Роботизация пищевой промышленности на производстве продуктов питания

По оценкам экспертов, инновационные роботизированные технологии обеспечивают существенно более высокую точность движений и выполняемых операций, открывая новые возможности для безопасной обработки и упаковки самых разных продуктов – от курятины до сладостей.

Производители продуктов питания все чаще используют робототехнику и автоматизацию буквально во всем: от разделки и сортировки до смешивания ингредиентов и приготовления пищи. По данным недавнего опроса, проведенного Ассоциацией технологий упаковки и переработки PMMI, около трети всех операций, связанных с изготовлением пищевых продуктов, и более 90% упаковочных операций выполняются с использованием робототехники. Более того, ожидается, что темпы автоматизации в этом секторе резко возрастут вследствие развития технологий машинного зрения и захвата продукции, которые позволяют роботам совершать более точные движения и работать даже с самыми деликатными продуктами, что ранее было просто недостижимо. Эксперты говорят, что эти достижения могут вывести эффективность и производительность на новый уровень, одновременно создавая условия для более строгого контроля качества и лучшего управления рабочими ресурсами.

Повсеместная автоматизация пищевой промышленности

Крупные продовольственные компании уже активно сотрудничают с разработчиками в сфере робототехники и внедряют в свою деятельность создаваемые ими технологии. Компания Tyson Foods, которая за последние пять лет инвестировала более 215 миллионов долларов в инициативы в области робототехники и автоматизации, в августе 2019 уже открыла новое инновационное предприятие возле своей штаб-квартиры в Спрингдейле, штат Арканзас. Здесь будут разрабатываться новые роботизированные технологии и оборудование для пищевых предприятий – как входящих в состав Tyson Foods, так и сторонних. В структуре Tyson Manufacturing Automation Center есть лаборатория для разработки технологий машинного зрения, лаборатория автоматизированного производства пищевых продуктов, учебные аудитории и пространство для координации сотрудничества между технологической командой Tyson и ее поставщиками.

«Если мы создадим правильный, эффективный технологический комплекс, то это позволит нам быстро создавать инновационные решения, которые будут соответствовать нашим быстро развивающимся потребностям», – сказал Даг Форман, директор по производственным технологиям Tyson Foods. – «Мы стараемся вдохновлять нашу компанию тем, что мы можем получить при использовании новых технологий, и поэтому рассматриваем автоматизацию и робототехнику как основной путь нашего инновационного развития».

На предприятиях Tyson автоматизированные и роботизированные технологии уже используются буквально во всех технологических процессах: от убоя домашней птицы до взвешивания, упаковки и фасовки на поддоны. Сегодняшняя же цель производителя состоит в том, чтобы поддержать дальнейшее развитие решений в сфере автоматизации и робототехники и перейти от «чисто механических операций к более точному обращению с продуктами», сказал Форман.

Развитие технологий машинного зрения, систем сенсоров и искусственного интеллекта помогают робототехнике становиться все более гибкой и легче адаптироваться к специфике пищевых производств. С каждым годом они начинают играть все большую роль в пищепроме и его перспективах. «Tyson Foods всегда старался максимально автоматизировать работу своих заводов, однако раньше у нас возникали проблемы с адаптацией каждой отдельной части и объединением их в единый комплекс. Теперь же мы можем рассматривать автоматизацию именно как комплексное решение, а не просто набор отдельных технологий», – сказал Форман.

Визуальные датчики высокого разрешения теперь позволяют робототехнике гораздо более точно определять размеры, форму и положение сырья и продуктов. Машины, возможности которых когда-то были ограничены строго определенными циклическими процессами, теперь могут эффективнее реагировать на изменение производственных условий и адаптироваться к ним практически без вмешательства человека. Все это позволяет Tyson Foods думать о реализации решений, которые еще несколько лет назад были вообще невозможны, сказал Форман.

Новые технологии манипулирования продукцией сделали роботизированное оборудование более деликатным и точным. «Вакуумные захваты используют пневматику и гибкие присоски для сбора даже таких продуктов, как блины и панкейки. Сила прикосновения при этом минимальна – такие «мягкие» захваты могут осторожно перемещать выпечку, сладости и другие деликатные продукты, не оставляя следов. И такие технологии подходят практически для всех видов продукции, как свежих, так и замороженных», – сказал Джефф Бернштейн, президент Ассоциации по продвижению автоматизации.

Кондитерская компания Just Born Quality Confections, которая производит мягкие и нежные зефирные конфеты, только недавно смогла автоматизировать свою деятельность с помощью пневматического захвата Soft Robotics. Ранее конфеты можно было обрабатывать только вручную, сказал Рэндалл Коупленд, старший вице-президент по операциям и цепочке поставок в Just Born Quality Confections. Теперь же компания получила необходимые условия, чтобы достичь большей эффективности и легче менять производственные линии, что упрощает запуск в производство сезонных продуктов. «Благодаря такой гибкости мы можем делать гораздо больше видов продукции, которые ранее требовали от нас поиска компромиссов», – сказал Коупленд.

Повышение безопасности и решение трудовых вопросов

По словам Формана, производители при разработке роботизированных захватов и других механизмов, используемых на пищевых производствах, большое внимание уделяют соблюдению строгих требований по санитарной безопасности. В частности, в Америке протоколы, установленные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), требуют, чтобы любая поверхность, которая непосредственно контактирует с пищей, регулярно полностью дезинфицировалась. Для этого требуется использование особых технологий и материалов. В частности, применяемые сегодня уплотнители, элементы корпусов и конструктивные решения обеспечивают высокую устойчивость перед воздействиями холода, тепла, воды и агрессивных чистящих химикатов. Многие роботы в настоящее время разрабатываются с использованием эпоксидных красок, пищевой смазки для механических компонентов, многослойных корпусов и более эффективного уплотнения соединений, что позволяет достигать степени защиты IP67.

По словам Бернштейна, роботы также постепенно становятся реальным средством повышения безопасности пищевых продуктов и снижения риска заражения, поскольку они не могут заболеть или переносить патогенные микроорганизмы. В отчете PMMI отмечается, что роботы могут обеспечивать превосходный контроль качества при условии регулярной санобработки.

По словам Формана, автоматизация также решает целый спектр трудовых проблем, занимая многие «скучные и сложные» рабочие места. Оперирование тяжелыми грузами, выполнение повторяющихся и рискованных задач способствует снижению травматизма на работе и повышает общую безопасность труда.

Для эффективного внедрения автоматизированных и роботизированных технологий требуется не только финансовое вложение, но и обучение персонала. И каждый производитель может решать эту задачу по-своему. В частности, Tyson Foods использует для этого собственные учебные аудитории, где его сотрудники обучаются использованию внедряемых технологий.  «Здесь мы можем тестировать оборудование, расставлять приоритеты его использования и давать возможность членам нашей команды учиться работе с новыми устройствами и знакомиться с правилами его эксплуатации и обслуживания до того, как оно выйдет из строя», – сказал Форман.