Интернет вещей (IoT), робототехника и автоматизация открыли эпоху четвертой промышленной революции. Эти технологии, наряду с данными огромных объёмов и аналитикой, а также кибер-физическими системами (интеграция вычислительных ресурсов в физические процессы), лежат в основе модели «Индустрия 4.0». Вместе они создают новые связи в реальном времени между машинами, производственными процессами и системами, благодаря чему в данное время происходят фундаментальные изменения в методиках организации промышленного производства, в основе которых лежат совершенно новые бизнес-модели.
Конечно, автоматизация, а также сбор и обработка данных существуют в пищевой промышленности уже не одно десятилетие, но сегодняшние потребители как никогда требовательны к качеству продуктов питания. Экологичные методы производства с возможностью отследить происхождение, а также отсутствие искусственных добавок — все эти моменты сейчас очень важны. Новый спрос побуждает пищевую промышленность реагировать и переосмысливать свои продукты, а также технологии их производства.
Очевидно, что создание современного продукта, который отвечает высоким стандартам качества потребителей, также требует привлечение значительно больших ресурсов. Именно здесь вступает в игру «Индустрия 4.0»: интеллектуальные робототехнические и сенсорные технологии открывают совершенно новые возможности для повышения эффективности производства.
В сочетании с Интернетом вещей (IoT), «Индустрия 4.0» предлагает производителям возможность собирать, анализировать и обрабатывать огромные объемы данных, как никогда раньше, а затем последовательно повышать эффективность производства при помощи автоматизированной робототехники. И как результат — более качественный продукт при меньших эксплуатационных расходах.
Когда мы говорим об интеллектуальной автоматизации в рамках «Индустрии 4.0», робототехнику нельзя оставлять без внимания. Робототехника с высокой точностью выполняет самую утомительную работу, а также в значительной степени увеличивает производительность одного рабочего места.
Это особенно актуально для пищевой промышленности, которая предъявляет строгие требования к бережливому производству в отношении соответствия нормативам качества выпускаемой продукции.
Благодаря интеллектуальному управлению производственными мощностями и эффективной обработке сырья, объем ресурсов, привлекаемых для производства пищевой продукции, может быть значительно сокращен. А с помощью современных технологий видеонаблюдения и быстрой компьютерной обработки изображений, упаковочные роботы могут выполнять множество все более сложных задач, вплоть до индивидуальной компоновки товаров. Таким образом, мост между промышленным объемом производства и высоким качеством может быть достигнут при одновременном снижении затрат.
Этапы производства пищевых продуктов
Производство пищевых продуктов можно разделить на два этапа: первичная переработка пищевых продуктов и их вторичная переработка.
Первичная обработка
Первичная обработка включает работу с сырыми пищевыми продуктами, которые очищены, отсортированы, измельчены, упакованы и т. д. Некоторые продукты, такие как сырые овощи, подвергаются только первичной обработке, после чего они отправляются сразу на стадию упаковки. Другие продукты перед упаковкой подвергаются также и вторичной обработке.
До недавнего времени роботизированная обработка на этом этапе имела существенные ограничения или вообще отсутствовала. Сырые продукты различаются по размеру, весу и форме. Это затрудняет работу роботов с ними. Тем не менее, последние разработки в области зондирования и мягкого захвата позволили роботам обрабатывать многие сырые продукты.
1. Мясопереработка
Мясопереработка — очень сложная задача для автоматизации. Каждая туша имеет свои индивидуальные размеры. Опытный мясник адаптирует каждый разрез к форме и положению костей и мяса. Некоторые задачи по разделке проще автоматизировать, чем другие. Например, обвалка куриных ножек в больших объемах является неотъемлемой частью мясоперерабатывающей промышленности.
Мясопереработку традиционно очень сложно автоматизировать. Производители начали искать способы внедрения роботов на своих заводах по причине того, что некоторые производственные процессы очень опасны для людей. Например, резка целой туши осуществляется на высокоскоростной дисковой пиле в течение всей рабочей смены, риск получения серьезной производственной травмы на данном этапе зашкаливает. Решением может являться автоматизация этого процесса при помощи роботов-манипуляторов с использованием датчиков машинного зрения.
2. Сбор фруктов и овощей
По аналогии с мясопереработкой роботам всегда было сложно справиться с фруктами и овощами из-за их различных размеров и форм. Эти продукты также требуют деликатного обращения, чтобы избежать повреждений. Тем не менее, последние разработки в области технологий захвата, похоже, все это изменят. Гибкий и деликатный захват с применением машинного зрения поможет обрабатывать самые хрупкие продукты, даже отдельные листья салата!
3. Роботизированная резка и шинкование
Большую часть задач по резке и шинкованию достаточно легко автоматизировать. Например, уже достаточно давно бытовые кухонные комбайны могут нарезать овощи и фрукты на частицы однородной формы. Применение роботов не актуально для этого типа простой автоматизации.
Однако для более продвинутой обработки, например, при разделке рыбы, необходимо учитывать устранение дефектов рыбы, а также нарезку филе до однородных форм и размеров. В данном случае роботизация с применением всех новейших разработок в области захвата и машинного зрения становится просто незаменимой.
Вторичная обработка
Вторичная обработка применяется уже для более сложных типов продуктов. Роботы используются в этом направлении уже в течение долгого времени, особенно для захвата и перемещения. Тем не менее, последние разработки открыли двери для еще более передовых применений систем роботизации.
Ручная обработка загрязненных продуктов питания приводит к возникновению профессиональных заболеваний. Роботизированная обработка пищевых продуктов потенциально может уменьшить эти риски, выводя людей из этого производственного процесса, но это возможно только в том случае, если сами роботы не вызывают загрязнения.
Одной из наиболее сложных проблем для автоматизации пищевых продуктов является тот факт, что каждый элемент оборудования должен быть тщательно промыт и продезинфицирован, чтобы избежать повторного загрязнения продуктов. Производители роботов работают над повышением уровня влагозащиты их корпусов и других открытых частей роботов. Это позволяет им проходить тщательную промывку в конце каждого рабочего цикла.
Продажи промышленных роботов на рынке продуктов питания и напитков продолжают расти.
На данный момент применение промышленных роботов при переработке мяса, обработке фруктов и овощей, а также при сборе и размещении обработанных пищевых продуктов становится все более актуальным во всем мире. Это расширение обусловлено технологическими достижениями, такими как адаптация для использования специального инструмента на конце руки или новейшие технологии захвата.
«Индустрия 4.0» уже сегодня внедряется на отечественные предприятия. Так, например, при помощи наших партнеров, корпорации ABB, в 2018 году был запущен первый в России полностью роботизированный завод по производству сырокопченых колбас – «Черкизово». Компания АВВ интегрировала на производство в «Черкизово» 17 роботов с применением системы Интернета вещей. Это индивидуальный проект и единственный в России по масштабу роботизации и автоматизации в пищевой промышленности. Мощность производства – 80 тонн готовой продукции в сутки.
Что касается компании «ДельтаСвар», мы проектируем и изготавливаем роботизированные комплексы, предназначенные для автоматизации различных производственных процессов (сварка и резка металлов, паллетирование и упаковка, механообработка, обслуживание станков ЧПУ, покраска и т.д.).
