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驅(qū)動(dòng)食品行業(yè)的創(chuàng)新

歐洲創(chuàng)新與技術(shù)研究院（EIT）食品聯(lián)盟由50多家高校、科研院所與企業(yè)（包括西門子在內(nèi)）組成。它受歐盟委托，主要利用新技術(shù)使食品生產(chǎn)更具可持續(xù)性并促進(jìn)資源的高效利用。已有共計(jì)4億歐元的資金可用來(lái)實(shí)現(xiàn)這些宏偉的目標(biāo)。

食品行業(yè)的現(xiàn)狀令人警醒。盡管它養(yǎng)活了全世界的人口，卻也帶來(lái)了許多問題。據(jù)總部設(shè)在華盛頓特區(qū)的世界資源研究所稱，食品生產(chǎn)的二氧化碳排放量占全球二氧化碳總排放量的四分之一。同時(shí)，食品行業(yè)的淡水消耗量占全球淡水總消耗量的70%，農(nóng)業(yè)用地占全球可用土地總面積的37%。不僅如此，食品從離開工廠到最后送達(dá)消費(fèi)者手中要經(jīng)歷許多環(huán)節(jié)。這個(gè)過程效率低下，食品浪費(fèi)率高達(dá)32%。一部分食品會(huì)在運(yùn)輸途中、超市中或消費(fèi)者家中變質(zhì)，也有些會(huì)成為殘羹冷炙被倒入垃圾桶。為了保護(hù)我們的地球家園，改變勢(shì)在必行。但改變并不是一件容易的事，尤其據(jù)糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)測(cè)，到2050年，為滿足全球90億人口的飲食需要，糧食產(chǎn)量必須增加60%。

科學(xué)家正在檢查溫室里種植的歐芹。EIT食品聯(lián)盟提議，我們應(yīng)該*重新審視全球食品生產(chǎn)體系，重新構(gòu)建更加可持續(xù)的體系并激勵(lì)消費(fèi)者食用健康的營(yíng)養(yǎng)食品。

那么要如何改變呢？2016年11月，歐盟在布達(dá)佩斯設(shè)立的歐洲創(chuàng)新與技術(shù)研究院（EIT）宣布了歐洲范圍內(nèi)一個(gè)有關(guān)食品未來(lái)的競(jìng)賽活動(dòng)的優(yōu)勝者。該競(jìng)賽的內(nèi)容主要圍繞如何在食品行業(yè)創(chuàng)建“知識(shí)與創(chuàng)新社區(qū)”。獲獎(jiǎng)?wù)呤且粋€(gè)名為“FoodConnects”的聯(lián)盟。起初，它只是一個(gè)由包括慕尼黑理工大學(xué)在內(nèi)的4個(gè)合作伙伴組成的核心團(tuán)隊(duì)。到提交獲獎(jiǎng)項(xiàng)目時(shí)，它已發(fā)展壯大為一個(gè)由來(lái)自13個(gè)國(guó)家（主要為歐洲國(guó)家）的50所高校、科研院所和企業(yè)組成的聯(lián)盟。除慕尼黑理工大學(xué)外，來(lái)自德國(guó)的成員還有弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)和西門子。

這個(gè)聯(lián)盟將被稱為“EIT食品聯(lián)盟”。在接下來(lái)的七年中，它將獲得由EIT提供的超過4億歐元的資金以及由聯(lián)盟成員提供的12億歐元的資助。聯(lián)盟成員提供的資金將主要用于支持開展當(dāng)前項(xiàng)目和進(jìn)行內(nèi)部研發(fā)，所取得的成果將轉(zhuǎn)移給聯(lián)盟。聯(lián)盟成員的積極參與充分表明他們都認(rèn)為驅(qū)動(dòng)食品行業(yè)變革不僅十分必要，而且有利于業(yè)務(wù)發(fā)展。

將愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

這項(xiàng)變革的計(jì)劃是非常宏大的。EIT食品聯(lián)盟提議，我們應(yīng)該*重新審視全球食品生產(chǎn)體系，重新構(gòu)建更加可持續(xù)的體系，并激勵(lì)消費(fèi)者食用健康的營(yíng)養(yǎng)食品。經(jīng)EIT批準(zhǔn)，參與者需要制定能將這個(gè)愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的具體計(jì)劃。計(jì)劃的實(shí)施需要依托*技術(shù)以及有針對(duì)性的具體舉措。Rudolf Sollacher負(fù)責(zé)在慕尼黑Perlach協(xié)調(diào)西門子在EIT食品聯(lián)盟中的工作。他表示：“西門子的工作側(cè)重于數(shù)字化和自動(dòng)化方面。我們主要為EIT食品聯(lián)盟提供基于Teamcenter、COMOS或Mindsphere等的軟件解決方案。”

西門子的專家為聯(lián)盟提供技術(shù)支持。西門子已是食品和飲料行業(yè)的領(lǐng)軍人物。

西門子的核心目標(biāo)之一是減少生產(chǎn)過程中以及從生產(chǎn)到消費(fèi)過程中的食品浪費(fèi)。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，歐洲的食品浪費(fèi)將會(huì)減半。可能采取的舉措之一是將食物殘?jiān)米鞫卧?。例如，燕麥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘余物仍然富含膳食纖維和蛋白質(zhì)。它們可以用于生產(chǎn)穆茲利或動(dòng)物飼料。二次生產(chǎn)所需要的技術(shù)工藝早已存在，只是尚未完成針對(duì)工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用的開發(fā)。另一個(gè)舉措是使用傳感器來(lái)檢測(cè)超市或冰箱內(nèi)的食物是否還能食用。這可以防止人們將已經(jīng)過了“保鮮期”但仍未變質(zhì)的食物丟棄掉。

重新贏得消費(fèi)者的信任

EIT食品聯(lián)盟還致力于確保將真正的健康食品送到消費(fèi)者手中。要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，專家們需要了解食品行業(yè)中食品的機(jī)器加工過程。因此，EIT食品聯(lián)盟開展了名為“數(shù)字化食品供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”的路徑追蹤項(xiàng)目，西門子也在其中發(fā)揮了作用。在這個(gè)項(xiàng)目中，西門子可以利用其產(chǎn)品生命周期管理解決方案（如Teamcenter）幫助創(chuàng)建食品的數(shù)字化雙胞胎。通過讀取數(shù)字化雙胞胎的數(shù)據(jù)，相關(guān)人員就可以知道產(chǎn)品是什么以及來(lái)自哪里。

有一種方案是借助區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)追蹤水果或魚類的貨板。區(qū)塊鏈技術(shù)是一種成本低廉且基于網(wǎng)絡(luò)的分布式防偽記賬系統(tǒng)。借助這種技術(shù)，數(shù)字化將能夠幫助食品廠商重新贏得消費(fèi)者對(duì)食品的信任。Sollacher說(shuō)：“如今，消費(fèi)者對(duì)食品配料來(lái)源和加工過程的要求越來(lái)越高。消費(fèi)者重視的這個(gè)問題也是EIT食品聯(lián)盟關(guān)心的重要問題。最終，我們希望消費(fèi)者能夠追蹤所食用食品的每一種配料。記錄整個(gè)價(jià)值鏈不僅有助于確保提供優(yōu)質(zhì)食品，而且也便于查明問題。”

350家初創(chuàng)企業(yè)，10000名學(xué)生、企業(yè)家和員工

在EIT食品聯(lián)盟，個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)方案也是備受關(guān)注的重點(diǎn)之一。這也與醫(yī)療領(lǐng)域的新研究趨勢(shì)相契合，即針對(duì)每位患者制定單獨(dú)的治療方案。Sollacher表示：“借助自動(dòng)化技術(shù)，食物耐受不良，或有特殊需求的消費(fèi)者（如敬老院的老人）或偏好特定口味的人，都將獲得符合他們需要的健康食物。在這個(gè)領(lǐng)域，我們可以依靠西門子設(shè)施管理應(yīng)用COMOS和MindSphere。”

最后，由于食品行業(yè)近年來(lái)的創(chuàng)新步伐十分緩慢，EIT食品聯(lián)盟計(jì)劃扶持多達(dá)350家初創(chuàng)企業(yè)。這個(gè)計(jì)劃的參與者之一就是西門子的獨(dú)立部門next47。該部門可為各行各業(yè)的顛覆性技術(shù)給予經(jīng)濟(jì)和概念支持。Sollacher指出：“在食品行業(yè)，旨在顛覆市場(chǎng)的創(chuàng)新技術(shù)十分罕見，但在汽車等其他行業(yè)，創(chuàng)新卻是人們的主要追求。創(chuàng)新對(duì)食品行業(yè)可謂有益無(wú)害。”

如何大幅降低電廠和變電站產(chǎn)生的噪聲？西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)聲學(xué)部門的一支團(tuán)隊(duì)為降低噪聲和振動(dòng)進(jìn)行了專門的模擬和優(yōu)化。

很少人會(huì)對(duì)微風(fēng)輕撫樹葉的沙沙聲感到不悅，但如果電廠在其周圍發(fā)出相同強(qiáng)度的聲響（約35分貝），人們將做出截然不同的反應(yīng)。有鑒于此，西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)的一支聲學(xué)專家團(tuán)隊(duì)正在利用高級(jí)模擬技術(shù)將電廠環(huán)境噪聲降至最低。

模擬技術(shù)可以在動(dòng)工建造電廠之前，通過對(duì)電廠噪聲源的調(diào)整和測(cè)試，盡可能降低電廠實(shí)際噪聲值。只有在所有指標(biāo)都達(dá)到后，施工才會(huì)開始。這支聲學(xué)家團(tuán)隊(duì)成立于1987年，已成功幫助許多電廠大幅降低噪音。

請(qǐng)安靜。Holger Ennes（站立）與聲學(xué)家團(tuán)隊(duì)正在討論模擬工作。

噪聲云

這支聲學(xué)家團(tuán)隊(duì)的工作地點(diǎn)位于德國(guó)埃爾蘭根，他們不僅能優(yōu)化電廠的噪聲水平，處理變電站噪音也不在話下。專家們用三維模型呈現(xiàn)了大小相當(dāng)于4個(gè)足球場(chǎng)的電力設(shè)施并對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行了細(xì)致的研究。噪聲用彩色云狀物表現(xiàn)。聲學(xué)家團(tuán)隊(duì)首先研究了變電站大廳等建筑物內(nèi)部的噪聲分布，不放過任何一個(gè)能想到的參數(shù)。同時(shí)，為了使噪聲模擬達(dá)到更好的效果，他們還需要了解變電站場(chǎng)址、建筑材料類型以及建筑物的形狀和大小等信息。接下來(lái)，他們將借助聲學(xué)軟件和比較測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定變電站大廳內(nèi)部的噪聲水平。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們就可以進(jìn)行模擬并確定控制噪聲的措施。

阻隔噪聲

當(dāng)聲學(xué)家團(tuán)隊(duì)計(jì)算出建筑物內(nèi)部的噪聲水平后，他們將模擬建筑物外部的聲音傳播環(huán)境。Holger Ennes這樣描述顯示器上的3D模型：“那里有一棵樹，這里有一些灌木叢，還有一條小徑、一幢房屋、一條街道、一座橋，模擬將呈現(xiàn)出電力設(shè)施建成后周邊的所有細(xì)節(jié)。我們還要考慮該地區(qū)的風(fēng)力風(fēng)向特點(diǎn)、空氣吸收能力、土壤吸收能力，溫度以及阻礙聲音傳播的障礙物等變量。”

開關(guān)變電站周圍的聲音傳播情況模擬圖

隨后，專家團(tuán)隊(duì)會(huì)將所得到的聲音傳播數(shù)據(jù)與法定噪聲限值及客戶要求作對(duì)比。如果計(jì)算值超出這些限值或還有可能進(jìn)一步降低噪聲水平，Ennes及團(tuán)隊(duì)將給出調(diào)整電力設(shè)施布局的建議以進(jìn)一步降低噪聲水平。有時(shí)，調(diào)整措施可能涉及到加厚外墻或設(shè)置隔音屏障。在有些情況下，專家也可能建議封閉戶外設(shè)備，例如為變壓器或泵加裝隔音罩。

Ennes興奮地說(shuō)：“我們團(tuán)隊(duì)不僅研究如何控制陸地上的電廠和變電站的噪聲，同時(shí)也研究北海上變電站的噪聲控制措施。在建造海上風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，需要將鋼樁固定在海床上，而施工產(chǎn)生的噪聲會(huì)在水中快速傳播，速度是空氣傳播的4倍，但這些噪聲不能超過規(guī)定限值。”過大的噪聲會(huì)對(duì)海洋哺乳動(dòng)物造成傷害。因此，在這種情境下也需要由專家制定并實(shí)施降噪方案。