回顧上世紀末全球化貿易發展與傳統上班族的生活型態改變，都讓原本在餐桌上的食物逐步走進超商、外送等不同物流體系與消費通路，並促進上中游供應鏈的食品加工和包裝機械隨之推陳出新，並藉此塑造食安與剩餘資材再利用的閉循環生態系成型。

尤其是在台灣經歷多起黑心食安、輻食、萊豬事件之後，行政院還推出了「食安五環政策」，以確保食品從農場到餐桌過程中的生產、製造、流通、販售每段環節皆符合衛生、環保、安全標準。除了上游生產端的環境與材料、加工設備及關鍵零組件潔淨度，必須達到食品GMP等級，甚至是歐盟食品認證的嚴苛標準。進入工業物聯網（IIoT）時代，更要求業者須能建構Turnkey整廠輸出自動化設備，以有效提升競爭力。

Festo助力食品機械業 打造Digital Twins食品安全鏈

德商飛斯妥公司（Festo）便長期傾力支援食品機械與包裝產業，對於品牌和質量的要求涵括多方面，例如：智能化和易操作的產品設計、使用壽命長、持久的效率優化，以及全球化及全天候的服務。

近年來更積極在設備零組件及次系統上，發展出更多符合食品衛生安全且模組化系統化的產品，例如夾管閥VZQA、MCS等，進而擺脫過去以氣動為主的固有印象。於Festo德國總部積極發展總線控制相關產品（seamless connectivity），並透過IEC 61131-3國際標準的CoDeSys編程軟體，在控制器上實現可視化的編輯介面。

尤其是現今導入製程自動化（Process Automation）的傳統食品機械，大多仍須透過機械閥件與控制盤進行人工手動調整，沿襲舊型態的師傅經驗法則，既無法有效針對製程能力進行統計優化；且對其製程穩定度，也只能仰賴師傅進行情境模式化的調整，而無法系統化傳承製程經驗與調整法則依據。

Festo除了增加與上位控制系統的靈活溝通協調能力之外，還可以在原來stand-alone的設備上增添額外智慧化功能，以快速反應設備狀態與目前相關製程參數的數值，讓操作人員可以更直觀且即時地確認設備狀態與紀錄和操作。因應食品設備在接觸區、非接觸區幾乎以氣動或具有高IP防護等級（IP65、IP67）產品為主，為了避免液壓管件洩漏而引發食品衛生安全問題；或是在有水氣製程下使用電器相關產品，引發用電安全等疑慮。

隨著國際淨零碳排與電費逐漸高漲的趨勢下，設備的節能效率與乾淨壓縮空氣的高效應用，也逐漸在工廠支出成本上扮演著舉足輕重的地位，連同整廠空壓系統效率的改善與優化，都是現今食品加工製造關注的重要議題。

Festo還針對設備節能及預測健康診斷需求，發展出了一整套系列的MS氣源處理產品，經過組合電控開/關閥、不同粒徑的過濾器，可依照客戶設備實際需求，進行彈性化調配，同時輸出穩定且高潔淨度的壓縮空氣，進而推出一款跨時代的節能產品E2M/C2M，即時監控設備節能優化與動態。

當設備在相同製程作動下會有可預估的狀態行為模式，E2M/C2M 節能模組就如同智慧手錶上偵測「呼吸/心跳」的用途一樣，可結合壓力、流量等感測器，與支援EtherCAT、ProfiNet、EtherNet/IP等主流工控協議通訊介面，成為一部具有彈性反應範圍的設備聽診器，隨時監聽在時間範圍內空氣耗損量的變化，並針對相關變化制定智慧反應行為，以達到工業 4.0 的需求。其主要的功能包含：

1. 檢測到設備處於閒置狀態下，自動關閉氣源，減少能源耗損

2. 具有自動檢測洩漏功能，可發出警告，通知操作人員確認

3. 可結合工單與製程資料進行資料整理分析，增加資訊通透性與 RISK 處理能力

Festo指出，目前使用者透過在現場設備的氣源管線或氣源處理加裝 E2M/C2M 節能模組，即可自動感測「設備製程作動/非作動」、與非預期洩漏感知等功能，針對廠內壓縮空氣進行有效的管理與控制。藉以偵測壓縮空氣的流量，結合製程資訊與紀錄，實際反應每次工單的作業歷程與設備的作動情況，並加以歸納分析，確認生產時的正常作動狀態，與可容許作業之流量耗用值（Threshold）。

再將相關的監控邏輯設定在 E2M/C2M 節能模組，即可增加設備上的智慧聽診功能，做好設備的智能反應；就如同人體上的智慧偵測裝置一樣，只要超過設定的容許範圍值，就會反應到上位控制器並發出訊號警示，降低生產時的作業風險，並落實設備上相關元件的健康維護。進而降低廠內空壓機24小時不間斷工作的機率，節約壓縮空氣資源與整廠空壓系統電費的耗損

目前Festo還為客戶提供了一套符合ISO/DIS 11011規範的碳中和、整廠系統節能減排方案，利用Festo在氣動元件開發與處理的專家經驗，來協助客戶進行工廠端空壓系統與規畫的總體檢，並透過詳細的分析數據與工具選用製程與元件，優化整廠壓縮空氣的使用效率與建立後續維護法則，將工廠的能源使用效率進行最大優化。

在看板管理部分，Festo推出 CPX-IOT 閘道器，並建置了對Festo 電動產品的參數交握能力，例如 E2M/C2M 節能模組；對於其他公司產品，可以使用Node-Red技術與 ModbusTCP、OPCUA等資料交換模式整合。

舉Festo體驗中心（Festo Experience Center）為例，正是利用CPX-IOT閘道器與其他展示設備，由Node-Red與MQTT等工具建置公司內網/外網的整體看板系統；進而結合資料庫（Database），對於相關重要製程參數記錄回溯與分析，建置公司即時運作狀態的數位戰情室（Data Dashboard），打造完整的資訊鏈，並進行後續的數據分析研究與製程精進研究，完整為將來的 Digital Twins 打下了完美的基礎。

目前在食品與食品包裝等傳統製造產業中，Festo正極力開發更多新產品，以符合未來資訊時代工業 4.0、Digital Twins上的問題與挑戰；同時也以最佳戰略合作夥伴的方式，為客戶考量總體擁有成本（TCO）的產值效益最大化，共同打造雙贏局面，繼續與食品與包裝機械產業進行更多深化合作，創造食品智慧機械產業輝煌時代。

圖1 : Festo還針對設備節能及預測健康診斷需求，推出新一代E2M/C2M，即時監控設備節能優化與動態。（source：Festo）

Beckhoff全方位整廠解決方案 確保符合嚴苛食安認證標準

倍福自動化公司（Beckhoff），也將食品及包裝機械，皆歸類為其專業自動化領域的OEM設備項目，成為該公司遍佈全球和台灣的主力業務之一，至今仍維持穩定成長。

舉例來說，Beckhoff位於美國的客戶ProSpection Solutions公司，主要從事肉類、乳製品等產品和包裝檢測的自動化，自2017年開始只花了兩年就從經銷商轉型成為OEM設備製造商，完成了首批防護等級高達IP69K的低密度異物檢測及清除系統。便是導入Beckhoff基於EtherCAT和IPC的控制技術為核心，其中內建TwinCAT 3自動化軟體的CX5140嵌入式控制器而開發設計出來的首套高精密食品檢測系統解決方案，協助使用者優化食品光學檢測，將異物檢測率提高了5倍。

藉此從多個拍攝角度掃描和檢測牛肉、豬肉、家禽、寵物食品、乳酪絲、義大利麵等預製食品的整個表面，確保在加工生產流程不會存在各種雜質和異物，包括硬塑膠和軟塑膠、個人防護用品（PPE）和生產設備中其它很多常見物質。

因為在獨立電腦上運行的ProSpection專有的視覺檢測軟體，還必須與設備上的控制器即時高速通信，所以選擇了Beckhoff基於EtherCAT可自由選擇拓撲結構，以支援其他現場匯流排等30多種重要的通信協定；同時基於IPC的開放式自動化控制技術，也簡化了協力廠商零組件的控制程式設計。

ProSpection公司技術副總監 Kyle Knudsen進一步指出，更重要的是因為該系統相機會同時檢測產品的頂部和底部，所以在檢測產品時毋須翻轉產品，所需占地面積要比其它同類系統小得多，解決了工程團隊在設計和部署設備時會遇到的挑戰，且提供比同類設備更高的輸送量和可靠性。

且當該公司剛轉型製造設備時，?部工程團隊的程式設計資源其實非常有限，受惠於Beckhoff團隊的支援對於系統成功便至關重要，不僅透過TwinCAT 3幾乎編寫了所有設備的運動控制程式，再經過ADS通訊傳遞到ProSpection自有視覺軟體整合，完成了PLC編程工作；再經自動化系統將檢測結果記錄在SQL資料庫中，並存儲用於顯示附帶時間戳記的每種污染物的剪裁圖片，讓客戶能夠查看檢測到的污染物，消除設備問題，減少浪費。

如今，通過ADS協定與CX5140即時通信，已可達到每小時高精確處理10,000~25,000磅或4,535~11,340公斤的產品，並即時自動清除生產線上所有受到污染者，吞吐率要比市場上典型的同類系統高出3~5倍。

「該檢測系統讓我們的客戶能夠以明顯更高的一致性、準確性，以及比其它檢測方法快得多的速度檢測和清除生產流程中的異物。」ProSpection公司總裁兼CEO Jeff Youngs表示。「目前這套系統已經成為 Prospection的旗艦系列產品，成功吸引了食品行業最大的包裝消費品（CPG）製造商的注意。」

圖2 : ProSpection Solutions公司導入Beckhoff基於EtherCAT和IPC（CX5140）嵌入式控制技術為核心，並利用其中內建的TwinCAT 3軟體而開發設計出來首套防護等級IP69K的低密度異物檢測及清除系統。（source：beckhoff）

TXOne Networks導入資安　符合食品、製藥產業規範

此外，在導入工業4.0科技過程中也必須兼顧資安所需授權認證，由於Beckhoff新版TwinCAT 3可支援64bit運算效能優於上一代TwinCAT 2的32bit，得以支援最新防控機制，使用者須登入帳密才能遙控和更改配方，並記錄來訪者履歷；同時搭配TwinCAT 3的彈性擴充Safety模組編程，以因應食品加工業也許多屠宰肉品工廠的電器設備，符合歐盟規範包含緩速停止、中斷動作仍供電的SIL~SIL3等級規範。

尤其是如藥廠、飲料（啤酒）廠因涉及人身安全，一旦被入侵或誤操作恐影響商譽數十年，更不得不慎。但因為廠內機台維護不易，每次變動都須經重新認證、追蹤，以確保不影響正常生產程序；且負責資安者並非經營團隊，而是法務、稽核團隊，導入時程更為漫長。TXOne Network也基於同樣都需要遵守FDA、EMA、GMP或GAMP等法令規範，推薦以下基於OT零信任的解決方案，以減輕食品、製造工廠可能遇到的潛在威脅：

1.安全檢測：採用USB形式的便攜式安全掃描工具（Trend Micro Portable Security 3），讓生產者在不改變複雜製造設備的情況下，毋須安裝軟體即可對於惡意資產掃描和清理、檢測惡意軟體。這將有助於確保設備的完整性，減少第三方軟體對藥品生產設備的影響；同時遵守製藥行業FDA的法規，避免違反設備供應商的保修條款。

2.網路防禦：OT網絡防禦還可以利用網路分段、訪問控制、虛擬補丁和更好的入侵檢測分析，來防止易受攻擊的資產演變成大規模災難，使駭客更難收集資訊，或在OT網路內進行橫向移動。

3.OT環境中的完全可見性：當製藥廠將許多機器和系統連接到網路，而受到攻擊發生時，管理人員能第一時間發現並處理。透過OT Defense Console工具不僅能為製藥廠的網路安全管理提供全面、綜合的概覽；還可組織成為警報、資產和事件事件，使其網路安全團隊得以直接監控其企業工業控制系統的安全性。

TXOne Networks（睿控網安）執行長劉榮太博士表示：「目前TXOne Networks所投入的OT資安零信任機制，係基於對生產者場域和設備運行狀況的瞭解，所提供的軟硬體工具也會在設備上不斷學習，辨識機台在網路上正常的互動行為，進而提早發覺駭客侵入造成的異常行為、或是員工的誤操作並示警。」

圖3 : TXOne Networks基於同樣都需要遵守FDA、EMA、GMP等法令，推薦以下基於OT零信任的解決方案，以減輕食品、製造工廠可能遇到的潛在威脅。（source：TXOne）

實現循環經濟生態圈 充分再利用食品剩餘資材

值得一提的是，隨著如今全球環保永續和提升糧食自給的意識加強，該如何將各式不同且大量剩餘資材充分轉化，在符合食品安全標準下，再製成符合消費者認知及認同的食品，加入食品生產系統，讓原料可使用價值發揮得淋漓盡致；同時減少處理廢棄物的成本，強化企業永續發展的角色，成為食品生態圈關注和加速行動的重點。

圖4 : 目前食品加工剩餘資材循環再利用成敗在於如何利用跨域合作，建立循環利用商業模式；並透過生物質循環利用材料，開發關鍵生產技術。（攝影：陳念舜）

工研院產科國際所產業分析師邱純慧表示，據統計現今全球糧食和農業生產的溫室氣體約占整體排碳量約占26%，其中包含食品加工及包裝、運輸等供應鏈領域又占18%左右，促歐美日等國已分別制訂食品產業從農場→餐桌、減廢等永續發展的相關政策。並估計全球農業與食品加工剩餘資材循環再利用，將創造360億美元產值，成敗在於如何利用跨域合作，建立循環利用商業模式；並透過生物質循環利用材料，開發關鍵生產技術

食品研究所ITIS團隊也指出，目前國際食品大廠已將ESG、SDGs等永續目標及評核指標視為企業策略調整的重點，正積極串連產業上下游，將透過多方資源整合及跨域合作，審視及革新供應鏈的永續作為，落實企業調整綠色升級轉型策略。加上面對氣候變遷及大宗原物料供應波動頻繁，開發永續、產量穩定且短鏈的剩餘資材升級再造，減少外部環境影響、強化循環經濟，為產品永續價值加分，已成為食品產業關切的面向。