CC BY
12
УДК 664
DOI 10.24412/2311-6447-2022-3-267-274
О показателях качества современного пищевого оборудования и подводных камнях при приобретении технологических машин с высоким искусственным интеллектом
About the quality indicators of modern food equipment and pitfalls in the acquisition of technological machines with high artificial intelligence
Доцент И.Н. Ким,
Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт - филиал Астраханского государственного технического университета, кафедра технологии продуктов питания и холодильной техники, kimin57@mail.ru
директор А.А. Солоненко, Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт - филиал Астраханского государственного технического университета, ansolonenko@ya.ru
проректор по научной работе и инновационным технологиям И.И. Бородин, Приморская государственная сельскохозяйственная академия, borodinigor89@gmail.com доцент И.А. Бородин
Приморская государственная сельскохозяйственная академия, инженерно-технологический институт
Associate Professor I.N. Kim, Dmitrov Fishery Technological Institute - branch of Astrakhan State Technical chair of Food Technology and Refrigeration, kimin57@mail.ru
Director A.A. Solonenko, Dmitrov Fishery Technological Institute - branch of Astrakhan State Technical ansolonenko@ya.ru
Vice-Rector for Scientific Work and Innovative Technologies I.I. Borodin, Primorsky State Agricultural Academy, borodinigor89@gmail.com
Associate Professor I.A. Borodin Primorsky State Agricultural Academy, Engineering and Technological Institute
Аннотация. Введенные против России санкции изменили ИТ-ландшафт в нашей стране. Иностранные специалисты, на решениях которых зачастую базировались проекты цифровой трансформации, покинули рынок. После приостановки деятельности ряда зарубежных компаний в России были зафиксированы случаи саботажа программного обеспечения в системах управления дорогостоящего иностранного оборудования. Поэтому, если предстоит модернизация производства, покупка нового технологического оборудования, а ресурсы ограничены, неминуемо встает вопрос - какой функционал и варианты исполнения оборудования покупать, без чего не обойтись, а за что не стоит переплачивать.
Abstract. The sanctions imposed against Russia overnight changed the IT landscape in our country. Foreign specialists, on whose solutions digital transformation projects were often based, left the market. After the suspension of the activities of a number of foreign companies in Russia, cases of software sabotage in the control systems of expensive foreign equipment were recorded. Therefore, if it is necessary to modernize production, purchase new technological equipment, and resources are limited, the question inevitably arises - what functionality and equipment options to buy, what you can't do without, and what you shouldn't overpay for.
Ключевые слова: технологическое оборудование, интеллектуальные функции, автоматизация, роботизация, энергоэффективность, малый бизнес
Keywords: technological equipment, intellectual functions, automation, robotization, energy efficiency, small business
University, University,
© Ким И.Н., Солоненко A.A., Бородин И.П., Бородин И.А., 2022
Одной из наиболее остро стоящих задач в современной России является необходимость новой индустриализации. Научно-технологическое совершенствование, развитие промышленности и сельского хозяйства, создание современной мощной научно-технической и производственной баз необходимы для обеспечения безопасности страны, политической и экономической независимости, улучшения социально -экономической ситуации и качества жизни населения [10].
Главная проблема России связана с утратой отечественной индустрии, вытеснением собственных производств, продукции и услуг - иностранными. Произошло сворачивание производства наиболее значимых для индустриализации видов продукции - микроэлектронных и радиоэлектронных средств, электродвигателей и электрооборудования, металлообрабатывающих станков, средств механизации и автоматизации. Одновременно с этим произошла деградация отечественной прикладной науки и опытно-конструкторской и проектной баз, которые обеспечивали функционирование и развитие отечественной промышленности, в том числе создание оборудования для пищевой и перерабатывающей промышленности [6, 7]. Это привело к производственно-технологической и экономической зависимости, что угрожает экономической и политической безопасности страны.
В пищевой промышленности основная доля технологического оборудования иностранного производства, в основном из стран ЕС. При выборе оборудования инженерно-техническому персоналу следует обратить внимание на ряд аспектов, которые важны при эксплуатации данного оборудования.
Зеленая повестка или устойчивая упаковка. Экоустойчивость или зеленая повестка является главным приоритетом в разработке перспективных видов оборудования для всех машиностроительных компаний Европы, которые успокаивались только тогда, когда удалось обеспечить в оборудование все мыслимые и немыслимые технические решения, призванные подтвердить нацеленность его производителя на «устойчивое развитие» [2, 4].
Согласно зеленой повестке, упаковка является беспроигрышной темой, поскольку известно, что полимерные пленки производятся из сырья, получаемого в результате переработки самых дефицитных энергоносителей, а именно нефти, газа и угля. Соответственно, востребованными становятся новинки упаковочных решений, обеспечивающих минимизацию расходов полимерного материала на единицу упаковки. Также пользователи современных упаковочных технологий приветствуют новые поколения устойчивых материалов, особенно если в них удачно совмещены хорошие физико-механические свойства и приемлемые экономические показатели, которые позволили бы сохранить себестоимость производимой продукции на конкурентном уровне [3].
На Земле скопилось очень много отходов, существенную часть которых составляет использованная полимерная упаковка, которая оставляет слишком большой углеродный след. Конечно, во многих развитых странах прилагаются усилия, чтобы создавать условия для переработки максимально большого процента пластиковых отходов. Этому способствует построение отлаженной системы раздельного сбора мусора. Но даже европейцам не удается поддерживать средний уровень переработки пластиковой упаковки выше 30 %, а остальные 70 % сжигаются либо вывозятся на утилизацию [2, 4].
По этой причине на уровне ЕС принимаются решения по повышению уровня переработки отходов до 2023 г. на уровне 63 %, а к 2030 году - на уровне 100 % [5]. Естественно, что задача в первую очередь ложится на производителей упаковочных материалов. Трендозадающие компании начали оперативно вкладываться в разработку перспективных решений и новых упаковочных материалов, способствующих эффективному увеличению доли полностью переработанной упаковки. Новая концепция закономерно обрела название «устойчивая упаковка» [2].
Ведущие производители полимерных пленок также сосредоточили свои усилия
на разработке более тонких материалов, которые при этом сохраняют все ключевые потребительские свойства традиционных полимерных пленок. Эти меры позволили уменьшить расход сырья и общий углеродный след в процессе производства упаковочных материалов несколько снизил показатели [3].
В последнее время понятие «экоустойчивости» упаковочных материалов в большей степени сфокусировались на теме комбинированных упаковок на основе натуральных природных волокон, ламинированных полимерными пленками минимальной толщины. Смысл заключается в том, что за счет использования бумаги или картона минимизировать толщину полимерного ламината, который обеспечивает термосвариваемость, влагостойкость и барьерные свойства. Уже сейчас можно наблюдать, как ведущие мировые производители продуктов питания бувально соревнуются в своей готовности использовать в упаковке самые современные «устойчивые материалы», начиная от логистических боксов и заканчивая одноразовыми соломками для упаковок с соком [2, 3].
Энергоэффективность технологического оборудования. Стоимость энергорес-сурсов растет во всем мире, тарифы естественных монополий периодически изменяются и в России. Машиностроители стараются реагировать на этот негативный тренд предлагая более энергоэффективные решения. Нетрудно заметить, насколько энергоэффективным стало современное оборудование по сравнению со своими более ранними модификациями. Поэтому при рассмотрении разных вариантов машин для проекта модернизации стоит обращать отдельное внимание на энергоэффективность используемых приводов оборудования [9].
Наибольшая доля в энергопотреблении традиционно приходится на термические виды оборудования, в частности, хлебопекарные печи. Сегодня существуют различные способы повышения энергоэффективности тепловых процессов, что позволяет снизить общие энергозатраты.
У хлебопекарных печей все еще есть конструктивный ресурс по снижению потерь энергии, а значит, инженерам-конструкторам есть над чем работать [5]. Прежде всего, это предотвращение распространения тепла за пределы термокамеры, для чего особое внимание уделяют вопросам теплоизоляции корпуса и дверей. Кроме того, существует возможность снизить теплопотери на протяжении всего цикла выпекания за счет внедрения различных технических решений. Например, блокировать циркуляцию теплого воздуха в пекарной камере во время операций загрузки/ выгрузки, после чего подавать накопленное тепло для форсированного прогрева камеры [4]. Или в подовой печи усиливать прогрев зоны у дверцы, чтобы максимально замедлить остывание термокамеры в процессе загрузки/ выгрузки продукции. И наконец, можно эффективнее обеспечить теплообмен в печи, более рационально используя тепло исходящих топочных газов, догревая ими воздух, поступающий в печную камеру. Безусловно, реально и дальше совершенствовать конструкцию горелки, повышая их КПД. По этой причхше ведущие производители хлебопекарных печей стараются постоянно мониторить рынок энергосистем, чтобы оперативно интегрировать в свое оборудование самые передовые и энергоэффективные нагревательные агрегаты [2].
В новинках оборудования анонсируется сочетание более эффективных приводов со смарт-алгоритмами систем управления, которые позволяют достигать высоких показателей экономии электроэнергии, либо применять приводы меньшей мощностью по сравнению с прежними поколениями оборудования [5].
Очевидно, что для термического оборудования энергоэффективность является основополагающей идеей дальнейшего технического развития. В противном случае компаниям, специализирующимся на выпуске хлебопекарных печей, будет крайне трудно успешно конкурировать с лидерами, которые уже вложили немалые средства в совершенствование своего оборудования с точки зрения максимального снижения его энергопотерь [4].
Таким образом, особый упор новейшего оборудования делается на повышенные показатели энергоэффективности, которая в реалиях современной Европы стала критически важным трендом. Кроме этого, борьба за повышение энергоэффективности идет сейчас и при разработке нового термического оборудования, что достигается благодаря более эффективной организации теплообмена и применении рекуперации энергии [2].
Возможности для малого бизнеса. Если раньше крупные производители оборудования ориентировались на предприятия с большим масштабом бизнеса, то в настоящее время фокус их интересов стал смещаться в сторону предприятий малого и среднего бизнеса [4]. В этом случае оборудование должно обладать такими качествами, как малая занимаемая площадь, производственная гибкость и универсальность. Малые и средние предприятия хлебопекарного бизнеса оценят по достоинству возможность неполной загрузки ротационной печи, если при этом обеспечивается тот же уровень стабильности выпекания изделий, что и при полной загрузке. Помимо конструктивного совершенства оборудования, от системы управления здесь требуются и дополнительные интеллектуальные возможности [2].
Многие крупные производители все активнее развивают конценцию компактных машин, занимающих малую производственную площадь или позволяющих реа-лизовывать большие возможности такой площади [10]. Кроме того, российский хлебопекарный бизнес отличается ориентацией на широкий ассортимент, а не на специализацию по монопродуктам. По этой причине высокая гибкость и широкие функциональные возможности производственных систем находят благодарный отклик в стане российских производителей хлеба [2].
Требования по минимальной площади, занимаемой оборудованием, сейчас также актуальны не только для предприятий небольшого формата, но и для крупных заводов, исчерпавших свои возможности по наращиванию производственных площадей. Кроме того, уменьшение размеров оборудования позволяет снизить его материалоемкость, что всегда положительно сказывается на цене [3].
Однако больше впечатляют не столько компактные размеры современных машин, сколько изрядный набор функциональных возможностей, интегрированных автоматизированных функций, а также заложенные в конструкции оборудования способности по дальнейшему наращиванию функционала. Модульная конструкция машин и современная электронная база позволяет владельцам в любой момент после приобретения доукомплектовать оборудование дополнительными модулями, а в отдельных случаях и увеличить производительность.
Оборудование с высоким уровнем автоматизации. Уровень автоматизации машин постоянно увеличивается и становится следствием расширения интеллектуального функционала их систем управления, что подразумевает возможность интеграции отдельных машин в полностью автоматизированную линию с возможностью каскадного управления ею с пульта головной машины [4]. Все активнее на пищевых предприятиях используется роботы, которые эффективно дополняют средства автоматизации и находят широкое применение в самом производстве, например, при переналадке изделий поштучно или с ленты транспортера в тележки и обратно, на участке упаковки или в условиях склада [2].
Безусловно, автоматизированные линии с применением роботов в нынешней ситуации - это инвестиции на перспективу с дальним горизонтом планирования, что позволяет добиться прекращения потерь и экономить за счет:
- вытеснения ручного труда;
- нивелирование кадровых проблем;
- бесперебойного функционирования производства без выходных, праздников и больничных;
- ускорение и удешевление переналадок при переходе на новый ассортимент;
- повышение качественных показателей изготовленной продукции и их ста-
бильности;
- минимизации «подарков» торговле за счет более точных процессов весового/ штучного дозирования и формирования порций продукции;
- повышение уровня пищевой безопасности выпускаемой продукции за счет отсутствия контакта с человеком;
- предупреждение невынужденных простоев [4, 9].
Интеллектуальный функционал. Под цифровизацией понимаются различные программные и аппаратные решения, которые дополняют стандартный функционал оборудования и направлены на вытеснение аналоговых (ручных) методов управления на производстве [5]. В отличие от автоматизации, цифровизация призвана обеспечивать вытеснение не столько ручных операций, сколько высококвалифицированного труда наладчиков и инженеров сервисной службы. Фактически сейчас закладываются базовые блоки для формирования индустриального Интернета вещей. В будущем все они должны лечь в основу передовых облачных систем управления отдельными производственными процессами или производством в целом. Это станет возможным за счет накопления и анализа огромной массы информации с аналогичных производств по всему миру с выработкой оптимальных алгоритмов управления производственными системами. То есть отдельные машины производства будут коммуницировать друг с другом из одного облака, поскольку сегодня готовые блоки в рамках концепции «Промышленность 4.0» позволяют осуществлять удаленный мониторинг отдельных единиц оборудования или даже производственных линий, собирать и анализировать параметры работы единиц оборудования и показатели общей эффективности оборудования [4].
Таким образом, цифровизация предполагает опциональную поставку производителям технологического оборудования дополнительного программного обепечива-ния для анализа и контроля показателей работы машин, которая позволит топ-менеджерам предприятий получать статистические данные в удобном виде с предварительной индикацией узких мест. В результате программный модуль цифровиза-ции поможет выявить проблемные места в производстве и предоставить необходимую информацию для оперативной оптимизации процессов [9].
Другим важным направлением цифровизации в рамках стратегии «Промышленность 4.0» является совершенствование удаленных технических сервисов по переналадке и обслуживанию производственного оборудования [7]. Уже сейчас ряд ведущих производителей предлагает соотвествующий коммуникационный функционал для систем управления, позволяющий инженерам службы технической поддержки удаленно следить за исправностью работы соответствующего оборудования на стороне клиента [5]
В настоящее время мы являемся очевидцами непрерывного роста применения цифровых технологий и их продуктов во всех отраслях пищевого производства. Уже близко время, когда для работы крупного завода потребуется всего несколько человек, которые будут просто наблюдать за процессом у экрана монитора [4]. Для мониторинга процессов в производстве продуктов машиное зрение гораздо эффективнее человеческого. Следуя своим алгоритмам, оборудование анализирует данные и осуществляет мониторинг качественного прохождения производственных процессов с момента поступления сырья до выпуска готовой продукции, включая соблюдение персоналом техники безопасности [6, 9].
При наступлении сбоев искусственный интеллект анализирует причины происхождения и предотвращает их появление в будущем. Визуальные системы машинной оценки качества продукции позволяют с максимальной точностью определить брак продукции, проконтролировать рецептурный состав и отсутствие примесей. Уже сейчас, благодаря сбору данных о продажах тех или иных категорий продуктов в супермаркетах можно прогнозировать продажи продуктов и скоректировать их производство [8].
Немаловажным фактором в пищевом производстве является мониторинг свежести продуктов и контроль соблюдения температурного режима, позволяющий оптимизировать систему доставки готовой продукции к точкам ее реализации. ИЕШ-метки дают возможность отслеживать перемещение товаров, как внутри производственного помещения, так и за ее пределами, тем самым оптимизируя производственные и логистические процессы предприятия [9].
Безусловно, современное оборудование обретает все новые интеллектуальные функции, призванные в максимальной степени избавить ее оператора от необходимости знать, запоминать и вообще думать. С одной стороны, это способствует снижению вероятности проявления негативного человеческого фактора в виде ошибок и позволяет минимизировать квалификационные требования к оператору технологического оборудования, что сейчас актуально с учетом неустранимого кадрового голода, наступившего на некоторых пищевых предприятиях после февраля 2022 г.
С другой стороны, усложнение системы управления машиной и уровня применяемой в ней логики подразумевает существенное удорожание элементной базы оборудования (приводов, контроллеров, датчиков и электроавтоматики), что становится одной из ключевых причин перманентого процесса удорожания технологического оборудования. Причем недавний мировой логистический кризис с поставкой электронных компонентов только усугубляет эту проблему. На это можно было бы закрыть глаза, если бы кратно возрастали ресурс и надежность технологических систем, производимых ведущими машиностроителями Европы, по сравнению с лучшими аналогичными образцами оборудования 20-летней давности, что не соответствует действительности. Сегодня любая итерация по модернизации парка технологического оборудования зачастую превращается в квест [4].
Главным технологическим трендом нынешнего десятилетия становится планомерная интеграция в современное европейское оборудование прогрессивных стандартов «Промышленность 4.0», которые уже сегодня предусматривают возможность удаленной диагностики и наладки оборудования через Интернет [7]. Ведущие производители оборудования активно инвестируют средства в разработку и совершенствование средств дистанционного устранения неисправностей посредством технологий, дополненной реальностью, когда сервисмен, например, из Германии видит действия подшефного наладчика в России, а тот в свою очередь, экипированный очками виртуальной реальности со встроенной камерой высокого разрешения, осуществляет ремонт, видя анимированные подсказки по ходу производимых действий, постепенно закладывая базис для вывода человека за рамки технического процесса и делегирования его обязанности некоему внешнему интеллекту из глобального облака управления с всеобъемлющей базой знаний, опирающийся на опыт сотен других производств [5].
Вроде бы звучит заманчиво, однако это означает, что некий «большой брат» всегда имеет полный доступ к программному обеспечению систем управления, рецептурам и массе другой производственной информации. Сегодня прибавился и еще один, существенный риск: после приостановки работы в России ряда компаний зафиксированы случаи саботажа программного обеспечения в системах управления дорогостоящего иностранного оборудования [4].
С учетом вышесказанного можно сформировать несколько простых рекомендаций для российских пищевых предприятий. При заказе новых видов оборудования стоит настоять на наличие излишне продвинутых функций и удаленных сервисов либо продумать организацию надежного файрволла для цифровых производственных данных. Кроме того, поддерживать запасы запчастей для уже хорошо зарекомендовавшего себя эксплуатируемого оборудования.
При принятии решения о приобретении оборудования владелец предприятия руководствуется не столько совокупностью полезных свойств нового оборудования, сколько невозможностью обеспечить стабильный и эффективный производствен-
ный процесс с использованием существующего. Просто наступает момент, когда оборудование, призванное приносить основной доход, начинают доставлять различные мелкие и крупные неприятности в виде частных простоев из-за ремонта, высокой степени брака или нестабильности качественных показателей, а иногда из-за невозможности обеспечить производство новой важной ассортиментной позицией. Главным побуждающим фактором для закупки нового оборудования является экономический аспект производства, который заставляет его владельца, несмотря на уже имеющие потери (а скорее, именно в силу их накопления), потратить немалые средства на приобретение нового оборудования.
Есть и альтернативные варианты: произвести ретрофитинг существующих машин, обновив в них часть приводов и систему управления, или сэкономить, сделав ставку на приобретение не нового, а восстановленного оборудования. Хотя очевидно, что ни первый, ни второй подход не решат имеющихся проблем с оборудованием в глобальном смысле, а только отстрочат необходимость осуществить полноценную замену морально или физически устаревших машин на новые.
Безусловно, приобретать новое оборудование - дорогая привелегия, поэтому приведенные приметы новизны современных машин должны находиться в фокусе ожиданий и потребностей, но не превосходить их, чтобы не переплачивать за ненужный функционал. Ведь оборудование необходимо побыстрее окупить, а для этого все его функциональные возможности и потенциал должны использоваться на 100 %, то есть оно просто должно эффективно работать и приносить прибыль.
ЛИТЕРАТУРА
1. Веселов Г.Е., Лысь Н.А., Лысь А.Е. Опыт поэтапного совершествование инженерного образования // Высшее образование в России, 2017. - №5. - С. 15-22.
2. Дряхлов Е. Экологические аспекты устойчивого подхода // ПродИндустрия, 2021. -№ 4. - С. 15-21.
3. Дряхлов Е. Упаковка: мейстрим и взгляд в будущее // ПродИндустрия,
2021. - № 5. - С. 12-21.
4. Дряхлов Е. Важные качества современного оборудования // Хлеб и Ко,
2022. -№ 1. - С. 10-14.
5. Дряхлов Е. Взгляд через замочную скважину // ПродИндустрия, 2022. - № 2 -3. - С. 24- 28.
6. Ельцов В.В. Условия формирования профессиональных инженеров в Российской Федерации // Инженерное образование, 2020. -Вып. 28. - С. 31-41.
7. Ким И.Н., Комин А.Э.Инженерные компетенции для сельского хозяйства 4.0 // Экономика сельского хозяйства, 2022. - № 6. - С. 43-54
8. Комин А.Э., Ким И.Н., Бородин И.И. Проблемы подготовки инженерных кадров в аграрном вузе (на примере ФГБОУ ВО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия / / Аграрный вестник Верхневолья, 2021. - № 2. - С. 90-94.
9. Поваляев А.Н. Импортозамещение искусственного интеллекта // Мясные технологии, 2022. - № 9. - С. 30-31.
10. Полицинский Е.В. К вопросам непрерывного технологического образования // Инженерное образование, 2021. - Вып. 30. - С. 43-49.
11. Пушных В.А. Холистический подход к оценке качества инженерного образования // Инженерное образование, 2021. - Вып. 29. - С. 105-113.
REFERENCES
1. Veselov G.E., Lys N.A., Lys А.Е. Experience of phased improvement of engineering education//Higher education in Russia, 2017. - №5. - S. 15-22.
2. Drashlov E. Environmental aspects of a sustainable approach//Pro-dlndustiy,
2021. - № 4. - S. 15-21.
3. Drashlov E. Packaging: mainstream and a look into the future//Prodlndu-Streya, 2021. - № 5. - S. 12-21.
4. Drashlov E. Important qualities of modern equipment//Bread and Co., 2022. -№ 1. - S. 10-14.
5. Drashlov E. Looking through the keyhole//Prodlndustry, 2022. - № 2-3. - S. 2428.
6. Yeltsov V.V. Conditions for the formation of professional engineers in the Russian Federation//Engineering education, 2020. -For 28. - S. 31-41.
7. Kim I.N., Ivomin A.E. Engineering Competencies for Agricultural Agriculture 4.0//Economics of Agriculture, 2022. - № 6. - S. 43-54.
8. Komin A.E., Kim I.N., Borodin I.I. Problems of training ingrained personnel at an agrarian university (using the example of FSBEI HE "Primorsky State Agricultural Academy/ /Agrarian Bulletin of Verkhnevolye, 2021. - № 2. - S. 90-94.
9. Povalyaev A.N. Import substitution of artificial intelligence//Meat technologies,
2022. - № 9. - S. 30-31.
10. Politsinsky E.V. On issues of continuous technological development// Engineering education, 2021. - No. 30. - S. 43-49.
11. Pushnykh V.A. Holistic approach to assessing the quality of engineering education//Engineering education, 2021. - No. 29. - S. 105-113.
