Цифровой формат развития пищевой промышленности в современных экономических условиях

Введение

Пищевая промышленность выступает важной отраслью экономики, обеспечивающей продовольственную, социальную и экономическую безопасность. Актуальность исследования заявленной проблемы проектирования цифрового формата развития пищевой промышленности обусловлена необходимостью исследования предпосылок к развитию пищевой промышленности в цифровых экономических условиях. Отрасли пищевой и перерабатывающей промышленности России находятся в состоянии активного развития в течение семи лет, внедряя новые технологии и проходя современную модернизацию. После введения в 2014 году экономических санкций и ограничений на импорт Россия в соответствии с политикой импортозамещения стимулирует развитие сельского хозяйства, развитие отечественного производства продуктов питания и перерабатывающую промышленность.

В современной экономической науке ученые уделяют особое внимание такому направлению развития пищевой промышленности, как управление ценностной цепочкой продукта. Данная проблематика исследована в трудах Т.В. Андреевой, Р.С. Видищевой [1] (Andreeva, Vidishcheva, 2020), А.В. Курлыковой [2, 3] (Andreeva, Kurlykova, 2020; Andreeva, Kurlykova, 2019) и других авторов. Наряду с указанным перспективным направлением определенную научную приверженность имеют исследования, посвященные вопросам инвестирования в развитие пищевой промышленности в условиях цифровизации [3, 4, 8, 11] (Andreeva, Kurlykova, 2019; Vartanova, 2018; Nguen Tkhi Vin, Garnov, 2020; Sadekova, 2016). Особенности внедрения приоритетных цифровых технологий в деятельность предприятий пищевой промышленности отражены в работах В.А. Дресвянникова, Е.П. Страхова [5] (Dresvyannikov, Strakhov, Vozmishcheva, 2017), Е.О. Панковой, М.В. Китаевой [9] (Pankova, Kitaeva, 2019), Т. Шаффрат, Г. Шальк [14] (Shaffrat, Shalk, 2019) и других ученых.

Вместе с тем в изученных нами публикациях недостаточно внимания уделено системному взгляду на проблему проектирования цифрового формата развития пищевой промышленности в современных экономических условиях. Целью статьи является исследование научно-методических подходов к развитию пищевой промышленности в цифровых экономических условиях. Научная новизна исследования заключается в обосновании спектра направлений цифрового развития пищевой промышленности, включая использование технологий роботизации сортировки сырья, промышленных роботов, дополненной реальности, машинного зрения, искусственного интеллекта, анализа больших данных, умной упаковки, визуальных систем машинной оценки качества готовой продукции и других.

В основу проведения исследований положены методы анализа и синтеза, индукции и дедукции, компаративного анализа, сопоставлений и экономических интерпретаций.

В целях исследования научно-методических подходов к развитию пищевой промышленности в цифровых экономических условиях нами проведен анализ динамики индексов производства по отраслям пищевой промышленности России за 2015–2021 гг. (табл. 1). Как свидетельствуют приведенные данные, по итогам 2021 года отрасли по производству продуктов питания обеспечили рост в 3,6%.

Таблица 1

Индексы производства по отраслям пищевой промышленности России за 2015–2021, % к предыдущему году

Увеличению объемов производства продуктов питания способствовали как рост сырьевой базы, рост потребления на фоне эпидемиологических ограничений, так и конкурентная цена отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынке, рост экспорта.

Для развития отрасли предусматривается повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции за счет модернизации существующих мощностей и строительства новых заводов и цехов по переработке продукции растениеводства и производству плодоовощных консервов, а также создание собственной сырьевой базы. Необходимым условием развития пищевой и перерабатывающей отрасли является внедрение новых технологий.

Современные технологии в пищевой промышленности приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Современные технологии в пищевой промышленности

Источник: составлено авторами на основе [8] (Nguen Tkhi Vin, Garnov, 2020).

Современные инновационные технологии позволяют создавать передовое высококачественное оборудование, без которого эта отрасль не может эффективно функционировать. Сюда относятся целые производственные линии, которые выполняют целый ряд процессов в конвейерной последовательности. Большинство из них полностью автоматизировано.

Выделим такие направления применения цифровых технологий и продуктов в отраслях пищевого производства:

1. Роботизация сортировки сырья. Промышленные роботы задействованы в различных процессах на многих предприятиях перерабатывающей промышленности, в том числе для сортировки сельскохозяйственного сырья (фруктов, овощей и др.). При этом достигается высвобождение рабочей силы, ускорение процессов подготовки сырья к переработке и повышение качества допущенных к дальнейшему использованию сельскохозяйственных продуктов за счет точных методов качественного отбора.

2. Дополненная реальность. Такие новые технологии в пищевой промышленности обеспечивают контроль и регулирование производственных процессов на удаленной основе. При этом наладка оборудования, корректировка производства и устранение неисправности достигается без посещения специалистами производственных цехов за счет применения возможностей программных продуктов и может сопровождаться видеоизображением.

3. Машинное зрение. Для мониторинга качественного выполнения всех производственных процессов проводится автоматический сбор и постоянный анализ данных о производстве продуктов по всем заданным алгоритмам. Машинное зрение обеспечивает качественный отбор продуктов для переработки, так как позволяет определять не только поверхностные, но и внутренние повреждения фруктов и овощей. Разработанные технологии машинного зрения способны контролировать соблюдение работниками техники безопасности (нахождение в безопасных местах, наличие защитных масок) и даже удаленно измерять температуру сотрудников.

4. Применение искусственного интеллекта. Технологии искусственного интеллекта как самообучающиеся системы для конкретного производства обеспечивают автоматизацию и оптимальность производственных процессов, контроль работы оборудования, устранение сбоев и предотвращение простоев. Все это позволяет не только минимизировать затраты труда, но также увеличивать скорость и эффективность производственных процессов.

5. Системы анализа больших данных на основе аналитики обширной информации позволяют прогнозировать возможные объемы продажи продуктов питания по видам и корректировать их выпуск в требуемых масштабах. Также технологии Big Data делают обоснование возможной организации и реализации производственного сотрудничества, когда анализируются показатели спутников и датчиков, установленных в грунт, для прогноза урожайности конкретного фермерского хозяйства и связи с производственными программами (планами) перерабатывающих предприятий.

6. Умная упаковка. Технологии сохранения специальной информации о производстве продуктов питания на их упаковке (место происхождения сырья, условия его выращивания и переработки) позволяют обеспечивать потребителя полной информацией о приобретаемом продукте. Мобильные устройства со специальным приложением позволяют просмотреть подробную информацию и делают возможным соответствующее видеосопровождение.

7. Визуальные системы машинной оценки качества готовой продукции с помощью специальных датчиков позволяют проконтролировать состав используемых ингредиентов, отсутствие примесей, выявлять и отсортировывать бракованные или нарушенные изделия с высокой степенью точности. Большие возможности таких технологий используются и в контроле процессов производства: при обработке, смешивании пищевых компонентов, соблюдении температурного режима хранения готовой продукции, условий транспортировки для реализации.

8. RFID-метки. Распространенная технология автоматической идентификации объектов, которая позволяет отслеживать места нахождения готовых изделий при формировании их запасов, контролировать перемещение при перевозках, способствует оптимизации производственных процессов, упорядочивает логистику промышленных предприятий.

9. Искусственная пища. Новые технологии производства продуктов питания, напоминающих по своим вкусовым качествам продукты других категорий, применяются для обеспечения изменившихся предпочтений потребителей. При отказе от употребления конкретных продуктов (содержащих лактозу), распространении вегетарианства и неупотреблении мяса растет спрос на продукцию, имитирующую определенные изделия. Специальные пищевые технологии способны обеспечить искусственный синтез белка с полным исключением наличия элементов животного происхождения и производство продуктов, безопасных для потребителей с определенными ограничениями в питании.

10. Технологии 3D-печати. Такие принтеры для печати продуктов питания позволяют устанавливать состав продукта и воспроизводить готовое изделие в соответствии с заданными параметрами. Точность воспроизведения продукта и управляемость процессов обеспечивают сканирующие устройства с программными настройками.

Зарубежный опыт демонстрирует существенные преимущества применения цифровых технологий (табл. 2).

В Великобритании разработанная на основе искусственного интеллекта сенсорная технология обеспечивает функционирование специальных датчиков, которые устанавливают в промышленное оборудование, с помощью ультразвука и оптической визуализации контролируют процесс очистки. Компьютерные программы оптимизируют работу оборудования, делают подачу воды для очистки в требуемом количестве, предотвращая чрезмерный расход, но обеспечивая установленный уровень очистки. Их использование существенно экономит расходы ресурсов и сокращает время простоя оборудования.

Китайская компания KanKan разработала камеры на основе искусственного интеллекта для контроля порядка при приготовлении блюд в ресторанах. Такие камеры следят за соблюдением порядка в работе персонала кухонь. Технологии такого наблюдения не только обнаруживают нарушения порядка и поведения работников, отклонения от санитарных норм, но фиксируют их, сохраняют изображения, позволяют предотвращать повторы нарушений.

Таблица 2

Преимущества использования определенных инновационных технологий в пищевой промышленности

В Германии на фабрике по производстве мороженого используют жидкий аммиак для охлаждения готовой продукции. В целях обеспечения безопасности производства и защиты производственных работников от возможных химических ожогов разработаны технологии и установлены датчики уровня содержания аммиака. Это предотвращает нарушения в работе и обеспечивает недопущение аварийных ситуаций.

Технологии машинного обучения в Норвегии используют в сортировке фруктов и овощей для гарантий качества используемого в переработке сырья. Сенсорное сортировочное оборудование со встроенными рентгеновскими и инфракрасными камерами, а также алгоритмы машинного обучения работают с высокой точностью и эффективно.

Американская компания разработала технологии Wi-Next на базе искусственного интеллекта и Интернета вещей, которые осуществляют автоматический контроль при производстве бутилированной воды. Созданные технологии тоже используют устройства и программы для сбора данных с промышленных аппаратов, специальных сенсоров на производственной линии розлива бутилированной воды.

В Чили разработана и функционирует платформа NotCo для производства растительных продуктов питания. Машинное обучение используется для замены продуктов животного происхождения на похожие по вкусу растительные аналоги. Программная система способна вывести набор пищевых заменителей с вкусовыми и питательными свойствами куриного мяса, молока и др.

Основными направлениями внедрения инновационных технологий в пищевой промышленности России выступают:

1. Инновационные технологии пищевых продуктов, пищевых добавок и биологически активных веществ.

2. Ресурсосберегающие технологии вторичных ресурсов и отходов перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса.

3. Биотехнологии в создании продуктов нового поколения.

4. Новое оборудование в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса.

5. Подготовка и переподготовка кадров для предприятий пищевой промышленности.

В системе агропромышленного комплекса пищевая промышленность тесно связана с сельским хозяйством как поставщиком сырья и с торговлей. Необходимость улучшения результативности коммерческих, маркетинговых и других сегментов деятельности в пищевой промышленности изменила подход бизнеса к работе с информацией, открыв новые возможности. Наиболее востребованными в пищевой промышленности становятся мобильные технологии для совершенствования бизнес-процессов и создание мобильной торговли путем интеграций телекоммуникационных технологий в существующие информационные системы. В таблице 3 отражен топ-10 технологий в пищевой промышленности.

Таблица 3

Топ-10 телекоммуникационных технологий в пищевой промышленности РФ

Наряду с этим отметим, что для предприятий пищевой промышленности важно кадровое обеспечение реализации современной системы менеджмента качества. Специалисты должны владеть цифровыми компетенциями, обладать навыками работы с научной и технической информацией, уметь проводить экспериментальные исследования, быть знакомыми с правилами проведения стандартных и сертификационных испытаний сырья, готовой продукции и технологических процессов. Для разработки новых продуктов питания и применения новых технологий производства пищевых продуктов необходимы новые навыки оценки технических средств и технологий с учетом экологических показателей и параметров [7].

Таким образом, в России обеспечение качества и безопасности продуктов питания, новые пищевые технологии и биотехнологии, развитие пищевой инженерии, установление здорового питания обуславливают необходимость инновационного развития отрасли, применения цифровых инструментов и определяют выработку инновационных решений.

Заключение. В ходе исследования были выявлены методологические проблемы в системном понимании предпосылок проектирования цифрового формата развития пищевой промышленности в современных экономических условиях. В работе представлены авторские рекомендации относительно научно-методической систематизации подходов к развитию пищевой промышленности в цифровой среде на основе обоснования спектра направлений цифрового развития пищевой промышленности, включая использование технологий роботизации сортировки сырья, промышленных роботов, дополненной реальности, машинного зрения, искусственного интеллекта, анализа больших данных, умной упаковки, визуальных систем машинной оценки качества готовой продукции и других. В качестве возможных направлений дальнейших исследований следует выделить разработку цифровой экосистемы развития и поддержки предприятий пищевой промышленности в условиях обострения технологических и экономических противоречий развития экономики.