Automatyzacja i robotyzacja maszyn i linii produkcyjnych w zakładach mięsnych, utrzymanie ruchu – wybrane zagadnienia

Zatem zapotrzebowanie na produkty pochodzenia zwierzęcego jest na tyle duże, że wymaga prowadzenia działań w kierunku zwiększania wydajności produkcji, przy jednoczesnym zachowaniu strategii ekonomicznej, wysokiej jakości oferowanych produktów (w tym również zapewnienia bezpieczeństwa zdrowotnego dla konsumentów) oraz zrównoważonego rozwoju poprzez redukcję wpływu na środowisko naturalne i również ograniczenie odpadów a także zmniejszenie zużycia mediów (szczególnie wody). By takie założenie osiągnąć w ostatnich latach obserwuje się zwiększenie zainteresowania automatyzacją procesów technologicznych w zakładach przemysłu spożywczego (tu: mięsnych). Według danych źródłowych w ostatnim roku w przemyśle rolno – spożywczym zainstalowano i funkcjonowało 12 000 robotów, co stanowi istotny wzrost tego typu instalacji, w porównaniu do poprzednich lat. Tak, jak pewne nowatorskie rozwiązania informatyczne są już praktycznie codziennością i znacznie ułatwiają codzienne życie przeciętnego człowieka, tak również należy oczekiwać zwiększenia udziału tego rodzaju rozwiązań w warunkach przemysłowych. Zastosowanie automatyzacji i robotyzacji linii produkcyjnych w zakładach mięsnych jest nastawione przede wszystkim na: zwiększenie szybkości wytwarzania wyrobów, na etapach, gdy szybkość linii odgrywa najistotniejszą rolę, np. ubój, rozbiór a w rezultacie wygenerowanie większych zysków i zwiększenie opłacalności, przy większej wydajności w tej samej jednostce czasu. Wydaje się, że w przemyśle spożywczym wykorzystanie robotyki i inteligentnych systemów, chociażby z powodów przytoczonych powyżej, jest obecnie coraz bardziej powszechne i raczej nieuniknione a rynek odbiorców ale również wytwórców i oferowanych technologii będzie się rozrastał. Obserwuje się na rynku dużą ilość firm komercyjnych oferujących dedykowane rozwiązania możliwe do przemysłowego zastosowania.

Należy podkreślić, że wprawdzie nadrzędnym celem zastosowania automatyki w przemyśle jest zapewnienie wzrostu produkcji i opłacalności to jednak można to osiągnąć na różne sposoby. Z jednej strony roboty mogą wykonywać czynności powtarzalne, wymagające użycia znacznej siły ale dodatkowo precyzyjne, jak np. rozbiór tusz lub pewne procesy w trakcie uboju, z drugiej strony natomiast mogą być wykorzystane w np. monitoringu i identyfikacji mięsa. Automaty są odporne na niekorzystne warunki środowiskowe, jakie panują na linii ubojowej, tj. zwiększoną lub zmniejszoną (w chłodni) temperaturę oraz dużą wilgotność i ciągły hałas. Warto podkreślić, że jeszcze niedawno to właśnie niekorzystne warunki panujące w zakładach mięsnych były jedną z ważniejszych ograniczeń w zastosowaniu robotyki. Drugą trudnością, którą zidentyfikowano, był fakt, że tusze zwierząt rzeźnych charakteryzują się zmiennym kształtem anatomicznym, różną wielkością (wagą) a także, co było bardzo istotne z punktu widzenia np. precyzji rozbioru – różną sprężystością tkanek. Tkanki z łatwością ulegają odkształceniu mechanicznemu, co sprawia, że cięcie rozbiorowe może nie być idealnie przeprowadzone, tak jakby tę czynność wykonał doświadczony pracownik. Istnieją pewne techniki wykorzystywane w celu zmniejszenia wpływu tej cechy fizycznej mięsa na precyzję wykonywanych cięć, np. wykorzystanie w trybowaniu elementu tuszy strumienia wody pod znacznym ciśnieniem lub metody cięcia wibracyjnego, w której w narzędziu tnącym przekształcana jest moc elektryczna na moc drgań mechanicznych a przez to wzmacniana jest moc i precyzja cięcia, gdyż tkanki nie odkształcają się tak znacznie, jak w przypadku użycia tradycyjnego noża.

 Dodatkowo, dzięki temu, że materiał z którego roboty są wykonane musi posiadać certyfikat dopuszczenia do kontaktu z żywnością, zapewnione są higieniczne warunki wytwarzania żywności bezpiecznej dla konsumenta. Niedawna pandemia Covid-19, jako przykład nieprzewidywalnego zdarzenia, również pokazała pewne korzyści zastosowania tych rozwiązań, dzięki czemu ciągłość produkcji pozostawała w większości przypadków niezachwiana.

Z przeglądu ofert niektórych firm komercyjnych wynika, że jednymi z częściej wykorzystywanych sensorów do zobrazowania trójwymiarowego powierzchni tuszy zwierząt rzeźnych i zapewnienia precyzji są czujniki wykorzystujące promieniowanie X a także skanery laserowe lub kamery głębi. Ze względu na to, że bardzo ważne jest właściwe zeskanowanie tuszy lub jej elementu przed np. rozbiorem często stosowane są łączone techniki pomiarowe, dla zwiększenia dokładności i precyzji. Niektóre wskazane metody sprawdzają się w warunkach przemysłowych i w odniesieniu do tak specyficznego produktu, jakim jest tusza zwierząt rzeźnych. Ponadto, wśród najważniejszych zalet proponowanych komercyjnie urządzeń automatycznych najczęściej wskazywane jest zwiększenie prędkości oraz wydajności produkcji, zapewnienie właściwej higieny poprzez zmniejszenie ryzyka skażenia mikrobiologicznego oraz precyzji dokonywanych czynności (w tym wypadku cięć rozbiorowych elementów tuszy zwierząt rzeźnych). Jako atuty robotów wskazuje się także intuicyjność i prostota obsługi, możliwość dostosowania do różnych wariantów produkcji i gatunków zwierząt rzeźnych. Wśród zaawansowanych technologii informatycznych wymienia się: sztuczną inteligencję, blockchain a także analizę obrazu.

Automatyzacja ma znaczenie nie tylko w zakładach mięsnych ale także w całym łańcuchu produkcji mięsa na każdym etapie. Znane i stosowane są rozwiązania monitorujące w czasie rzeczywistym zachowanie zwierząt w gospodarstwach. Oparte są one na analizie obrazu zachowania zwierząt, które w przypadku wystąpienia niepokojących zjawisk np. stresowych, może świadczyć o braku zapewnienia dobrostanu. Oprócz naturalnego behawioru obserwować można i rejestrować w czasie rzeczywistym stan zdrowia stada oraz parametry życiowe.

W ostatnim czasie w przestrzeni medialnej pojawiły się informacje, że w Chinach zbudowano pierwszą piętrową fermę dla świń. Budynek posiada 26 pięter, na każdym z nich hodowanych jest kilka tysięcy sztuk trzody chlewnej. Cała budowla jest w pełni zautomatyzowana i wyposażona w nowoczesne technologie. Proces hodowli prowadzony jest w zasadzie bez znaczącej ingerencji pracowników, zaledwie kilka osób wystarczy na każde piętro a wszystkie procesy, w tym tak szczególnie ważne z punktu widzenia dobrostanu zwierząt jak temperatura i wentylacja, są precyzyjnie dobierane i sterowane przy użyciu technologii informatycznych. Dodatkowo w tym samym miejscu odbywa się cała produkcja, tj. również ubój i rozbiór tusz wieprzowych do gotowego produktu mięsnego. Ma to ograniczyć możliwy wpływ niekorzystnych czynników zewnętrznych na produkcję zwierzęcą. Zgodnie z przyjętymi założeniami docelowa wielkość produkcji mięsa to ponad 100 tysięcy ton wieprzowiny rocznie, przy założeniu utrzymania ponad miliona sztuk tuczników. Jest to odpowiedź na rosnące zapotrzebowanie wewnętrznego rynku chińskiego. Ponieważ jest to stosunkowo nowa inwestycja, dlatego też ciężko na razie przewidywać prognozy długofalowe, czy taki rodzaj hodowli, oprócz tego, że wpisuje się w ogólny trend w kierunku automatyzacji produkcji zwierzęcej, zapewni bezpieczny i wydajny sposób produkcji mięsa wieprzowego w przyszłości. Z pewnością należy bacznie obserwować sytuację i doniesienia z rynku wieprzowiny w Chinach.

Zastosowanie automatyki wiążę się nie tylko ze zwiększeniem szybkości i wydajności etapów technologicznych na linii ubojowej ale może również odegrać dużą rolę w procesach decyzyjnych i zarządzaniu produkcją. Może to mieć znaczenie w zakresie szybkiego i skutecznego podejmowania działań, w celu optymalizacji ergonomii pracy np. na linii rozbiorowej. Proces produkcji mięsa, jak wiadomo, składa z wielu poszczególnych etapów, różniących się poziomem skomplikowania oraz mających swoją własną specyfikę, np. warunki środowiskowe, tj. niskie lub wysokie temperatury itp. Powoduje to, że nie każde rozwiązanie technologiczne sprawdzi na poszczególnych poziomach. Szczególnie dużą nadzieję upatruje się obecnie w rozwoju sztucznej inteligencji, jako narzędzia, które może wspomagać procesy zarządzania produkcją ale również odpowiednio reagować w czasie rzeczywistym, np. w precyzyjnym dopasowaniu siły cięcia noża w przypadku wykrawania elementu, by ją dostosować do jego struktury i sprężystości tkanek.

W artykule wskazano na podstawie przeglądu zarówno literatury przedmiotowej jak i nowinek branżowych, że rozwój automatyki i robotyki w przemyśle mięsnym jest nieunikniony oraz wydaje się, że jest to zjawisko potencjalnie korzystne. Warto podkreślić, że zastosowanie nowoczesnych urządzeń i technologii pozwala na oszczędności finansowe i wzrost opłacalności produkcji, poprzez zwiększenie wydajności, która jak podkreślają czołowi producenci nowoczesnego wyposażenia, jest kluczowym wymaganiem dla przemysłu. Znaczenie ma również precyzja i prostota obsługi a także to, że roboty wykonują te czynności najbardziej powtarzalne i wymagające często użycia znacznej siły fizycznej. Roboty i automatyka mogą być wykorzystane na każdym etapie produkcji mięsa, nie tylko w zakresie bezpośredniego wzrostu wydajności produkcji linii ubojowej ale także do osiągnięcia tego samego celu poprzez działania decyzyjne i monitorujące. Ciekawe rozwiązanie, tj. piętrową fermę, zaprezentowano w zakresie hodowli świń w Chinach, czy będzie ono coraz powszechniej stosowane i czy tak pełna automatyzacja na tak dużą skalę nie będzie wiązała się z nieprzewidzianymi obecnie przeszkodami, wydaje się, że przyszłość pokaże.