирането на концепции като Industry 4.0 при много глобални компании е възприемането на единни технологични решения във всички локални производства, както и на хомогенни ключови показатели за ефективност (KPI), за да могат лесно и прозрачно да се измерват резултатите от направените инвестиции.

Свързаното и интелигентно производство разкрива възможности за подобряване на безопасността за персонала и благосъстоянието на служителите, включително повишаване сигурността на различни устройства, машини и съоръжения и осигуряване на необходимите системи за мониторинг на оборудването.
Постигането на по-висока екологична устойчивост е свързано с минимизиране на количеството отпадъци и вредни емисии вследствие на производството, оптимизиране на производствения капацитет благодарение на по-ефективно оползотворяване на достъпните ресурси и т. н. Постигането на всички тези цели позволява и допълнително намаляване на оперативните и експлоатационни разходи.

Ключова задача с оглед на безопасността и качеството на продукцията е осигуряването на безупречна материална, продуктова и процесна проследимост. В тази посока на помощ идват най-съвременните средства за индустриална автоматизация, маркиране, етикетиране, разчитане на баркодове, визуална инспекция, машинно зрение и т. н.

Крайна цел на дигитализацията е осъществяване на концепцията за изцяло безхартиени фабрики, в които всички информационни потоци и масиви данни са дигитални и се генерират, обработват и управляват във виртуални платформи, които свързват в мрежа отделните елементи на производствените системи и опосредстват многопосочната комуникация между тях. Автоматизираното събиране и обработка на данни не само намалява човешкия труд, но редуцира и рисковете от грешки. Комуникационните възможности на съвременните технологични системи пък позволяват безпроблемно сътрудничество и обмен на идеи и информация между научноизследователските и развойни екипи на компанията, лабораториите и производствените й звена.

Повишаването на степента на интелигентност на оборудването в синхрон с изискванията на концепции като Industry 4.0 и Internet of Things прави възможно допълнително разширяване на приложната област на информационните и компютърни технологии в индустрията, улеснявайки работата на операторите и спестявайки им много усилия, обучения и труд. В помощ на човека все по-масово се явяват и индустриалните роботи, които намират нови и нови приложения във фабриките за преработка и производство на хранителни продукти, където технологичните операции често са свързани с повторяеми, трудоемки и опасни дейности.

Ключови технологии

Сред ключовите технологии, опосредстващи настъпването на дигиталната епоха в хранително-вкусовата промишленост, са кибер-физичните производствени системи (основен стълб на Индустрия 4.0 и интелигентното производство), индустриалният Internet of Things (IIoT), облачното производство, инструментите за анализ на големи информационни масиви, холограмните изображения, добавената и виртуалната реалност, адитивното производство и др.

Появяват се широка гама спомагателни концепции за изпълнение на производствената дейност, производни на дигитализацията и Industry 4.0. Такава е идеята за “plug and produce” системи (от типа “включи и произвеждай”). Те следват продуктово-ориентиран подход и не изискват централизирано координиране. Системите от този тип са съставени от интелигентни производствени модули, способни да се самоконфигурират, които на практика почти не изискват човешка намеса, за да бъдат въведени в експлоатация и управлявани.

Друга новаторска концепция е за производството на интелигентни продукти. Идеята е всички произвеждани и използвани компоненти и изделия да разполагат със съответните сензори и други вградени средства за събиране и обмен на данни със свързаните производствени системи. Така данните за конфигурирането на дадена производствена линия, процес или етап могат да бъдат съхранявани и локално, на ниво компонент, пестейки човешки труд и позволявайки модулно разширяване, гъвкаво преоборудване и ефективна превантивна поддръжка на системите и отделните им елементи.

Industrial Internet of Things (IIoT) е ключова технология за осъществяването на дигиталната трансформация във фабриките от ХВП, която се определя като систематично разширяване на степента на автоматизация с прогресивно подобряване на комуникацията между машините и системите. Възможностите за мониторинг и управление (включително и отдалечено) са почти безгранични и свързани с генерирането и управлението на големи обеми данни – друг важен принцип при интелигентните заводи. Необходими са инструменти и средства за събиране, анализ, организиране, съхранение, търсене, споделяне, трансфер, визуализация и осигуряване на сигурността на гигантски масиви от данни с различен характер.

Облачните производствени платформи са плод на клиентски-ориентиран модел, който осигурява достъп при поискване от всяка точка на света до споделена база от разнообразни и разпределени производствени ресурси. Чрез тях могат да бъдат създавани и управлявани преконфигурируеми производствени линии с подобрена производителност и ефективност.

Сред ключовите технологии, които улесняват цифровизирането на производството в хранително-вкусовия отрасъл, са и виртуалната и добавена реалност. Те могат да бъдат ангажирани в множество специфични дейности, включително избор на продукти от складове, изпращане на инструкции за отстраняване на проблеми и неизправности към носими електронни устройства и т. н.

Технологии за виртуална реалност вече се използват в продуктовото прототипиране, уеб-базираната виртуална машинна обработка, монтажните операции,диагностиката на повреди, машинното обучение и в множество производствени операции.
Не на последно място, от критично значение за дигитализацията в сектора са адитивното производство и компютърното проектиране. Благодарение на напредъка в тези области стана възможно предлагането на все по-персонализирани хранителни продукти в малки и единични партиди, създаването на изделия с огромна геометрична свобода в дизайна, т. нар. мултиматериални продукти и др.