“食品裝備行業(yè)應(yīng)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(yè)未來新優(yōu)勢。”在日前舉辦的中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)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(shè)備的創(chuàng)新與智能化發(fā)展論壇上，來自科技界和產(chǎn)業(yè)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(yè)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(guān)注機械化、自動化和智能化同步推進。從目前來看，食品領(lǐng)域有相當一部分還是靠手工操作，前端作業(yè)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(xué)食品物理加工研究院院長馬海樂談及我國食品裝備發(fā)展時表示：“國內(nèi)一些龍頭食品加工企業(yè)在10年前就已基本實現(xiàn)了無人生產(chǎn)，但從整體來看，許多食品生產(chǎn)企業(yè)目前還處于‘小米加步槍’的狀態(tài)。智能化應(yīng)該是幾個梯隊的疊加，如果不能實現(xiàn)機械化、自動化，沒有數(shù)字化做支撐，談智能化只能是空中樓閣?！?/p>

馬海樂分析，經(jīng)過多年的發(fā)展，我國食品裝備業(yè)快速發(fā)展，主要表現(xiàn)為：一是單機整體化水平大幅提升。由于需求量大，技術(shù)標準化程度較高的液態(tài)食品制造裝備和食品包裝機械制造水平提升明顯。同時，單機大型化趨勢明顯，如出現(xiàn)了兩三層樓高的發(fā)酵罐、大型發(fā)酵床等。二是新技術(shù)應(yīng)用成為裝備創(chuàng)新的原動力。新技術(shù)的應(yīng)用使得裝備的性能越來越好。三是新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)既為裝備業(yè)的發(fā)展帶來挑戰(zhàn)，同時也成就了一大批裝備企業(yè)。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(xiàn)在網(wǎng)上可以很方便地買到雞蛋，同樣得益于物流發(fā)展。在新業(yè)態(tài)中，食品的流通、生產(chǎn)、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(yè)應(yīng)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(wù)食品產(chǎn)業(yè)，一定是全方位服務(wù)，其要素是多元化的?！痹隈R海樂看來，要服務(wù)好食品產(chǎn)業(yè)，就要先找到阻礙行業(yè)發(fā)展的根本問題，幫助行業(yè)、企業(yè)解決好這些問題?！拔磥恚獧M向交叉，推動裝備滲透式發(fā)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(jīng)歷入手分享了對國產(chǎn)裝備創(chuàng)新升級的思考?！澳壳?，我國食品裝備制造業(yè)發(fā)展面臨三大瓶頸：第一大瓶頸是品牌的穩(wěn)定性和品牌溢價度不高，品牌的知名度和技術(shù)附加值亟待提升。技術(shù)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(yè)和方便面行業(yè)的主要設(shè)備多從國外引進，無論是產(chǎn)品的合格率，還是設(shè)備的穩(wěn)定性，總體相關(guān)不大，但短板在于光機電一體化人才的極度匱乏。“現(xiàn)在許多高校有機電一體化專業(yè)，但學(xué)生還是學(xué)機的就是學(xué)機的，學(xué)電的就是學(xué)電的，原因在于教育體系沒有在根本上得到改變?！彼€表示，第三個瓶頸在于整個供應(yīng)鏈的核心部分，無論氣動類還是電氣類，由于使用壽命和穩(wěn)定性的影響，總體上還依賴國外，需要跟蹤國外生產(chǎn)線的技術(shù)指標。

帶感知的機器人將成為生產(chǎn)線標配

目前集裝箱裝車是食品行業(yè)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(xiàn)“青黃不接”的現(xiàn)象?！皺C器人可以為數(shù)字化智能制造賦能?！崩钫卤硎?，機器人裝備智能化，采用標準化、模塊化、系列化的設(shè)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(huán)境感知、數(shù)學(xué)建模和在線監(jiān)測方面做了很多扎實的工作。通過裝備系統(tǒng)的研發(fā)，可以使倉儲WMS和運維ERP系統(tǒng)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(chǎn)線上的標配。如波士頓推出的視覺感知自動裝車系統(tǒng)，值得進一步關(guān)注?！北本┼]電大學(xué)自動化學(xué)院物流工程系主任翁迅分享了如何應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)保障食品供應(yīng)鏈。翁迅介紹，值得關(guān)注的還有數(shù)字孿生技術(shù)，通過BIM系統(tǒng)做1:1建模，再用平臺做數(shù)字孿生系統(tǒng)。采集數(shù)據(jù)后，在做生產(chǎn)線調(diào)整時，可以用數(shù)字孿生系統(tǒng)模擬判斷生產(chǎn)計劃安排的合理性。數(shù)字孿生還可以延伸到設(shè)備的虛擬調(diào)試。“絕大多數(shù)設(shè)備生產(chǎn)廠家都有一個很痛苦的經(jīng)歷，即現(xiàn)場安裝調(diào)試，而數(shù)字孿生可以通過虛擬調(diào)試，縮短現(xiàn)場調(diào)試時間?！蔽萄刚f。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(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院副院長劉東紅也認為，數(shù)字孿生技術(shù)可以快速地為食品裝備的開發(fā)、測試提供數(shù)字化平臺，幫助裝備企業(yè)更快、更高效、更可靠實現(xiàn)裝備的開發(fā)，同時也可以實現(xiàn)工藝和裝備之間的有機協(xié)調(diào)，可以把裝備和工藝有機融合在一起，使裝備更適應(yīng)于生產(chǎn)的要求。

在食品行業(yè)電商化的趨勢中，如何讓產(chǎn)品的生產(chǎn)效率更高？翁迅舉例說，三只松鼠把干果這一休閑食品轉(zhuǎn)換到了網(wǎng)絡(luò)電商的銷售模式，這就需要自動化物流系統(tǒng)，通過多層穿梭車將以往的“人找貨”變?yōu)椤柏浾胰恕?。此外，在一些非常?guī)的生產(chǎn)環(huán)境中，如冷凍食品需要在零下18度的低溫環(huán)境下生產(chǎn)，這對作業(yè)人員而言具有挑戰(zhàn)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(lián)網(wǎng)技術(shù)是如何保障白酒產(chǎn)品供應(yīng)。由于白酒行業(yè)的銷售特點，許多企業(yè)開始關(guān)注產(chǎn)銷之間的差異性。大多數(shù)企業(yè)不單單做單品的存儲，而是針對經(jīng)銷商做同一個庫內(nèi)多種產(chǎn)品的揀選系統(tǒng)。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(yīng)的是小經(jīng)銷商，另一方面對應(yīng)的是電商系統(tǒng)。如果在集貨裝車系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加配自動裝車系統(tǒng)，搭載混合編碼算法，就可以實現(xiàn)整個區(qū)域的無人化。

智能感知技術(shù)和決策系統(tǒng)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(yè)面臨著巨大挑戰(zhàn)，智能化是未來的必然趨勢。要實現(xiàn)食品智能制造，就要在食品設(shè)計全過程中更多應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)?！眲|紅分享了對食品數(shù)字化設(shè)計的觀點。在劉東紅看來，要實現(xiàn)食品數(shù)字化設(shè)計，就要從基礎(chǔ)入手，要解決智能感知技術(shù)、智能決策系統(tǒng)在食品領(lǐng)域極度匱乏這一“卡脖子”問題。

劉東紅介紹，食品裝備的數(shù)字化設(shè)計包括了從食品裝備的動力學(xué)、運動學(xué)到靜力學(xué)分析，實現(xiàn)裝備的設(shè)計以及虛擬裝備開發(fā)，目前已有一些通用仿真設(shè)計軟件平臺，但是還沒有食品裝備通用的設(shè)計基礎(chǔ)和平臺，國家“十三五”項目已著手于做食品裝備設(shè)計優(yōu)化及虛擬裝備專業(yè)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?！眲|紅表示，除了裝備數(shù)字化設(shè)計，要做好食品裝備、食品生產(chǎn)，還必須對復(fù)雜的食品加工系統(tǒng)進行深入的了解。

“未來，殺菌技術(shù)和裝備研究依然是食品加工領(lǐng)域的熱點?！奔来髮W(xué)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(huán)節(jié)。近年來，各種殺菌裝備，特別是冷殺菌技術(shù)和裝備的研發(fā)，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(fēng)味、營養(yǎng)價值，提升了食品質(zhì)量。劉光明表示，食品殺菌裝備的發(fā)展方向主要包括：裝備的工作溫度和壓力可適應(yīng)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(xiàn)溫度、時間、加熱、冷卻、反壓操作的自動控制；實現(xiàn)“一機多用”。

做好“三個對接”推動食品裝備業(yè)發(fā)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(yè)的快速發(fā)展，離不開機械設(shè)備這一強勁的“骨骼”支撐。在后疫情時代，食品機械設(shè)備等相關(guān)行業(yè)共同攜手砥礪前行，弘揚企業(yè)家的工匠精神，充分發(fā)揮我國食品工業(yè)超大規(guī)模市場優(yōu)勢，大力推進食品和包裝裝備科技創(chuàng)新，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平，加快關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，為打造食品和包裝機械發(fā)展未來新優(yōu)勢而努力。

中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)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(yè)的發(fā)展離不開食品裝備的革新，無論是裝備的自動化、節(jié)能化還是數(shù)智化，都將成為影響食品產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)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(yīng)了整個食品工業(yè)和整個時代發(fā)展的需求，希望分會以科技革新助力產(chǎn)業(yè)升級。邵薇對分會提出“三個對接”要求：一是對接行業(yè)。產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，裝備是關(guān)鍵，同樣裝備的創(chuàng)新必然依托行業(yè)，特別是以方便食品、釀造食品為代表的傳統(tǒng)食品行業(yè)。希望食品裝備與智能制造分會橫向發(fā)展，對接方便食品、傳統(tǒng)釀造、益生菌、特殊食品等多個行業(yè)，為行業(yè)發(fā)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(fā)展走過了從完全引進、消化、吸收到自主創(chuàng)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(chǎn)企業(yè)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?！跋Ｍ謺軓氖称樊a(chǎn)業(yè)的實際需求出發(fā)，做好‘三個對接’，能夠引領(lǐng)裝備行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新，為食品企業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供有力的硬件支持?！?/p>