Uneltele folosite în industria cărnii variază pe scară largă, de la simple cuțite mânuite de  măcelar, la sisteme autonome pentru sarcini complexe, precum eviscerarea sau optim ruperea carcasei. Deși din punct de vedere gramatical termenul de automatizare poate fi folosit interschimbabil cu termenul de mecanizare, este mai frecventă folosirea mecanizării pentru a descrie un echipament alimentat simplu, care are puțină detectare sau adaptare la sarcină sau piesa de lucru și automatizare, pentru a descrie mai avansate, ghidate senzorial, cu mașini adaptive. O serie de abordări pot fi încorporate în automatizare să rezolve problemele legate de variația produsului în mai multe moduri. Unele folosesc senzori avansati, altele folosesc cunoștințele stocate despre variațiile probabile din punct de vedere statistic, iar a treia categorie modifică procesul pentru a utiliza puterile mașinilor, după cum se arată în lucrarea cu titlul ”Advanced Technologies for Meat Processing”, semnată de Leo Nollet și Fidel Torda.

Utilaje dedicate

Mecanizarea include dispozitive simple alimentate cu puțină detecție sau deloc, cum ar fi șină aeriană pentru transportul carcaselor în jurul abatorului sau ferăstraie mecanice de despicare, care înlătură nevoia de efort uman. Astfel de articole sunt excepțional de utile și vitale pentru debitul abatorului modern, dar nu sunt considerate automatizare.

Justificarea automatizării în producție este un proces complex, în principal dependent asupra ritmului de producţie şi a flexibilităţii necesare procesului. Deşi mecanizarea este potrivită pentru industriile manufacturiere cu produse consistente, cum ar fi cele de automobile, electronice și așa mai departe, variabilitatea biologică inerentă a animalelor necesită soluții mai sofisticate de procesare a automatizării.

Ratele ridicate de producție sunt favorizate de utilajele dedicate care tind să fie inflexibile. Flexibilitatea ridicată a procesului  poate fi realizat cu personal uman, dar cu debite mai mici și cu o variație mai mare de procesare, care trebuie tolerate. Automatizarea, folosind dispozitive de tip robot, este potrivită pentru producția cu rată medie, în operațiunile de abator.

Automatizarea simplă, cum ar fi o ușă simplă controlată de senzor sau un robinet fără atingere, poate face o diferență semnificativă doar cu o cheltuială mică  și risc minim. Cu toate acestea, acest capitol ia în considerare sistemele de procesare mai mari, pentru sarcini majore în linia de producție de sacrificare a cărnii de porc, miel și vită.

Deși metodele specifice de tăiere și îmbrăcare variază în întreaga lume, aceleași procese de bază sunt necesare pentru a produce carne de porc, vită și carcase de miel.

Drivere generice

Există o mare varietate de motive comerciale și de calitate care conduc multe companii să investigheze și să aplice automatizarea liniilor de producție a cărnii. Până la urmă, toți procesatorii au același scop: creșterea profitabilității. Dacă nu este previzibil niciun profit sau beneficiu pe termen lung, nu vor fi implementate modificări.

Utilizarea automatizării în abator în locul operatorilor umani are multe beneficii potențiale, care ar putea fi tangibile, intangibile, sociale sau economice. Multe drivere generice sunt citate de către industria cărnii pentru introducerea automatizării, inclusiv următoarele:

• Dificultăţi în recrutarea personalului. Există o lipsă de forță de muncă calificată pentru îndeplinirea sarcinilor din industria cărnii. Munca este de obicei repetitivă, intensivă fizic și se desfășoară într-un mediu neplăcut.

• Siguranța și bunăstarea personalului. Eliminarea personalului de la concentrarea repetitivă și ridicată  conduce la o mai mare satisfacție în muncă și la reducerea riscurilor de accident sau leziuni de încordare repetitivă. Leziunile apar la cei experimentați, cât și la cei  abia instruiți, ilustrând ca este mai degrabă natura muncii, decât lipsa de experiență, care provoacă pericolul.

Tăieturi făcute cu forță mare spre corp, designul cuțitului și degetele reci contribuie la nivelul de siguranță scăzut (North 1991). Într-o societate din ce în ce mai litigioasă, costul răspunderii angajatorului  asigura o preocupare suplimentară.

• Siguranța alimentară. Operatorul uman este un factor major în introducerea microbiană și contaminarea cu corpuri străine. Costurile păstrării igienei cu numărul mare de personal prezent într-o fabrică de carne normală crește per total costurile productiei.

• Calitatea producției. Este larg acceptat că se taie cel mai bine carnea la temperaturi de la 2 C la 5 C. Pe măsură ce temperaturile scad, calitatea tăierii se îmbunătățește, dar forțele de tăiere cresc (Brown, James și Purnell 2004), într-o măsură în care puterea umană ar putea fi insuficientă pentru a menține ratele de producție. Automatizarea poate fi folosită pentru a exercita forțe mai mari, menținând sau îmbunătățind reducerea calității și a ratelor de producție.

• Consistența produsului. Automatizarea realizează de obicei o sarcină mai consecventă decât un om. Plictiseala, stresul și oboseala nu sunt o problemă.

• Controlul procesului. Automatizarea poate face ajustări subtile dincolo de competența unui agent uman și nu e înzestrată cu amintiri, raționament sau alte capacități umane, dar au alte capacități, cum ar fi de exemplu, detecție în infraroșu, putere crescută, vedere cu raze X, memorie imensă etc.. Mașinile pot fi proiectate să funcționeze în condiții în care oamenii nu puteau performa eficient. Acesta poate permite prelucrarea în medii benefice calității (de exemplu, temperaturi scăzute, atmosfere aseptice, etc.). În plus, automatizarea reduce deșeurile și crește randamentul total.

• Legislație. Temperatura minimă legală de lucru continuă pentru a muncitor activ în picioare în UE este de 10 C. Directiva Comunităţii Economice Europene (CEE) 95/23/CE precizează că în timpul tăierii cărnii, temperaturile nu trebuie să depăşească 7 C şi camerele de procesare trebuie să fie la maximum 12 C. Automatizarea și robotica pot lucra mai aproape de temperaturile optime decât poate fi legal realizat cu operatorii umani.

• Trasabilitatea. Trasabilitatea are o importanță tot mai mare în întreaga producție alimentară, iar procesele și carnea nu fac excepție. Deşi informaţia senzorială necesară în mod inerent pentru automatizarea multor sarcini ar putea da oportunitatea de a colecta date de trasabilitate în mod firesc, necontrolat, aplicarea automatizării poate afecta negativ sistemele de trasabilitate.

Riscurile automatizării

În ultimul deceniu, multe dintre barierele tehnologice în calea automatizării producției de carne au fost reduse sau eliminate. Factorii de afaceri și comerciali sunt acum factorul limitator predominant. Industria auto a avut foarte mare succes în implementarea procesării automate. Componente obișnuite și o valoare ridicată au produs împreună un proces ideal pentru automatizare.

În ciuda diferențelor de produs și proces, unele experiențe și observații de afaceri pot fi transferate în sectorul cărnii. De aceea, este necesară o cultură a companiei pe termen mai lung, mai puțin adversă față de risc și angajați la toate nivelurile, iar aceștia trebuie să fie pregătiți să se schimbe. Acolo unde proiectele de automatizare au eșuat, este adesea lipsa de acceptare în întreaga companie și lipsa de conștientizare a abilităților și a schimbării organizatorice necesare pentru a sprijini implementarea.

Aceleași riscuri organizaționale se aplică și sectorului alimentar, cu provocări suplimentare de mare variabilitate a produselor și o structură de piață constrângătoare. Marja scăzută pe majoritatea produselor din carne reduce banii disponibili pentru investiții, iar o piață dominată de mai mulți retaileri majori exacerbează situația. Majoritatea forței de muncă din sectorul alimentar este necalificată și, prin urmare, se economisesc sume prin înlocuirea forței de muncă, acestea fiind scăzute.

O mentalitate pozitivă

Specificațiile de aprovizionare, cerere și procesare sunt flexibile, sezoniere și regionale. Din punct de vedere al automatizării, complexitatea sarcinilor de producție a carcasei nu trebuie subestimată. Membrele personalului uman sunt înnăscut abile, flexibile, și bine prevazute cu senzori integrați. Majoritatea sarcinilor în producția de carne utilizează aceste abilități inerente.

În schimb, majoritatea sistemelor de automatizare au un proces decizional limitat și o abilitate limitată. Oamenii sunt excelenți în a evalua situațiile și a acționa în consecință. Un sistem de mașini are o funcție predestinată și o corecție doar pentru un număr limitat al posibilelor erori care pot fi încorporate în proiectare. Orice sistem automatizat la replică, chiar și un subset mic de abilități umane, poate necesita sisteme sofisticate integrare.

Multe fabrici alimentare actuale nu au abilitățile interne pentru a specifica și a sprijini automatizarea sistemelor. Abilitățile necesare se extind dincolo de funcția de inginerie la cea specifică, aceea care instalează și întreține sistemul. Personalul de conducere și producție lucrează alături de sistemele automatizate care trebuie să înțeleagă punctele forte și punctele slabe ale echipamentului și pentru a ajusta practicile în consecință.

Întreaga organizație, de la măcelari, la directori, trebuie să adopte o mentalitate pozitivă față de automatizarea operatiilor traditionale manuale. Atitudinile inadecvate la oricare dintre multele niveluri pot provoaca eșecul proiectelor de automatizare.

Cauze de creștere a costurilor

O industrie a cărnii în mod tradițional conservatoare, săracă în personal, cu marje scăzute, are unele provocări fundamentale financiare și de atitudini de afaceri în implementarea automatizării sistemelor. În ciuda progreselor înregistrate în ultimii ani în domeniul automatizării cărnii, cea mai mare problemă tehnică este încă aceea de a face față variației biologice naturale în produs.

Produsele variabile necesită strategii de producție variabile și metode flexibile de prelucrare. Acest lucru are implicații pentru sistemele de detectare și elemente ale sistemului în contact cu carnea, cum ar fi dispozitivele de fixare, clemele și uneltele de tăiere. Produsele sunt relativ delicate și pot fi deteriorate prin manipulare necorespunzătoare.

Acești factorii tind să excludă transferul direct de tehnologie din alte industrii. Provocarea tehnică secundară este în longevitatea și adecvarea echipamentului și mediilor de producere a alimentelor.

Sisteme igienice și robuste, pentru a rezista la presiune înaltă de spălare, în mediu rece și condens, pot fi proiectate și construite, dar la un cost suplimentar și la complexitate ridicată. Acest lucru crește și mai mult costurile pentru implementarea automatizării pentru producția de mâncare.

Tehnologii avansate pentru prelucrarea automatizată a cărnii

Tehnologia de automatizare este încă departe de sistemul general de tip robot,  capabil să înlocuiască oamenii în majoritatea situațiilor operative alimentare, așa cum este preconizat de Khodabandehloo și Clarke (1993).

Pentru o sarcină tipică de producție de carne, operatorul își folosește simțurile pentru a evalua fiecare produs de intrare și pentru a-l compara cu produsul de ieșire necesar. Apoi, folosindu-și experiența dobândită din îndeplinirea anterioară a sarcinii și un instrument adecvat, operatorul efectuează acțiunile de prelucrare necesare.

De-a lungul procesului, operatorul simte efortul și reacționează la modificări pentru a finaliza fiecare acțiune. Pași și cerințe similare ale procesului sunt necesare unui sistem automatizat pentru a îndeplini sarcina. Senzorii sunt necesari pentru a obține informații despre fiecare secțiune individuală de carne și monitorizarea progresului în timpul sarcinii. Este necesară, deci, o descriere a sarcinii, pentru a interpreta informații specifice și pentru a produce un plan de acțiune și este necesar un dispozitiv de acționare pentru efectuarea procesului cerut în secția de carne.

Diverse niveluri de inteligență și feedback sunt necesare pentru a se adapta la variația procesului și a reacționa la erori. Funcțiile de interpretare și control a datelor sunt comune sistemelor de automatizare în multe sectoare industriale. Evoluții cheie pentru automatizarea în alimentație industria se află în subsistemele de detectare și efectoare finală sau instrumente care interacționează direct cu carnea.

Tăierea și separarea sunt cele mai frecvente operații în dezasamblarea carcasei, în timpul procesului de sacrificare. O serie de metode noi de tăiere, cum ar fi laserele, jeturile de apă și instrumentele cu ultrasunete, au fost investigate pentru tăierea automată a cărnii. Cu toate acestea, lamele mecanice sunt cea mai comună metodă de tăiere. Acestea sunt instrumente robuste și bine acceptate, deși știința de bază a acțiunii lor de tăiere este încă de înțeles pe deplin (Brown et al. 2004).

Tăierea cu jet de apă are o nișă mică la tăierea produselor plane, cum ar fi fileul de pește și de pasăre, dar nu este utilizat în mod obișnuit în producția de carne roșie. Subsistemul de detectare predominant utilizat în automatizarea industriei cărnii este viziunea artificială.

Mulți producători au echipamente care sunt potrivite și utilizate în cadrul sectorului alimentar. Dispozitivele de captare a imaginilor pot fi plasate de la distanță de la locul de operare și, astfel, scos din regimurile riguroase de curățare care trebuie să fie suportate de echipamente aflate în contact strâns și direct cu carnea. Viziunea este, de asemenea, foarte aplicabilă extragerii complexe de date necesare pentru a permite procesarea inteligentă a produselor din carne.