過去臺(tái)灣傳產(chǎn)食品機(jī)械業(yè)向來被認(rèn)為能達(dá)到自動(dòng)化階段已是頂峰，而難以企及智慧化、工業(yè)4.0高度。但近年來先受益數(shù)位轉(zhuǎn)型趨勢興起，吸引國內(nèi)外關(guān)鍵零組件大廠投入整合服務(wù)；後續(xù)又有淨(jìng)零碳排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)蔚為風(fēng)潮，可望由下而上趁勢轉(zhuǎn)型升級(jí)。
現(xiàn)今無論是在歐盟生產(chǎn)或進(jìn)口的食品機(jī)械CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，係指從食品原料加工成食品或半成品過程中，可能應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備和裝置，又可分為食品加工、包裝機(jī)械兩大類。但近年來基於食品加工、包裝機(jī)械也逐漸走向系統(tǒng)整合及整廠輸出（Turnkey）解決方案道路，客製化程度高反而增加導(dǎo)入國內(nèi)外關(guān)鍵技術(shù)意願(yuàn)，可望成為實(shí)踐人工智慧物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）的重要示範(fàn)場域。
Beckhoff運(yùn)用AI建構(gòu)彈性產(chǎn)線及OEM設(shè)備
其中德商倍福自動(dòng)化公司（Beckhoff）自從約5年前在臺(tái)設(shè)立分公司以來，並搭配過去15年來建構(gòu)的完整代理經(jīng)銷體系，引進(jìn)更多德國原廠解決方案。包括PC/PLC-based編程、HMI蒐集資料與量測，甚至可透過ADS通訊協(xié)定連線Linux或機(jī)器人/AGV的ROS操作系統(tǒng)溝通資訊；並利用IPC的優(yōu)勢，直接在HMI呈現(xiàn)Web畫面，或經(jīng)過AR/VR裝置、iPhone/iPad遠(yuǎn)端操控，適用於較長的連續(xù)製程產(chǎn)線。
倍福自動(dòng)化公司業(yè)務(wù)經(jīng)理邱俊憲表示，即使在2021~2022年面臨全球供應(yīng)鏈瓶頸，Beckhoff不僅仍可維持正常出貨速度；還能利用EtherCAT通訊協(xié)定的開放特性，針對(duì)OEM設(shè)備、終端加工（End user）業(yè)者，彈性調(diào)配不同品牌的新舊零組件或產(chǎn)線，以強(qiáng)化管控供應(yīng)鏈韌性。
尤其近年來也有許多Beckhoff客戶逐漸從銷售單機(jī)轉(zhuǎn)型為SI，搭配周邊視覺、能源、溫控及量測、HMI等零配件組成整廠輸出解決方案（Turnkey Solution）。邱俊憲認(rèn)為：「雖然串聯(lián)起來必然可用，但因?yàn)椴煌放频腜LC、HMI、AOI、IPC都有各家不同軟硬體，整合起來曠日廢時(shí)，亦恐延遲系統(tǒng)交握時(shí)的傳訊時(shí)間，不符現(xiàn)今設(shè)備要求高速、高精和響應(yīng)效率的趨勢。」
| 圖1 : 近年來有許多Beckhoff客戶逐漸從銷售單機(jī)轉(zhuǎn)型為SI，搭配周邊視覺、能源、溫控及量測、HMI等零配件組成Turnkey solution。（source：Beckhoff） |
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隨著近年來北部地區(qū)市場需求和業(yè)績不斷成長， Beckhoff也因此新設(shè)桃園辦公室，方便業(yè)務(wù)和工程師就近支援，提供包含人工智慧（AI）、自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI）、工業(yè)機(jī)器人等，再分別搭配所屬系統(tǒng)整合商（SI），讓服務(wù)更為彈性，以滿足現(xiàn)今越來越多客戶逐漸從銷售單機(jī)轉(zhuǎn)型為SI，對(duì)於Turnkey Solution的硬/軟體、系統(tǒng)整合需求。
「自疫後崛起的遠(yuǎn)端服務(wù)管理需求，工業(yè)電腦（IPC）甚至比起傳統(tǒng)PLC更方便內(nèi)建硬軟體監(jiān)控管理，得以即時(shí)掌握設(shè)備、I/O運(yùn)行狀態(tài)、溫度、負(fù)荷，甚至是調(diào)校維運(yùn)。」邱俊憲表示，由於Beckhoff控制器屬於PC-Based架構(gòu)，方便導(dǎo)入NVIDIA的GPU，非傳統(tǒng)PLC能及，並利用自家開發(fā)的Soft PLC軟體最新版本TwinCAT 3，囊括了所有工業(yè)4.0科技所需功能。
尤其是在當(dāng)前設(shè)備廠商面臨缺工困境時(shí)，有限的人力更無法負(fù)荷組成專責(zé)團(tuán)隊(duì)，學(xué)習(xí)Turnkey Solution裡大量待整合的品牌PC/PLC、AOI等設(shè)備硬軟體和零配件。如今則只要學(xué)會(huì)使用TwinCAT 3即可，也符合長遠(yuǎn)規(guī)劃減少人力需求。
甚至最終能使用人工智慧（AI）的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)（Machine Learning）模型演算，來找出最佳化運(yùn)行條件，不僅止於傳統(tǒng)僅輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)來得到零組件選型建議，還能藉此提高能源效率，不必全程都全速（功率）衝刺，還能同步達(dá)到定位目標(biāo)及時(shí)間，估計(jì)可省電15~20%及提升良率。在完成部署前最耗時(shí)的導(dǎo)入生產(chǎn)流程、製程來訓(xùn)練模型階段，Beckhoff也會(huì)有專責(zé)團(tuán)隊(duì)協(xié)助OEM設(shè)備/終端使用客戶，成為OEM設(shè)備廠商對(duì)外競爭優(yōu)勢，已有中國大陸客戶用於泡麵包裝生產(chǎn)線，利用TwinCAT 3機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)執(zhí)行即時(shí)可靠的智慧化檢測。
「在過程中也不斷協(xié)助臺(tái)廠，加速通過歐盟、清真等在工業(yè)等級(jí)之上的食安驗(yàn)證，不僅要求生產(chǎn)線上整機(jī)、零組件等，皆須通過歐盟CE認(rèn)證。」邱俊憲說，為了符合食品、飲料和製藥行業(yè)以及包裝技術(shù)中的應(yīng)用，對(duì)於潔淨(jìng)生產(chǎn)的嚴(yán)格要求，Beckhoff提供一系列IP69K等級(jí)的一體化不鏽鋼材質(zhì)的硬體解決方案。
其中包括：控制面板、I/O模組與驅(qū)動(dòng)器、伺服馬達(dá)、低背隙行星式齒輪，通過附帶不鏽鋼設(shè)計(jì)連接器的EtherCAT電纜串聯(lián)，組成該公司強(qiáng)項(xiàng)的線性傳輸系統(tǒng)XTS與平面磁懸浮系統(tǒng)XPlanar等產(chǎn)品，都能讓食品加工及包裝業(yè)者能直接水洗、快速更換設(shè)備而防止汙染，符合食安法規(guī)的嚴(yán)格要求。
現(xiàn)也受到許多客戶反應(yīng)，確實(shí)能藉此減少發(fā)生粉塵或滑油洩漏事故，維持在食品加工過程中的高潔淨(jìng)度。同時(shí)納入周邊檢測設(shè)備，進(jìn)行能源管理、環(huán)境和視覺量檢測，快速找出食品可能受污染部位；最後再通過該公司PC-based控制器，即時(shí)上傳資訊到客戶端的Server、Cloud，進(jìn)行判讀和追蹤。
目前Beckhoff既可滿足所需Turnkey Solution，還可依有限的廠房空間，自由規(guī)劃採用立/臥式線性XTS模組化輸送系統(tǒng)的配置最佳化；進(jìn)而導(dǎo)入XPlanar磁懸浮系統(tǒng)、AOI、機(jī)器人等創(chuàng)新概念產(chǎn)品，以提高設(shè)備彈性。由於透過XPlanar浮動(dòng)和非接觸式運(yùn)輸，避免了任何形式的磨損，不僅可直接保護(hù)食品免受污染，還顯著簡化了清潔和組裝、維護(hù)工作。
| 圖2 : 目前Beckhoff既可滿足所需Turnkey Solution，還可依有限的廠房空間，自由規(guī)劃採用立/臥式線性XTS模組化輸送系統(tǒng)的配置最佳化。（source：beckhoff） |
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法令驅(qū)動(dòng)綠色永續(xù)包裝 源頭禁塑成主流
且基於來自新法規(guī)、消費(fèi)者壓力和展現(xiàn)產(chǎn)品特色差異，向來是廠商落實(shí)永續(xù)包裝精進(jìn)的重要推力，包括為此減少浪費(fèi)和精進(jìn)回收再利用的包裝法規(guī)，由於現(xiàn)今塑膠產(chǎn)品具有各種化學(xué)成分，比起金屬、紙張和玻璃等更複雜也極難收集，幾乎無法被分為機(jī)械和化學(xué)兩類的多數(shù)回收設(shè)施處理；且因?yàn)闄C(jī)械回收也不經(jīng)濟(jì)，製造新塑膠比回收舊塑膠更便宜，最後仍是運(yùn)到垃圾掩埋場，就連美國綠色和平組織也不得不承認(rèn)：「塑膠回收已是一條死胡同」，人類每年產(chǎn)生約4億噸塑膠垃圾，已成為嚴(yán)重環(huán)境和健康負(fù)擔(dān)。
反而從源頭減塑才是主流，包括臺(tái)灣於2002年首度推出分階段限用塑膠袋及免洗餐具的政策；更已預(yù)告自今年8月起共有8大場所將禁用聚乳酸（Polylactide；PLA）生物可分解塑膠材質(zhì)的免洗餐具，為源頭減塑跨出一步。
惟此僅相當(dāng)於「減塑政策1.0」階段，因?yàn)樯倭硕嗝嫦蚩剂浚瑢?dǎo)致政策成效不如預(yù)期。現(xiàn)今環(huán)團(tuán)更推崇的「減塑政策2.0」，則是除了禁塑之外還有更完備的系統(tǒng)規(guī)劃，包含從塑膠製品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、進(jìn)出口、供應(yīng)商、消費(fèi)者到回收商，依據(jù)不同對(duì)象設(shè)計(jì)讓每個(gè)政策都環(huán)環(huán)相扣。
| 圖3 : 由於現(xiàn)今塑膠產(chǎn)品具有各種化學(xué)成分，更複雜也極難收集；且利用機(jī)械回收也不經(jīng)濟(jì)，製造新塑膠比回收舊塑膠更便宜，就連美國綠色和平組織也不得不承認(rèn)：「塑膠回收已是一條死胡同」。（source:res：heraldm.com） |
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臺(tái)灣中小企業(yè)機(jī)材合一 加速落實(shí)淨(jìng)零碳排
基於世界飲料包材趨勢，已朝向可回收再製、重覆使用的概念，以減少使用新料，符合永續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念；且PET瓶在回收體系中具低能源消耗性，在環(huán)保意識(shí)抬頭的今日，已逐步取代傳統(tǒng)包裝材料。臺(tái)灣食品飲料包材大廠宏全國際便以生產(chǎn)PET瓶為主，且積極跟進(jìn)國際ESG及淨(jìng)零碳排趨勢，帶動(dòng)及建立綠色供應(yīng)鏈體系、永續(xù)及減碳產(chǎn)品，進(jìn)而提升營運(yùn)韌性，並發(fā)揮企業(yè)永續(xù)競爭力。
包括旗下包材及飲料事業(yè)體，皆在空氣污染防制、廢水處理、廢棄物處理，及毒性化學(xué)物質(zhì)等面向，進(jìn)行源頭追蹤管理，並訂定短中長期管理目標(biāo)。在宏全現(xiàn)有的標(biāo)籤印刷凹版印刷製程中，已設(shè)置完善的廢氣收集設(shè)施及密閉式負(fù)壓生產(chǎn)專區(qū)，經(jīng)空污防制設(shè)備處理後，符合排放標(biāo)準(zhǔn)，有效改善製程所產(chǎn)生的空氣污染物。
且不惜自2020年斥資添購歐洲先進(jìn)紫外線（UV）柔版印刷機(jī)、蓄熱式焚化爐（RTO）等設(shè)備，將原有的凹版印刷改採不含溶劑的UV型油墨，大幅降低揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放量95%以上；同時(shí)導(dǎo)入優(yōu)化生產(chǎn)流程、進(jìn)行教育訓(xùn)練、聘請專業(yè)環(huán)保顧問輔導(dǎo)等，從設(shè)備、原料、製程到環(huán)境，進(jìn)行點(diǎn)、線、面系統(tǒng)性盤點(diǎn)，不放過任何能進(jìn)步的空間。並承諾在3~5年內(nèi)，將全數(shù)汰換現(xiàn)有凹版印刷機(jī)及溶劑油墨，期許建立專業(yè)、優(yōu)質(zhì)的五星級(jí)印刷廠，躋身於環(huán)保標(biāo)竿廠商。
| 圖4 : PET瓶在回收體系中具低能源消耗性，在環(huán)保意識(shí)抬頭的今日，已逐步取代傳統(tǒng)包裝材料。（source：assets.new.siemens.com） |
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聚焦循環(huán)經(jīng)濟(jì) 科思創(chuàng)推出水性阻隔塗層解決方案
惟若以循環(huán)經(jīng)濟(jì)的未來發(fā)展為例，開發(fā)使用單一材料或可回收的材料製成的膜料，來替代過去使用的複合膜料便是關(guān)鍵趨勢，紙基包裝由於較易回收，且容易再造漿，使得以紙?zhí)嫠艹蔀楫a(chǎn)業(yè)關(guān)注的首要解決方案。
現(xiàn)今市面上所稱「阻隔塗層」主要可分為兩類：
一、液體聚烯烴類：以乙烯丙烯酸共聚物（EAA）、乙烯醋酸乙烯脂共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸乙脂共聚物（EEA）為主；
二、丙烯酸改性乳液類：主要特色包括印刷適應(yīng)性強(qiáng)、阻隔性和熱封性較佳且性價(jià)比高。因?yàn)槭称钒b紙須和食品直接接觸，所以塗層必須符合衛(wèi)生及不同使用要求，並達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
臺(tái)灣科思創(chuàng)塗料及黏著事業(yè)處銷售暨市場發(fā)展處處長孫偉恩指出，雖然現(xiàn)今「以紙代塑」方案中以阻隔塗層替代原來的紙塑覆合結(jié)構(gòu)，已被為數(shù)不少的下游企業(yè)採用，但距離要真正大範(fàn)圍實(shí)施還存在困難與挑戰(zhàn)。創(chuàng)新則是引領(lǐng)發(fā)展的首要?jiǎng)恿Γ枰麄€(gè)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)在新材料、新工藝、阻隔功能性等方面持續(xù)突破。詳細(xì)區(qū)分市場並發(fā)掘「以紙?zhí)嫠堋沟臐撛趹?yīng)用，針對(duì)不同需求提供對(duì)應(yīng)方案、並制定標(biāo)準(zhǔn)流程，促進(jìn)阻隔塗層技術(shù)取得根本的進(jìn)步與發(fā)展。
從材料性能和應(yīng)用角度分析，必須要不斷優(yōu)化塗料的氣味、熱封、粘連等性能，並且關(guān)注後端的塗佈工藝及加工設(shè)備的升級(jí)；回收循環(huán)利用方面，要具有明確塗佈紙回收技術(shù)、成本和標(biāo)準(zhǔn)化方案。從市場應(yīng)用角度來看，現(xiàn)今一般人日常生活中的包裝用品主要以紙基、塑料包裝為主，紙基包裝在新材料賦能下，將更具備替代塑料的條件，更易於回收製漿、可循環(huán)利用率增加，從源頭降低塑料用量更具有現(xiàn)實(shí)意義。
此外，隨著大眾下游消費(fèi)市場對(duì)於品牌化、高端化和差異化追求，包裝阻隔性能的需求也已百花齊放，連綠色食品包裝也加入時(shí)程，例如紙質(zhì)包裝必須提供防潮、防腐蝕，以及保鮮、感溫、耐水、油及酸等功能；特別是在COVID-19疫情期間日益發(fā)達(dá)的餐飲外帶市場，抗菌和抗病毒功能也成為研究方向之一。
但目前一次式食品紙質(zhì)包裝多數(shù)採取淋膜工藝為主，於紙質(zhì)基材上覆蓋一層聚乙稀（PE）淋膜，以達(dá)到防水防油的效果。這類淋膜工藝品主要用於紙杯、熱封餐盒一次性包裝，或如漢堡紙、烘焙食品包裝、冷鏈包裝盒、防水紙袋等，但因?yàn)镻E淋膜與紙質(zhì)素材難以分離，使得紙質(zhì)產(chǎn)品無法回收，不利於可持續(xù)發(fā)展與材料的循環(huán)利用。
為解決以上問題，如今有越來越多企業(yè)推出了新款可持續(xù)方案，例如以多功能阻隔塗層用於可回收、再生紙漿、工業(yè)可堆肥的包裝解決方案等，分別用於塗佈包裝紙袋、紙杯/餐盒封口紙；以可降解材料為替代方案的聚丁二酸丁二脂（PBS）/聚乳酸（PLA）淋膜紙。科思創(chuàng)的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案，則可以針對(duì)食品紙包裝應(yīng)用場景，使用水性阻隔塗層技術(shù)替代PE淋膜結(jié)構(gòu)，協(xié)助下游更好地進(jìn)行產(chǎn)品物理可回收、可再造漿，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)包裝。
孫偉恩進(jìn)一步分析，目前科思創(chuàng)定位於產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料角色，從研發(fā)創(chuàng)新材料，到綠色工廠採用再生能源生產(chǎn)，後續(xù)再交由合作企業(yè)來完善產(chǎn)品，以及圍繞廢棄物回收的原材料應(yīng)用，引領(lǐng)完成了從原材料、能源到應(yīng)用的閉循環(huán)測試。
同時(shí)持續(xù)發(fā)展塗料樹脂在紙張領(lǐng)域中應(yīng)用，包含膠乳/光油/觸感等特種紙張、紙杯塗層技術(shù)、特殊防水/油技術(shù)，並為此提出新一代紙質(zhì)包裝阻隔塗層，期望藉此紙基包裝來取代塑料市場。科思創(chuàng)也參與了起草和制定《T/CNFIA 161-2012食品接觸用環(huán)保型塗佈紙和紙板材料及製品》標(biāo)準(zhǔn)，將於2023年2月10日正式實(shí)施，同時(shí)針對(duì)市場上低MVTR（水氣通透率）、OTR（氧氣通透率）應(yīng)用需求進(jìn)行開發(fā)研究，並將「以紙代塑」方案分為兩類：
一、固體淋膜可降解塑料：如PLA、PBS、PBAT等，但可降解塑料粒子將無法再回收，大部份為一次性使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)大陸可嚴(yán)格執(zhí)行降解堆肥工藝的企業(yè)僅有數(shù)十家，可堆肥處理的垃圾比例總量不足2%。
二、採用塗布工藝的新一代水性塗料：更多用於紙張基材，透過阻隔塗層提供防水防油等功能，從而替代塑料淋膜紙張，此可實(shí)現(xiàn)再生紙漿和回收，有利於減少浪費(fèi)和環(huán)保。
| 圖5 : 科思創(chuàng)的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案，則可以針對(duì)食品紙包裝應(yīng)用場景，協(xié)助下游更好地進(jìn)行產(chǎn)品物理可回收、可再造漿，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)包裝。（source：科思創(chuàng)） |
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孫偉恩強(qiáng)調(diào)，此由科思創(chuàng)提供的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案主要目標(biāo)，在於減少和消除一次性塑料製品，導(dǎo)致不可重覆利用的包裝資源浪費(fèi)，進(jìn)而創(chuàng)造能為大眾日常生活，提供可持續(xù)包裝解決方案的材料，為包裝產(chǎn)業(yè)帶來環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的高性能產(chǎn)品與解決方案。
既具備低表面黏性和良好的抗黏連性，毋須淋膜就能有效阻隔熱油、油脂和液態(tài)水，可用於漢堡防油紙上的耐油阻隔塗層方案，或是紙杯阻隔塗層；且應(yīng)用於紙張塗層阻隔領(lǐng)域的NeoCryl系列產(chǎn)品可回收及可再造漿，有別於傳統(tǒng)PE淋膜的紙張?zhí)幚磉^後仍舊無法剝離和處理膠膜，紙漿回收極難。水性塗佈紙經(jīng)過處理後，塗層可完全與漿料分離而得到潔白的紙漿，真正達(dá)到可再漿的回收要求；乳液穩(wěn)定性佳，符合GB 9685、FDA、EC/EU等相關(guān)食品接觸法規(guī)。現(xiàn)已成功商業(yè)化並取得紙基包裝產(chǎn)業(yè)的高度認(rèn)可。
**刊頭圖（source:foodmanufacture.co.uk）
