食品機械業上下游閉環成型

[作者 陳念舜]

回顧上世紀末全球化貿易發展與傳統上班族的生活型態改變，都讓原本在餐桌上的食物逐步走進超商、外送等不同物流體系與消費通路，並促進上中游供應鏈的食品加工和包裝機械隨之推陳出新，並藉此塑造食安與剩餘資材再利用的閉循環生態系成型。

尤其是在台灣經歷多起黑心食安、輻食、萊豬事件之後，行政院還推出了「食安五環政策」，以確保食品從農場到餐桌過程中的生產、製造、流通、販售每段環節皆符合衛生、環保、安全標準。除了上游生產端的環境與材料、加工設備及關鍵零組件潔淨度，必須達到食品GMP等級，甚至是歐盟食品認證的嚴苛標準。進入工業物聯網（IIoT）時代，更要求業者須能建構Turnkey整廠輸出自動化設備，以有效提升競爭力。

Festo助力食品機械業 打造Digital Twins食品安全鏈

德商飛斯妥公司（Festo）便長期傾力支援食品機械與包裝產業，對於品牌和質量的要求涵括多方面，例如：智能化和易操作的產品設計、使用壽命長、持久的效率優化，以及全球化及全天候的服務。

近年來更積極在設備零組件及次系統上，發展出更多符合食品衛生安全且模組化系統化的產品，例如夾管閥VZQA、MCS等，進而擺脫過去以氣動為主的固有印象。於Festo德國總部積極發展總線控制相關產品（seamless connectivity），並透過IEC 61131-3國際標準的CoDeSys編程軟體，在控制器上實現可視化的編輯介面。

尤其是現今導入製程自動化（Process Automation）的傳統食品機械，大多仍須透過機械閥件與控制盤進行人工手動調整，沿襲舊型態的師傅經驗法則，既無法有效針對製程能力進行統計優化；且對其製程穩定度，也只能仰賴師傅進行情境模式化的調整，而無法系統化傳承製程經驗與調整法則依據。

Festo除了增加與上位控制系統的靈活溝通協調能力之外，還可以在原來stand-alone的設備上增添額外智慧化功能，以快速反應設備狀態與目前相關製程參數的數值，讓操作人員可以更直觀且即時地確認設備狀態與紀錄和操作。因應食品設備在接觸區、非接觸區幾乎以氣動或具有高IP防護等級（IP65、IP67）產品為主，為了避免液壓管件洩漏而引發食品衛生安全問題；或是在有水氣製程下使用電器相關產品，引發用電安全等疑慮。

隨著國際淨零碳排與電費逐漸高漲的趨勢下，設備的節能效率與乾淨壓縮空氣的高效應用，也逐漸在工廠支出成本上扮演著舉足輕重的地位，連同整廠空壓系統效率的改善與優化，都是現今食品加工製造關注的重要議題。

Festo還針對設備節能及預測健康診斷需求，發展出了一整套系列的MS氣源處理產品，經過組合電控開/關閥、不同粒徑的過濾器，可依照客戶設備實際需求，進行彈性化調配，同時輸出穩定且高潔淨度的壓縮空氣，進而推出一款跨時代的節能產品E2M/C2M，即時監控設備節能優化與動態。

當設備在相同製程作動下會有可預估的狀態行為模式，E2M/C2M 節能模組就如同智慧手錶上偵測「呼吸/心跳」的用途一樣，可結合壓力、流量等感測器，與支援EtherCAT、ProfiNet、EtherNet/IP等主流工控協議通訊介面，成為一部具有彈性反應範圍的設備聽診器，隨時監聽在時間範圍內空氣耗損量的變化，並針對相關變化制定智慧反應行為，以達到工業 4.0 的需求。其主要的功能包含：

1. 檢測到設備處於閒置狀態下，自動關閉氣源，減少能源耗損

2. 具有自動檢測洩漏功能，可發出警告，通知操作人員確認

3. 可結合工單與製程資料進行資料整理分析，增加資訊通透性與 RISK 處理能力

Festo指出，目前使用者透過在現場設備的氣源管線或氣源處理加裝 E2M/C2M 節能模組，即可自動感測「設備製程作動/非作動」、與非預期洩漏感知等功能，針對廠內壓縮空氣進行有效的管理與控制。藉以偵測壓縮空氣的流量，結合製程資訊與紀錄，實際反應每次工單的作業歷程與設備的作動情況，並加以歸納分析，確認生產時的正常作動狀態，與可容許作業之流量耗用值（Threshold）。

再將相關的監控邏輯設定在 E2M/C2M 節能模組，即可增加設備上的智慧聽診功能，做好設備的智能反應；就如同人體上的智慧偵測裝置一樣，只要超過設定的容許範圍值，就會反應到上位控制器並發出訊號警示，降低生產時的作業風險，並落實設備上相關元件的健康維護。進而降低廠內空壓機24小時不間斷工作的機率，節約壓縮空氣資源與整廠空壓系統電費的耗損

目前Festo還為客戶提供了一套符合ISO/DIS 11011規範的碳中和、整廠系統節能減排方案，利用Festo在氣動元件開發與處理的專家經驗，來協助客戶進行工廠端空壓系統與規畫的總體檢，並透過詳細的分析數據與工具選用製程與元件，優化整廠壓縮空氣的使用效率與建立後續維護法則，將工廠的能源使用效率進行最大優化。

在看板管理部分，Festo推出 CPX-IOT 閘道器，並建置了對Festo 電動產品的參數交握能力，例如 E2M/C2M 節能模組；對於其他公司產品，可以使用Node-Red技術與 ModbusTCP、OPCUA等資料交換模式整合。

舉Festo體驗中心（Festo Experience Center）為例，正是利用CPX-IOT閘道器與其他展示設備，由Node-Red與MQTT等工具建置公司內網/外網的整體看板系統；進而結合資料庫（Database），對於相關重要製程參數記錄回溯與分析，建置公司即時運作狀態的數位戰情室（Data Dashboard），打造完整的資訊鏈，並進行後續的數據分析研究與製程精進研究，完整為將來的 Digital Twins 打下了完美的基礎。

目前在食品與食品包裝等傳統製造產業中，Festo正極力開發更多新產品，以符合未來資訊時代工業 4.0、Digital Twins上的問題與挑戰；同時也以最佳戰略合作夥伴的方式，為客戶考量總體擁有成本（TCO）的產值效益最大化，共同打造雙贏局面，繼續與食品與包裝機械產業進行更多深化合作，創造食品智慧機械產業輝煌時代。

【欲閱讀更豐富的內容，請參閱2023.6月(第92期)智動化Smart Auto雜誌】