智能設備：實現更智能的生產

一年一度的慕尼黑啤酒節正是一個你與630萬親密酒友一同發酒瘋的好機會，還有很多集市活動。古董拖拉機，Eva's Trip和Paradise等嘉年華游樂設施，應有盡有。Eva's Trip是20世紀初的一套游藝設備，沒有旋轉轉輪，由原來的11 馬力西門子電機提供動力，自1939年投入運行至今。德國人把它稱為過山車，但相比于其它游樂場上的設備，它可以算是一個溫順的遺跡。

類似的比喻也同樣適用于加工食品的設備?；炝掀鳌⒖鞠渖踔翙C器人，幾十年來一直重復著相同的功能，但自動化的進步奠定了一個明顯的性能差異。正如他們所說，好戲還在后面。

可編程邏輯控制器PLC其實就是自動化版的Eva's Trip游藝設施。沒有一家自動化廠商會大聲宣揚他們每年數百萬的銷售業績，但PLC已經過時是不爭的事實。當然，它提供所需的安全和有效地運行機器的邏輯，其工業領域的可靠性不容置疑，但基于PC機的控制系統才是大數據時代所必不可少的。

自動化的軟肋是靈活性的缺失，當生產計劃是固定不變的時候，這無關緊要。而食品飲料行業的發展趨勢是與其相悖的，德國西門子過程自動化首席執行官EckardEberle指出。靈活性對于擁有多個截然不同的工廠的企業而言挑戰更大。這違背了運營效率。

從傳感器和現場設備以及控制器提取數據固然好，但除非這些數據能夠轉換為有用的信息，否則所有努力都是白費。收集數據并不難，西門子運動控制高級產品經理Craig Nelson說。他舉例說，某家生產商目前每分鐘可以從工廠中整合三萬個數據點?！皵底只S將數據視為資產利用、減少浪費和控制高峰需求的競爭優勢?！盢elson說。

產品系統

數據推動了供應鏈的優化。Barilla集團最近正在進行一個實驗，用產品序列化和原料系統作出匹配。

Barilla和意大利Cisco事業部合作，將二維碼打印在意大利國內銷售的意面和番茄醬包裝上。

購物者用手機掃描二維碼，可以鏈接到某個網站，網站上詳細說明所有該產品采用的原料產地，糧食的研磨地，加工的工廠以及產品發貨時間。這個嵌在二維碼中的“數字護照”提高了食品安全，回答了消費者對產品出處的所有問題。當然，最顯著的優勢可能是供應鏈的可視性。

“互聯網改變了我們種植、加工、運輸和消費食品的方式，更透明，更安全?！盋isco意大利首席執行官Agostino Santoni在事先準備好的聲明中提到。但這個試點項目更遠大的目標是追溯Barilla超過1,000種原料，從農田一直到超市。要做到這一點需要處理大規模數據，意面和調味醬是試點的第一步。

大數據和它的姊妹物聯網，在Cisco的另一個項目中也扮演著重要角色。這家客戶是俄亥俄州的Sugar Creek包裝公司，最近這家公司正在調試一套從破產的加工商手中收購的系統。據首席信息官Ed Rodden解釋，高效率的工作團隊必須收集大量的數據并及時將這些數據進行分析，轉化為可操作的信息。

“高績效工作團隊和你在傳統肉類加工廠看到的很不一樣，傳統肉類加工廠采用的是由上至下的管理模式?！盧odden說。半自治團隊工作缺乏監管，生產、維修和人力資源問題由不同的團隊成員處理。如果他們要達到生產目標，就需要有實際意義的反饋。數字視頻監控和KPI 數據是完全不夠的。

真空低溫蒸煮是工廠的核心?！斑@是一項顛覆性的烹飪技術，采用的是一套高度自動化的系統，有數以百計的傳感器來控制整個工藝過程?！盧odden說。團隊成員利用Cisco移動應用程序Jabber訪問數據?！捌鋵嵄举|上是一部IP電話?！彼a充道。傳統手機在工業設施上的表現參差不齊，安裝額外的改進系統將增加300-500萬美元的項目成本。Jabber基本上像一個桌面電話，可以很便捷的整合到工廠軟件中。

無線網絡也可跟蹤員工的位置，通過員工佩戴的防護頭盔內的RFID標簽，范圍在1 米以內。Rodden說：“主要是出于安全考慮。在肉類加工廠，很難知道員工的工作點，尤其是移動最頻繁的點?！睌祿^濾是更大的問題，甚至可能成為一場災難。他補充道：“通過改進軟件，情況有所好轉，但根本問題并沒有得到解決?！?br/>
數據過剩確實是一個問題，羅克韋爾自動化公司包裝消費品總監David Sharpe表示，但這條數據隧道的盡頭出現了微弱的亮光?！皵祿枰桓拍罨行┕ぞ呖梢詭椭覀冋蠑祿?，了解工藝的具體狀況?！彼f，“但在你試圖解決這些問題之前，你需要知道問題所在。數字化連接程度越是高的企業，推動生產效率的選擇性越多。”

緊湊的食品行業機器人

Pepperidge Farm是一個明顯的特例，此外食品加工業在上世紀90年代之前很少采用機器人應用。最先出現的是用于堆垛的機器人手臂。之后機器人應用開始逐漸進入上游，但由于場地問題使用依舊有限。與流水線工人并肩工作的協作機器人的出現正在改善空間受限的弊端，擴大自動化的機會，只要這些機器人對于工業環境而言足夠堅固耐用。

手臂末端工具、機器人材料介紹和其它因素值得考量，而OEM的風險評估和終端用戶的具體安裝推動了這些機器人的應用發展。在評估中主要參考四個因素：力、功率、速度和動量。如果評估確定機器人對人體健康或相鄰設備不構成威脅，該應用則被認為符合美國、加拿大和全球安全標準。

丹麥Universal等協作機器人供應商最強調的是機器人成本和編程簡易性。在過去10年中，Universal向美國輸入了4,000臺協作機器人設備。

機器人控制系統中包括了傳感器和安全裝置，根據高級技術支持經理Brent Bartson介紹，系統集成商可以插入光幕，安全PLC，激光掃描儀和其它組件，創建“機器人虛擬墻”。有效載荷有所限制，Universal最大的機器人只能處理22磅，而這些控制是有專利的。Universal采用開放架構，方便通過以太網/IP 或其它通信協議傳輸數據。

“這是一片處女地，如果我是一個食品生產商，我會想知道這家集成商的培訓證書，和他在安全標準方面的專業知識?！盉artson提醒說。協作機器人在安裝前必須通過“Pilz自動化安全”等獨立機構的風險評估。Universal憑借在歐洲的經驗摸索了一套設備安全的新方法，并逐漸開始在美洲應用。歐洲設備用內置邏輯驅動器和運動控制取代了安全PLC和電子啟停裝置，用“侵略性減速”削減響應時間，防止碰撞和安全轉矩，減少可能造成的影響，博世力士樂公司工程師Monte Swinford介紹說。

由運行代碼和機器速度判斷，傳統安全控制需要長達100毫秒停止機器，這等于幾英寸甚至英尺的運動。如果采用內置邏輯和運動裝置，停機僅需短短2毫秒。

這種類型的控制自動化不僅更安全，還可以促進生產率大大提高，Swinford指出。如果電源被切斷，電容器必須重新充電，才能恢復運行。通過切換到安全模式，高級驅動器避免停機時間。

即便是通用變頻器也可以為如今的生產設施提供可再生能源，西門子的Nelson說。電阻中的能源也不會丟失。現在的控制技術可以從電機中回收制動能量，傳送給其它用能裝置或存儲在電池中供以后使用。

能源效率、供應鏈的可追溯性和更安全的工作環境至關重要，倍福自動化公司區域銷售經理Joe Martin說。然而，更大的靈活性和便于切換是現代制造業的口頭禪。“靈活性是開放性PC控制系統的商標?！盡artin強調。

“通過轉換到基于PC 的系統，生產商在收集和重新利用大量工廠信息和生產數據方面的能力將大大提升?！彼f。

“傳統的PLC雖然極其出色的取代了繼電器，但并不適合現代PC控制系統的處理能力?！盤C還可以推動云數據庫的使用，發送和訪問加密數據，有利于采取糾錯行動，預測性維護和更快的轉換。

自動化并不會取代所有的人工過程，至少在目前來看。不同規模食品企業的自動化需求也不盡相同。無論他們是否有意建設面向未來的工廠或只是初級的設備，食品加工商需要知道需要改進的地方所在，掌握最適合工廠運行的方式。