Виртуальное производство реальных продуктов
Цифровой двойник экструдера TechMAS, совместная разработка компании «Партнер-М» и университета ИТМО, поможет увеличить эффективность переработки растительного сырья.
Автоматизация пищевой промышленности – мировой тренд, однако решающее значение имеет цифровизация процессов контроля, управления и модернизации работ. Например, многие предприятия используют роботов и формируют отдельные роботизированные линии. Но для повышения их эффективности необходимо создавать цифровые двойники таких производств. Они позволяют диагностировать, моделировать и прогнозировать технологии, не рискуя реальными цехами и фабриками. Виртуальные копии помогают увеличивать объемы выпуска продукции и снижать затраты. Создание двойников – сложная задача, которую вместе решают российские ученые и промышленники.
Цифровой двойник экструдера
На III Международном форуме «БИОПРОМ: промышленность и технологии для человека» исследовательский центр «Сильный искусственный интеллект в промышленности» Национального исследовательского университета и компания «Партнер-М» представили отраслевым экспертам цифровой двойник экструдера TechMAS. Это важный этап развития российской высокотехнологичной пищевой промышленности.
Первые экструдеры появились в 60-х годах прошлого века в США и совершили революцию в производстве готовых к употреблению продуктов питания. Этот тип оборудования использует комбинацию высокой температуры, давления и механического воздействия для преобразования растительного сырья в разнообразные изделия. Машина продавливает пластифицированные массы через формующую головку. Цикл продолжается от 5 секунд до 2 минут, что делает технологию очень эффективной. В СССР экструдеры для зерна и бобовых с 1970-х годов выпускал Куйбышевский завод аэродромного оборудования.
Повышение эффективности производства
Цифровой двойник процесса высоковлажной экструзии TechMAS создан на базе данных действующего оборудования и 3D-моделирования. «Вместе с “Партнер-М” мы используем реальный промышленный экструдер BCTH-125, его геометрию, технологические параметры и данные работы оборудования, чтобы построить и проверить цифровую модель», – отметил Илья Ревин, старший научный сотрудник Университета ИТМО, кандидат технических наук.
Новая платформа поможет ускорить разработку новых производственных циклов для реального экструдера. Цифровой двойник позволяет оценивать в виртуальной среде различные варианты температуры, давления и других параметров. Промышленные предприятия смогут отсеивать неудачные режимы до запуска опытов на промышленном оборудовании.
Это особенно важно при разработке новых пищевых ингредиентов, так как цифровые испытания не требуют реальных производственных мощностей. Ключевая задача – раскрывать потенциал сырья с помощью его глубокой переработки. В дальнейшем производители продуктов питания смогут увеличить рентабельность бизнеса.
«Наша работа развивается по двум направлениям: глубокая переработка и цифровизация этого технологического передела. Это позволит не только ускорить R&D, но и сократить потери», – подчеркнул Артем Пономарев, генеральный директор компании «Партнер-М».
Прогнозирование свойств продуктов питания
Развитие цифрового двойника экструдера TechMAS позволит не только автоматизировать выбор технологических параметров, но и прогнозировать свойства продукции. Производители смогут оценивать, как физические процессы внутри машины влияют на будущие характеристики сырья. Это будет особенно востребовано при разработке продуктов с заданной текстурой и свойствами, которые входят в моду среди поклонников здорового образа жизни.
«Мы фактически научились все производить, и надо переходить на следующий уровень – функционального и персонализированного питания. Для отрасли это новый этап инвестиционного развития», – отметила министр сельского хозяйства Российской Федерации Оксана Лут.
Цифровизация российской пищевой промышленности необходима для эффективной конкуренции на глобальном рынке продовольствия. По прогнозам консалтинговой компании Towards FnB, за десять лет объем мирового рынка ИИ в производстве продуктов питания вырастет практически в десять раз, с 9,51 млрд долларов США в 2025 году до 90,84 млрд долларов США к 2034 году. Автоматизация и машинное обучение будут все глубже внедряться в производственные процессы.
Сегодня экспорт продукции глубокой переработки растительного сырья – один из высокомаржинальных сегментов российского АПК. Компания «Партнер-М» уже продает продукцию в страны Европы, Азии, Латинской Америки и СНГ. Новая платформа поможет увеличить объемы выпуска продукции, улучшить качество и развивать экспортные поставки.
