稳增长的食品饮料行业对自动化提出新挑战

本刊记者/顾硕

稳增长的食品饮料行业对自动化提出新挑战

本刊记者/顾硕

编者按：作为消费品市场的主要产品，食品饮料行业一直保持着稳步增长，其周边产业同样发展势头良好，特别是在包装、印刷、检测等方面，发展速度极为迅猛，因食品饮料而带动的食品加工和包装机械制造业，近年来更逐步发展为中国国民经济中增长最快、最具活力的支柱产业之一。尽管市场潜力巨大，但目前我国与发达国家相比，食品饮料工业的设备与技术仍然落后，生产效率低，产品质量也不够稳定。身处中国工业转型升级的大潮中，我们深知，与民生密切相关的食品饮料行业正在迎来发展的黄金期，而用户们所缺乏的是自动化设备替代人工的意识，以及专属于食品饮料行业、符合用户需求的完整解决方案。本期《自动化博览》邀请不同产品领域的自动化设备制造商，共同探讨关于食品饮料行业的话题，用他们的Know-how解决用户的问题。

被采访者：

施耐德电气（中国）食品饮料与生命科学行业解决方案经理王文亮

倍福中国包装行业经理 陈翀宇

Microscan大中华区南区销售经理 成斌

Endress+Hauser中国食品&饮料行业经理 陈帅

■自动化博览：贵公司所应用在食品饮料行业的产品有哪几类？

王文亮：施耐德电气提供创新的EcoStruxureTM集成化管理平台，涵盖工艺控制与机器自动化、配电管理、楼宇管理、安防管理以及IT机房管理等五大领域，为食品饮料行业提供可视化全价值链管理工具；同时施耐德电气还提供卓越制造系统、能源管理系统、专业电力服务与Wonderware信息化系统，帮助客户实现卓越运营、精益能效、可靠运维与食品质量安全可追溯。

陈翀宇：倍福在食品饮料行业中涉及所有工艺流程，从填充、成型、封口、贴标、集装和二次包装到堆垛等，都可以通过倍福的工业PC和TwinCAT自动化软件实现。例如，Beckhoff包括全新的多点触控面板系列和一套针对食品行业的采用不锈钢设计的完整控制解决方案。

成斌：众所周知，供应链中的准确标记和可追溯性对食品饮料行业至关重要，如今的生产商需要提高生产效率，同时还要确保符合政府质量和安全管理规定的相关要求。 食品、饮料生产商使用迈思肯产品以在应用中满足监管标准、提高生产力并增强品牌认知度，包括：

（1）自动识别跟踪和追溯

· 使外包装和箱内产品相匹配；

· 物品的可追溯性；

· 质量保证；

· 防伪措施。

（2）机器视觉

· 日期和批号验证；

· 检查填充程度；

· 安全封条检查；

· 标签有/无及定位；

· 检查包装是否完整；

· 缺陷检查。

陈帅：Endress+Hauser应用在食品饮料行业的产品有流量、分析、物位、压力、温度仪表，解决方案及扩展服务产品，产品线比较全面，可以应用在食品饮料的各个工艺段中。

施耐德电气（中国）食品饮料与生命科学行业解决方案经理 王文亮

倍福中国包装行业经理 陈翀宇

Microscan 大中华区南区销售经理 成斌

Endress+Hauser中国食品&饮料行业经理 陈帅

■自动化博览：贵公司在食品饮料行业是将产品直接销售给最终用户，还是销售给OEM制造商（系统集成商）？您认为这种销售方式为贵公司在食品饮料行业的发展带来了哪些优势？

成斌：迈思肯以通过系统集成商进行销售为主，此举也是为了协助世界各地的生产商降低成本和损耗、实现关键生产流程的自动化并提高生产效率，同时能为用户提供一个解决方案而不仅仅是单一的产品，更能符合用户真实需求。这样的销售方式是双赢的方式，即提高了我司产品的行业专业度，节约了我司的技术人力资源同时，用户也在享受迈思肯带来的自动化生产效率的提升以及成本的控制。

王文亮：施耐德电气为食品饮料行业提供的系统与服务面向整个价值链，因此，作为价值链中关键环节的最终用户和OEM制造商都是我们重要的客户。国内设备制造商正积极改进设备性能，以期在日益激烈的市场竞争中占得先机。针对食品饮料OEM这一施耐德电气重点服务的细分领域，致力于通过研发带动竞争实力的本土客户，通过为其提供适合中国市场需要的创新解决方案，由此促进包装业OEM的产业升级及可持续发展。随着我国食品饮料包装行业日渐成熟及规模化的发展趋势，施耐德电气食品与饮料行业正努力和配合客户的需求。

陈帅：对于Endress+Hauser，最终用户、OEM客户及系统集成商都是我们的重要客户，所占的份额都比较大。公司会根据客户的不同需求，安排更为灵活便捷的销售和服务方式。

陈翀宇：两者皆有，而且两种类型的客户都很重要，OEM是横向客户，最终客户是纵深客户，只有两者紧密结合才会构成完整的销售网络。

■自动化博览：您认为中国的食品饮料行业亟待解决的问题是什么？自动化技术在该行业起到了怎样的作用？

王文亮：中国的食品饮料行业还存在着较多问题，一是我国食品饮料行业企业普遍规模较小，生产力量分散；二是食品饮料行业企业大多管理水平低、企业效益差、生产效率低、质量安全水平较差；三是很多企业自动化程度低、信息化水平落后，使食品饮料行业发展举步维艰。自动化技术的应用，尤其是生产过程自动化以及机器自动化，提高了工厂的生产效率，改善质量安全水平，减少生产浪费，增加工厂车间的灵活性。

成斌：供应链中的准确标记和可追溯性是对食品饮料行业至关重要的挑战，如今的生产商需要提高生产效率，同时还要确保符合政府质量和安全管理规定的相关要求，这是他们所面临的第二个问题。迈思肯的解决方案都有助于实现多种关键性应用，例如质量控制，生产层面的在制品监测，引导货品的传送，零部件追溯，归类和批次跟踪等。实现生产商降低成本和损耗、关键生产流程的自动化并提高生产效率等作用。

陈帅：我认为食品饮料行业亟待解决的问题是食品安全问题。自动化技术可以起到规范流程、限制人为手动干预等作用，降低发生食品安全事故的风险。

■自动化博览：贵公司的产品在食品安全方面是否有所涉及？能为此提供哪些帮助？

陈帅：Endress+Hauser的产品能够提供高级通讯功能，可以更便捷地将现场测量数据传送至工厂的自动控制系统或MES系统，方便客户对现场生产进行更为详实具体的追溯，杜绝发生食品安全事故。

陈翀宇：食品和饮料行业是比较特殊的行业，相关的国际标准和国家标准非常严格，对卫生的要求很高，设备和车间每天都要清洗。倍福公司非常重视食品和饮料行业，专门为食品行业开发了相应的产品和解决方案。比如不锈钢控制面板以及面板型PC，不锈钢面板外壳采用无缝和齐平安装设计，可以防止灰尘进入，外壳轮廓采用圆角设计，液体能够自然流下，还能防止污染物堆积。不锈钢面板和触摸屏能耐清洗剂和消毒剂，完全达到了食品饮料行业严格的卫生要求及洁净室规范。倍福最新推出的AM8800系列防水电机采用的也是不锈钢设计，防护等级达到了IP67标准，最高甚至还可达到IP69K，能够应用于极端恶劣或腐蚀环境中，不锈钢外壳极为坚固，不容易受到划痕和机械损伤，AM8800电机甚至适合用食品工业中用到的高压清洗机进行清洗。近期，倍福针对包装行业推出了新型 XTS（eXtended Transport System），其采用紧凑型设计，彻底改变了驱动技术，提供了全新的包装机械理念。

王文亮：施耐德电气在食品与饮料行业的整体解决方案，通过全生命周期可追溯确保产品的安全性以及高品质。为了确保食品饮料质量安全，EcoStruxureTM采用多种技术手段对生产过程进行全程可视化监控和管理，比如在生产线上配备自动化控制与生产监控系统，保障生产流程符合食品安全法规；整个生产过程采用门禁安全系统与视频监控系统，杜绝人为因素对食品安全造成的干扰。并且，从源头的原材料采购、运输，到生产过程，以及分销、运输，甚至终端的销售，施耐德电气为整个流程建立了一套完整的信息化系统，企业可对每一个产品追溯其批次、来源、品种等具体信息，使其有据可查，便于及时纠正纰漏，减少食品安全问题的发生。施耐德电气生产追溯系统帮助食品饮料制造企业实现“从农场到餐桌”的全供应链可视化与可追溯，做到“来源可溯，去向可查，过程可控，责任可究”，为食品安全保驾护航。

成斌：迈思肯可在食品饮料方面提供日期和批号验证、检查填充程度、安全封条检查、标签有/无及定位、查包装是否完整等以防安全方面的隐患。

■自动化博览：随着转型升级、两化融合的不断深入，食品饮料行业也正经历着一场变革。贵公司能为客户提供的最大帮助是什么？市场竞争优势是什么？

成斌：技术领先——迈思肯的技术创新历史非常悠久。我们在20世纪80年代早期就发明了第一台激光二极管条形码扫描器以及Data Matrix二维码，在自动识别（Auto ID）行业掀起一场革命。我们凭借高级视觉和光源产品在机器视觉行业遥遥领先。如今，迈思肯在机器视觉和自动识别领域不断开发新产品，仍然是公认的技术领先者。

关注质量——迈思肯在1996年就已获得ISO 9001认证，先锋品质获得全美认可，骄人历史引以为豪。我们通过秉承既定标准、鼓励创新，并激励员工实现卓越以确保品质。致力于不断改善流程、产品和服务，使得我们提供的方案超越客户预期。

精准性——迈思肯产品是高精密仪器。在各种任务中，无论是高速条码采集，还是利用机器视觉进行高精度导引，定位和坐标校正，迈思肯的产品都能进行复杂的数据采集，性能可靠。

以上的几方面都是为了给用户提供数据采集与控制解决方案，为用户降低成本和损耗、实现关键生产流程的自动化并提高生产效率，提供专业的产品和丰富的行业经验，缩短客户升级产线的时间周期，节约成本。同时也还是迈思肯的核心竞争力所在。

王文亮：我国的两化融合提出“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路”，同时今年的政府工作报告也明确提出“互联网+行动计划，推动互联网与现代制造业的结合。因此网络化、数字化、智能化是食品饮料企业未来的发展方向，产业转型升级势在必行。施耐德电气为食品饮料行业提供创新的解决方案和服务，融合信息化与自动化，为企业转型升级与节能减排贡献力量。

施耐德电气从以下几个方面帮助食品饮料用户提高自主创新能力和市场竞争力：

（1）可持续性运营：减少能源消耗与碳排放，增强人员安全、健康保障；

（2）提高竞争力：提高运营效率，降低维护成本，缩短项目周期，降低成本与风险；

（3）食品安全：控制关键点，产品可追溯，确保产品系谱；

（4）柔性与创新：导入新的产品与包装，管理柔性车间，调整工艺与包装线。

陈翀宇：PC控制技术以IT为基础，将世界上先进、成熟的技术用于自动化控制。从80年代开始就已经有了PC控制技术，伴随着IT产业的蓬勃发展，PC控制技术近10年的发展非常迅速，为企业自动化控制提供了多样化的选择。倍福作为PC控制技术的先锋，以英特尔X86架构硬件和微软Windows操作系统为基础，站在IT产业巨人肩上发展自动化控制技术，满足了企业从智能化设备到智慧工厂的需求，符合德国工业4.0发展思路。

从硬件发展角度看：借助IT产业的发展硬件体积将越来越小，性能越来越高；外观越来越漂亮；稳定性越来越高；价格越来越便宜。

从软件发展角度看：（1）将互联网和物联网技术应用于PC控制，实现人与机器，ERP企业管理系统、MES车间制造执行系统与设备的高效便捷交互，逐步实现智慧工厂理念。（2）基于PC的控制软件可实现硬实时，其确定性非常好，扫描周期很短，比如倍福的TwinCAT软件 PLC扫描周期可达到50微秒。（3）借助于PC的强大处理能力，PC控制能实现的功能越来越多，可集成针对某一行业或某种技术的专用软件模块，这样用户可大大缩短开发周期。

陈帅：Endress+Hauser能够为客户提供全方位的测量解决方案，帮助企业进行转型升级，加深两化融合的力度；对于食品行业，Endress+Hauser的卫生型仪表齐全，对食品行业各种苛刻的工况都有完美的应对方案。

今年的政府工作报告也明确提出“互联网+行动计划，推动互联网与现代制造业的结合。因此网络化、数字化、智能化是食品饮料企业未来的发展方向，产业转型升级势在必行。

■自动化博览：自动化技术在中国食品饮料行业的应用与国外相比存在哪些差距？

王文亮：近年来国内食品饮料行业的发展有了长足的进步，市场规模不断扩大，食品饮料加工和包装机械因此也取得了很大的发展和进步，但是和发达国家相比，还存在设备和技术落后，生产效率低，产品质量不稳定等问题。企业以传统设备为主，生产水平和信息化程度低，难以保证产品质量，食品饮料加工和包装的在线质量检测，以及产品安全措施的重视不够。总之，我国设备的技术含量低，在生产速度、产量、精度、设备运行的稳定性方面都低于国外。我们要认清现状，在节约能源和劳动力的同时提升产量，准确控制整个生产过程的产品流；争取零浪费，100%安全有保障，扩大生产，抓住新市场，把握盈利机会；通过全生命周期的可追溯确保产品的多样性以及高品质，推动我国食品与饮料行业的发展。

陈帅：近年来，中国的食品饮料行业自动化程度迅速提高，但跟国外相比，现场人员仍然比较多，人为干预或测量的现象依然存在。

■自动化博览：您认为中国食品饮料行业的市场发展现状如何？未来又会向怎样的方向发展？

陈翀宇：目前我国食品装备大部分以单机控制为主，应用PLC、工控机、DCS及现场总线技术的设备不到总数的10%。食品和包装生产线以机械传动为主，控制驱动技术的综合应用水平低。在自动化技术方面，我国的食品机械工业与国外发达国家的差距较为明显。驱动控制、检测传感、网络控制与遥操作技术、信息处理技术等应用得少。

总的来说，食品装备自动化技术将会呈现出以下发展趋势：

（1）高速高精度伺服驱动技术的应用不断深入

随着高效、节能、环保、降噪的要求日益提高，高速度高精度伺服驱动技术、多轴同步控制技术、全数字交流伺服驱动、直线伺服驱动和集成化、智能化、网络化伺服驱动技术得以深入应用。

倍福运动控制部门在开发战略性产品方面获得了迅猛发展。在经过一年半的开发周期后，推出了最新的 AM8000 系列伺服电机。这款标准型同步旋转伺服电机采用不锈钢设计，具有高动态性能、高能效和低成本的特点。AM8000 的技术亮点在于采用了最新的单芯电缆传输技术，使用该项技术可以将电源和反馈系统集成到一根标准的电机电缆中。从而大幅降低材料和调试成本。AM8000 系列可与 AX 系列的伺服驱动器配套使用，它们在额定功率和绕组方面可完美匹配，能够更加灵活地满足客户要求。除了高可用性和灵活性之外，开发和生产全部在德国，这也确保了产品的高品质。

（2）食品工业机器人技术的应用已势不可挡

随着成本压力的增大，食品安全卫生要求的提高，以及要求更高的精准性，食品工业对应用机器人技术的态度已发生转变。

倍福推出TwinCAT 机器人运动转换自动化软件包，能够将机器人技术及其交互和同步运动与 PLC 和运动控制功能集成在一起。从而能够将它们无缝集成到整个系统中，无需使用附加的机器人 CPU。TwinCAT 运动转换软件可支持下列运动： 直角坐标运动、剪切运动、滚轴运动（H Bot）、SCARA、二维运动、二维并联运动和三自由度 Delta 运动。

（3）现场总线、网络控制、远程监控、物联网技术的应用发展迅速

国内大型食品加工企业应用现场总线技术已比较普遍，物流自动化技术的发展已成大势所趋（啤酒、饮料灌装），在线监测和网络远程诊断和维护系统正在发展，使得控制更为精准，卫生更有保证，与ERP系统的集成更为便利。随着食品安全问题日益引起重视，保障食品安全的食品信息采集系统中开始应用物联网技术，使得食品安全信息更直观、透明。

Beckhoff 超高速过程通讯的基础是 EtherCAT 工业以太网系统，它特别适用于包装机械。控制器与 I/O 信号之间的高速通讯，无需特殊硬件，为机械制造商提供超乎想象的可能性。多轴运动控制通过分布式 EtherCAT 分布式时钟进行同步，可精确到纳秒。

EtherCAT 具有拓扑结构选择灵活和系统调试简单等特点，与此同时，通过行业领先的通讯速度和可用的数据传输速率，它也可为超高速控制提供所需的技术。

王文亮：即使在全球经济不景气的情况下，中国食品饮料行业未来几年仍将实现稳定增长。这一结论主要基于两点：一方面是在过去几年，中国食品饮料行业的年增长率一直都保持在两位数；另一方面，在国家发布的“十二五”规划中，明确提出了2015年食品饮料行业的目标。根据这一目标，我们计算出未来几年食品饮料行业的复合增长率仍将保持在两位数。近年来，食品饮料生产企业对可持续运营、柔性与创新、食品安全等问题愈加重视；同时，食品饮料消费市场也越来越注重食品安全、食品健康及食用愉悦感，更多的消费者愿意选择绿色健康的食品。这些都为中国食品饮料行业提出了新的挑战。面对这些挑战，施耐德电气有一系列的创新解决方案，这些方案能帮助食品饮料企业建设柔性化生产线及可视化供应链，满足食品安全合规并使其更具竞争力和灵活性。

成斌：食品饮料行业的市场前景广阔，毕竟食品饮料是民用品消费类产品的主体。对于未来，介于现在食品安全屡出问题的情况下，食品饮料行业未来几年应该会更加关注食品饮料的安全问题。所以对于识别、追踪、追溯越来越注重。当然未来除了这个环节的加强注重之外，应该还是会做到更加大型化、集中化和自动化。

陈帅：食品饮料行业作为关系到国计民生的非周期性行业，近年来发展势头较好。随着中国经济的增长，食品饮料行业未来还会有稳步的增长。

■自动化博览：施耐德电气在食品饮料行业的发展理念是什么？

王文亮：“兼容并蓄，臻于至善”是施耐德电气食品饮料行业团队的口号，它一方面体现了施耐德电气使用信息化技术应对客户在全价值链的需求，整合多领域的应用；另一方面，施耐德电气认为，任何一处改进都不是一蹴而就的，都是经过了缜密的思量和严格的考证，是需要通过点滴积累、循序渐进的过程才能最终抵达的目标。从长远来看，用户的目标也是我们努力地方向，我们的大部分精力都用在了对客户企业的持续改进方面，用循序渐进的‘调理’方式，从工厂管理的手段和措施方面去改善客户的运营环境。“中国原创”一直是施耐德电气的战略之一。未来，我们将继续在国内市场深耕细作，专门开发针对中国市场的解决方案，助力食品饮料企业在愈加激烈的市场竞争中占得先机。

■自动化博览：迈斯肯的公司定位是什么？

成斌：迈思肯是一家专注于精确数据采集和控制解决方案，为众多行业的自动化和OEM客户提供服务的全球技术领先公司。