新冠病毒流行如何影响食品和饮料对自动化的兴趣

转载来自：Pan Demetrakakes

新冠病毒大流行已激发或加速了食品和饮料加工商对自动化的兴趣。

没有什么比劳动力的巨大痛苦让你想到节省劳动力的技术了。

大流行以及所有其他中断，促使食品和饮料加工商至少考虑自动化。工人们在工作中生病或害怕生病——在许多情况下，这种担心是完全合理的。自动化被视为应对这种恐惧的最佳方式之一，无论是立即，尤其是未来。

大流行揭示了其他弱点，特别是在生产和供应链如何处理需求变化方面，自动化可能会缓解这些弱点。它更新或加强了加工商的兴趣。

机器视觉检测软件供应商 Neurala 的首席执行官 Max Versace 表示，“对自动化、机器人技术和人工智能，尤其是制造业，通常的态度是魔鬼”，因为它们扼杀了制造工作。“但是，当大流行突然袭来时，面对大流行提出的额外要求，自动化水平没有接近我们继续生产所需的水平。”

这些要求有多种形式，但可以分为两大类：劳动力和灵活性。

劳动力是最引人注目、最引人注目的问题——至少在大流行的早期阶段是这样。工人不断生病，特别是在肉类和家禽加工厂，这些加工厂迅速成为他们主要是农村社区的感染中心。在实际病例和对疾病的恐惧之间，加工商找不到足够的人来为他们的工厂配备人员。

由于消费者需求的变化，灵活性在大流行期间也发挥了很大作用。在某些情况下，由于食品储藏室的库存，加工商不得不增加某些突然需求旺盛的主流产品的产量。在其他情况下，需要单份服务和其他 SKU，要求更高的包装转换率。

美国银行全球商业银行的西方食品、农业和葡萄酒主管本·马多克斯（Ben Maddox）认为，大流行改变了一些已经存在的自动化势头。

“总的来说，该行业早在大流行发生之前就已经在向自动化迈进，”马多克斯说。“我想说的是，从灵活性的角度来看，它比其他任何事情都更能加速自动化过程。”

Siemens Digital Industries Software 消费品和零售副总裁 Suzanne Kopcha 指出，自动化在节省劳动力和灵活性方面的潜力因行业而异。

“例如，肉类加工包括从屠宰和解剖到切片的高度手工工作，因此自动化程度较低。而肉类加工业中的包装已经包括很多自动化，”Kopcha 说。相比之下，巧克力生产通常具有全自动生产线。“但这里的包装自动化程度较低，尤其是季节性活动产品，例如万圣节巧克力南瓜。对于特定的包装和泡罩，这些包括大量手工工作。”

棘手的决定

确定工厂运营的哪些方面最适合自动化是处理器可以做出的最棘手、最具挑战性的决定之一。每一种植物都不一样，几乎有无限的变数。也就是说，考虑到需求和可用设备的种类，可以应用某些一般原则。

实际上，特别是在自动化水平相对较低的工厂中，最好追求容易实现的目标。这意味着可以快速实施并显示快速回报的解决方案。

波士顿咨询集团农业企业合伙人兼全球负责人 Decker Walker 表示：“无论在何处存在现成的现有解决方案和/或可以计算明确的投资回报率，我们往往会看到这些解决方案首先被采用并且更快。“AGV [自动导引车]、机械臂流程、分拣、目视检查和异物检测都是我们看到早期快速牵引的例子。”

Applied Manufacturing Technologies 系统工程总监 Mark McGinnis 表示，要确定潜在自动化的投资回报率，需要考虑三个因素：“吞吐量、人体工程学和质量是帮助确定自动化投资回报率的三个主要因素。” 显然，随着吞吐量的增加，对自动化的需求也在增加，他说。“如果你运行两班制，你应该认真考虑自动化。如果你三班倒，可能就晚了。”

人体工程学有很多方面：更换部件是否太重而无法合理地期望工人抬起？由于占地面积限制，零件或工具是否必须存放在头顶上？员工是否需要反复弯腰或弯腰，无论是在课程中还是在正常操作中，或者是为了清洁和维护？这些迹象表明机器可能需要增强，例如使用伺服驱动的转换部件，或者更换。

至于质量，自动化可以为运营带来一致性，但其最大的挑战是处理不一致的产品。如果产品形状不规则或以其他方式变化，那么主要通过机械方式工作的“硬自动化”很难一致地处理产品。在这种情况下，通常需要更复杂的视觉系统来定位和分类产品、检测缺陷和执行其他功能，并搭配用于机械臂的复杂臂端工具，例如橡胶抓手或真空杯。

自动化和包装

包装往往是食品或饮料工厂自动化程度最高的部分。这是一种高速、迭代的操作，通常很适合由机器完成。

然而，有几个因素会阻碍包装自动化的发展。一个是，因为它是如此普遍，它已经在许多工厂中获得了传统地位——这意味着它应该进行升级。

“包装设施中的许多自动化已经有一段时间了，”Beckhoff Automation 包装行业经理 Mark Ruberg 说。“如果它已经存在 10 年以上，就有机会提高生产力。”

由于 SKU 增长或客户想要定制的箱子或托盘装载，当包装模式激增时会出现另一种复杂情况。在这种情况下，我们很可能会尽可能地继续手动操作。

罗克韦尔自动化 CPG 区域行业经理 Steve Mulder 表示，这就是装箱机和码垛机等终端包装具有很高的自动化潜力的原因之一。“随着时间的推移，我们已经看到，随着您进入包装、生产线末端和物流，自动化会逐步下降。” 随着客户需要更专业的负载，在工厂中创建这些负载变得越来越普遍，而不是在仓库或配送中心分解和重新包装它们。

“随着市场渠道开始变得非常活跃，我们开始看到可以在 DC 手动处理的活动现在被转移回制造工厂，在生产线上，”Mulder 说。

快速还是灵活？

在操作中，尤其是在包装中，通常需要在灵活性和高吞吐量之间做出基本选择。更多的意味着更少的另一个——至少根据传统观点，这个问题在大流行期间加剧了，当时处理器必须在 SKU 之间快速转换，并且其中一些超长运行，以满足更高的需求。

几十年来，设备制造商通过采用自动转换，通常使用伺服电机重新定位机器部件，在解决灵活性与吞吐量二分法方面取得了进展。但是伺服驱动的转换很昂贵，而且无论如何，转换只是推出多个 SKU 所涉及的时间损失的一部分。基本事实是，机器可以容纳的尺寸越多，执行这些尺寸中的任何一个的速度就越慢。

Mulder 举了一个装箱机的例子，其间距或单位之间的距离为 12 到 15 英寸。间距必须适应纸箱的宽度加上几英寸的额外长度。如果像俱乐部商店这样的贸易客户出现并想要更大的纸箱，那么突然之间，该纸箱的间距必须为 18 英寸。如果输送机以恒定的最大速度运行，较宽的间距将减慢装箱机的速度，这将增加任何较小纸箱的填充时间。

观察人士表示，机器人技术虽然最初与机器上的伺服系统一样昂贵或更高，但具有保持高吞吐量和灵活性的潜力。有两个正在进行的发展使机器人更加通用，并能够在多个点增加价值。

视觉系统正在变得越来越好，无论是在它们能够识别什么方面，还是在它们如何与其他设备协调方面。协作机器人或“协作机器人”的设计限制了它们的范围和运动速度，使它们能够在员工附近安全地工作。

其他新兴技术有可能为加工和包装带来另一个维度。其中之一就是所谓的无带输送机。这些是依靠自主供电部件来提供有效载荷的物料搬运系统。

罗克韦尔在其 iTrak 物料搬运系统上提供此类机器组件，Mulder 将其称为“独立推车”。他们使用电动机内部发现的绕组类型，但变平了，以产生与轨道相互作用的电磁场，推动零件。结果是一台机器可以立即改变其材料处理的时间，根据需要加速和减速。

Beckhoff 也有类似的发展。它的 XTS 和 XPlanar 运输系统携带的有效载荷带有“漂浮”的瓷砖，通过磁力悬浮。他们使用 XTS 沿着物理轨道行驶，使用 XPlanar 则更自由。

无皮带输送机有可能缓解食品公司在大流行期间，尤其是大流行之后面临的最棘手的问题之一：保持社交距离。例如，如果动物尸体独立地沿着切割线移动，而不是连接到皮带或挂在链条上，理论上它们可以从一个站点加速到另一个站点，然后根据需要减慢或停止。

更多的流行病要来了？

随着大流行的消退，是否以及如何建立永久距离是食品公司必须决定的事情之一。长期规划的最大因素之一是这些计划是否应包括另一场流行病。

在 AIB International 的一项调查中，78% 的食品和饮料高管表示他们正在积极为未来的全球大流行做准备，其中 30% 预计在未来四年内再次爆发，50% 预计在未来十年内再次爆发。

美国银行的马多克斯说：“我确实相信，公司都会讨论并考虑对包括未来大流行在内的行业中断采取适当的应对措施。” “从多年来与我们客户的对话来看，这种情况已经发生并将继续发生。

“现在不同的是，我们有一个真实的例子来作为基础，并在未来的规划中考虑，”他继续道。“随着公司继续投资于具有多种用途的机械，我预计未来几年资本支出将增加。”

即使在无法保持距离的地方，自动化，尤其是新一代技术仍然有可能节省劳动力。人工智能可以在一个过程中处理和比较数十个变量，将它们与导致产品缺陷的偏差相关联实际上，比人类更快地找到问题的根源。工业物联网 (IIoT) 为设备监控和维护开辟了新的前景，可在减少人工干预的情况下实现实时警戒。

换句话说，大流行给了加工商额外的动力，让他们沿着他们已经走过的道路走得更远。

Neurala 的 Versace 说：“目前我们从制造商那里看到的趋势是在任何可能的地方注入额外的自动化，并确保如果发生其他事件，他们有自己的疫苗接种，如果你愿意的话。”