“食品裝備行業應該是‘食品+裝備+智能’，未來還要加入更多元素。要推進機械化、自動化和智能化‘三化’并行，打造食品裝備制造業未來新優勢。”在日前舉辦的中國食品科學技術學會食品裝備與智能制造分會第四屆理事會成立會暨食品機械設備的創新與智能化發展論壇上，來自科技界和產業界的代表如是表示。從原來的單機、半自動、半手工到今天的自動化、智能化，我國食品裝備制造業歷時20多年逐步壯大。
同步推進機械化、自動化和智能化
“要關注機械化、自動化和智能化同步推進。從目前來看，食品領域有相當一部分還是靠手工操作，前端作業機械化程度差別大，因此要‘三化’并行，不能在智能化大潮下忽略了機械化。”新當選的食品裝備與智能制造分會第四屆理事會理事長、江蘇大學食品物理加工研究院院長馬海樂談及我國食品裝備發展時表示：“國內一些龍頭食品加工企業在10年前就已基本實現了無人生產，但從整體來看，許多食品生產企業目前還處于‘小米加步槍’的狀態。智能化應該是幾個梯隊的疊加，如果不能實現機械化、自動化，沒有數字化做支撐，談智能化只能是空中樓閣。”
馬海樂分析，經過多年的發展，我國食品裝備業快速發展，主要表現為：一是單機整體化水平大幅提升。由于需求量大，技術標準化程度較高的液態食品制造裝備和
食品包裝機制造水平提升明顯。同時，單機大型化趨勢明顯，如出現了兩三層樓高的
發酵罐、大型發酵床等。二是新技術應用成為裝備創新的原動力。新技術的應用使得裝備的性能越來越好。三是新業態的出現既為裝備業的發展帶來挑戰，同時也成就了一大批裝備企業。如中央廚房的加工裝備，可以快速完成蔬菜加工中清洗、分揀、切斷等工序；現在網上可以很方便地買到雞蛋，同樣得益于物流發展。在新業態中，食品的流通、生產、銷售都與裝備的支撐密不可分。四是智能化成為趨勢。疫情后，隨著對社交距離的要求及人口紅利的逐漸消失，“機器代人”將成為必然。
“食品裝備行業應該是‘食品+裝備+智能’，未來還要加入如物流等更多元素。因為服務食品產業，一定是全方位服務，其要素是多元化的。”在馬海樂看來，要服務好食品產業，就要先找到阻礙行業發展的根本問題，幫助行業、企業解決好這些問題。“未來，要橫向交叉，推動裝備滲透式發展，而不只是研究裝備的人在一起談裝備。”
北京大森包裝機械有限公司董事長杜克飛從自身實踐經歷入手分享了對國產裝備創新升級的思考。“目前，我國食品裝備制造業發展面臨三大瓶頸：第一大瓶頸是品牌的穩定性和品牌溢價度不高，品牌的知名度和技術附加值亟待提升。技術上的‘代差’和光機電一體化人才的匱乏是我們面臨的第二大瓶頸。”他談到，如飲料行業和方便面行業的主要設備多從國外引進，無論是產品的合格率，還是設備的穩定性，總體相關不大，但短板在于光機電一體化人才的極度匱乏。“現在許多高校有機電一體化專業，但學生還是學機的就是學機的，學電的就是學電的，原因在于教育體系沒有在根本上得到改變。”他還表示，第三個瓶頸在于整個供應鏈的核心部分，無論氣動類還是電氣類，由于使用壽命和穩定性的影響，總體上還依賴國外，需要跟蹤國外生產線的技術指標。
帶感知的機器人將成為生產線標配
蘇州澳昆智能機器人技術有限公司董事長李政德分析認為，近幾年，國內智能制造特別是機器人這一領域有了突飛猛進的發展，但目前機器人還未能得到規模化的應用，原因在于智能化方面的差距。他舉例說，目前集裝箱裝車是食品行業的“老大難”問題，隨著人口紅利的消失，用工短缺將會讓裝車工人出現“青黃不接”的現象。“機器人可以為數字化智能制造賦能。”李政德表示，機器人裝備智能化，采用標準化、模塊化、系列化的設計理念，將開拓更為廣闊的天地。澳昆在這方面投入了大量的精力進行研究，在自動駕駛、環境感知、數學建模和在線監測方面做了很多扎實的工作。通過裝備系統的研發，可以使倉儲WMS和運維ERP系統無縫連接，解決物流裝箱最后50米、100米的問題。
“未來，帶感知的機器人會成為生產線上的標配。如波士頓推出的視覺感知自動裝車系統，值得進一步關注。”北京郵電大學自動化學院物流工程系主任翁迅分享了如何應用物聯網技術保障食品供應鏈。翁迅介紹，值得關注的還有數字孿生技術，通過BIM系統做1:1建模，再用平臺做數字孿生系統。采集數據后，在做生產線調整時，可以用數字孿生系統模擬判斷生產計劃安排的合理性。數字孿生還可以延伸到設備的虛擬調試。“絕大多數設備生產廠家都有一個很痛苦的經歷，即現場安裝調試，而數字孿生可以通過虛擬調試，縮短現場調試時間。”翁迅說。新當選的食品裝備與智能制造分會第四屆理事會秘書長、浙江大學生物系統工程與食品科學學院副院長劉東紅也認為，數字孿生技術可以快速地為食品裝備的開發、測試提供數字化平臺，幫助裝備企業更快、更高效、更可靠實現裝備的開發，同時也可以實現工藝和裝備之間的有機協調，可以把裝備和工藝有機融合在一起，使裝備更適應于生產的要求。
在食品行業電商化的趨勢中，如何讓產品的生產效率更高？翁迅舉例說，三只松鼠把干果這一休閑食品轉換到了網絡電商的銷售模式，這就需要自動化物流系統，通過多層穿梭車將以往的“人找貨”變為“貨找人”。此外，在一些非常規的生產環境中，如冷凍食品需要在零下18度的低溫環境下生產，這對作業人員而言具有挑戰性。在這種情況下，如何用機器代替人就顯得尤為重要。
翁迅同時介紹了物聯網技術是如何保障白酒產品供應。由于白酒行業的銷售特點，許多企業開始關注產銷之間的差異性。大多數企業不單單做單品的存儲，而是針對經銷商做同一個庫內多種產品的揀選系統。從整托盤到整件都會有不同的處理方式，整件存儲一方面對應的是小經銷商，另一方面對應的是電商系統。如果在集貨裝車系統的基礎上加配自動裝車系統，搭載混合編碼算法，就可以實現整個區域的無人化。
智能感知技術和決策系統在“卡脖子”
“隨著原輔材料、勞動力及運輸成本的不斷增加，食品裝備業面臨著巨大挑戰，智能化是未來的必然趨勢。要實現食品智能制造，就要在食品設計全過程中更多應用數字化設計技術。”劉東紅分享了對食品數字化設計的觀點。在劉東紅看來，要實現食品數字化設計，就要從基礎入手，要解決智能感知技術、智能決策系統在食品領域極度匱乏這一“卡脖子”問題。
劉東紅介紹，食品裝備的數字化設計包括了從食品裝備的動力學、運動學到靜力學分析，實現裝備的設計以及虛擬裝備開發，目前已有一些通用仿真設計軟件平臺，但是還沒有食品裝備通用的設計基礎和平臺，國家“十三五”項目已著手于做食品裝備設計優化及虛擬裝備專業化一體化平臺。
“我國食品裝備的水平還有待提高，主要是因為對加工過程的了解和掌握還不夠。”劉東紅表示，除了裝備數字化設計，要做好食品裝備、食品生產，還必須對復雜的食品加工系統進行深入的了解。
“未來，殺菌技術和裝備研究依然是食品加工領域的熱點。”集美大學研究生處處長劉光明談到，殺菌是食品加工過程中保證食品安全不可缺少的環節。近年來，各種殺菌裝備，特別是冷殺菌技術和裝備的研發，使得食品在保證殺菌、滅酶的前提下盡可能地保留原有的色澤和風味、營養價值，提升了食品質量。劉光明表示，食品殺菌裝備的發展方向主要包括：裝備的工作溫度和壓力可適應高溫短時殺菌的工藝要求；充分提高傳熱效率，提高熱能和水的利用率；殺菌過程實現溫度、時間、加熱、冷卻、反壓操作的自動控制；實現“一機多用”。
做好“三個對接”推動食品裝備業發展
食品裝備與智能制造分會第三屆理事會秘書長林亞玲表示，食品工業的快速發展，離不開機械設備這一強勁的“骨骼”支撐。在后疫情時代，食品機械設備等相關行業共同攜手砥礪前行，弘揚企業家的工匠精神，充分發揮我國食品工業超大規模市場優勢，大力推進食品和包裝裝備科技創新，提升產業鏈供應鏈現代化水平，加快關鍵核心技術研發，為打造食品和包裝機械發展未來新優勢而努力。
中國食品科學技術學會第六屆理事會副理事長兼秘書長邵薇談到，我國食品工業的發展離不開食品裝備的革新，無論是裝備的自動化、節能化還是數智化，都將成為影響食品產業創新發展的關鍵因素。第四屆食品裝備與智能制造分會理事會的成立，順應了整個食品工業和整個時代發展的需求，希望分會以科技革新助力產業升級。邵薇對分會提出“三個對接”要求：一是對接行業。產業創新，裝備是關鍵，同樣裝備的創新必然依托行業，特別是以方便食品、釀造食品為代表的傳統食品行業。希望食品裝備與智能制造分會橫向發展，對接方便食品、傳統釀造、益生菌、特殊食品等多個行業，為行業發展提供更多強有力的支撐。二是對接科技。中國食品裝備的發展走過了從完全引進、消化、吸收到自主創新的成長之路，如今更加需要依靠科技軟實力來提升自身的硬實力。三是對接需求。隨著我國“雙碳”目標的提出，碳達峰、碳中和成為所有生產企業必須要跨越的門檻。同樣，我國人口出生率的下降和老齡化程度的加深，帶來了人工成本增加、用工招工難等一系列問題。“希望分會能從食品產業的實際需求出發，做好‘三個對接’，能夠引領裝備行業的發展和創新，為食品企業轉型升級提供有力的硬件支持。”邵薇說。
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