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驅(qū)動食品行業(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)性并促進資源的高效利用。已有共計4億歐元的資金可用來實現(xiàn)這些宏偉的目標。

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，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消費者手中要經(jīng)歷許多環(huán)節(jié)。這個過程效率低下，食品浪費率高達32%。一部分食品會在運輸途中、超市中或消費者家中變質(zhì)，也有些會成為殘羹冷炙被倒入垃圾桶。為了保護我們的地球家園，改變勢在必行。但改變并不是一件容易的事，尤其據(jù)糧食及農(nóng)業(yè)組織預測，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)的體系并激勵消費者食用健康的營養(yǎng)食品。

那么要如何改變呢？2016年11月，歐盟在布達佩斯設(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)一個有關(guān)食品未來的競賽活動的優(yōu)勝者。該競賽的內(nèi)容主要圍繞如何在食品行業(yè)創(chuàng)建“知識與創(chuàng)新社區(qū)”。獲獎?wù)呤且粋€名為“FoodConnects”的聯(lián)盟。起初，它只是一個由包括慕尼黑理工大學在內(nèi)的4個合作伙伴組成的核心團隊。到提交獲獎項目時，它已發(fā)展壯大為一個由來自13個國家（主要為歐洲國家）的50所高校、科研院所和企業(yè)組成的聯(lián)盟。除慕尼黑理工大學外，來自德國的成員還有弗勞恩霍夫協(xié)會和西門子。

這個聯(lián)盟將被稱為“EIT食品聯(lián)盟”。在接下來的七年中，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前項目和進行內(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為驅(qū)動食品行業(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

這項變革的計劃是非常宏大的。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，并激勵消費者食用健康的營養(yǎng)食品。經(jīng)EIT批準，參與者需要制定能將這個愿景變?yōu)楝F(xiàn)實的具體計劃。計劃的實施需要依托*技術(shù)以及有針對性的具體舉措。Rudolf Sollacher負責在慕尼黑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。

西門子的核心目標之一是減少生產(chǎn)過程中以及從生產(chǎn)到消費過程中的食品浪費。如果一切按計劃進行，歐洲的食品浪費將會減半。可能采取的舉措之一是將食物殘渣用作二次原料。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，只是尚未完成針對工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用的開發(fā)。另一個舉措是使用傳感器來檢測超市或冰箱內(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者手中。要達成這個目標，專家們需要了解食品行業(yè)中食品的機器加工過程。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)”的路徑追蹤項目，西門子也在其中發(fā)揮了作用。在這個項目中，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)品是什么以及來自哪里。

有一種方案是借助區(qū)塊鏈技術(shù)來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者對食品的信任。Sollacher說：“如今，消費者對食品配料來源和加工過程的要求越來越高。消費者重視的這個問題也是EIT食品聯(lián)盟關(guān)心的重要問題。最終，我們希望消費者能夠追蹤所食用食品的每一種配料。記錄整個價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名學生、企業(yè)家和員工

在EIT食品聯(lián)盟，個性化營養(yǎng)方案也是備受關(guān)注的重點之一。這也與醫(yī)療領(lǐng)域的新研究趨勢相契合，即針對每位患者制定單獨的治療方案。Sollacher表示：“借助自動化技術(shù)，食物耐受不良，或有特殊需求的消費者（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)近年來的創(chuàng)新步伐十分緩慢，EIT食品聯(lián)盟計劃扶持多達350家初創(chuàng)企業(yè)。這個計劃的參與者之一就是西門子的獨立部門next47。該部門可為各行各業(yè)的顛覆性技術(shù)給予經(jīng)濟和概念支持。Sollacher指出：“在食品行業(yè)，旨在顛覆市場的創(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)新對食品行業(yè)可謂有益無害。”

如何大幅降低電廠和變電站產(chǎn)生的噪聲？西門子發(fā)電與天然氣集團聲學部門的一支團隊為降低噪聲和振動進行了專門的模擬和優(yōu)化。

很少人會對微風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)電與天然氣集團的一支聲學專家團隊正在利用高級模擬技術(shù)將電廠環(huán)境噪聲降至最低。

模擬技術(shù)可以在動工建造電廠之前，通過對電廠噪聲源的調(diào)整和測試，盡可能降低電廠實際噪聲值。只有在所有指標都達到后，施工才會開始。這支聲學家團隊成立于1987年，已成功幫助許多電廠大幅降低噪音。

請安靜。Holger Ennes（站立）與聲學家團隊正在討論模擬工作。

噪聲云

這支聲學家團隊的工作地點位于德國埃爾蘭根，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)了大小相當于4個足球場的電力設(shè)施并對每個細節(jié)進行了細致的研究。噪聲用彩色云狀物表現(xiàn)。聲學家團隊首先研究了變電站大廳等建筑物內(nèi)部的噪聲分布，不放過任何一個能想到的參數(shù)。同時，為了使噪聲模擬達到更好的效果，他們還需要了解變電站場址、建筑材料類型以及建筑物的形狀和大小等信息。接下來，他們將借助聲學軟件和比較測量數(shù)據(jù)來確定變電站大廳內(nèi)部的噪聲水平。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們就可以進行模擬并確定控制噪聲的措施。

阻隔噪聲

當聲學家團隊計算出建筑物內(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節(jié)。我們還要考慮該地區(qū)的風力風向特點、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，專家團隊會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比。如果計算值超出這些限值或還有可能進一步降低噪聲水平，Ennes及團隊將給出調(diào)整電力設(shè)施布局的建議以進一步降低噪聲水平。有時，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：“我們團隊不僅研究如何控制陸地上的電廠和變電站的噪聲，同時也研究北海上變電站的噪聲控制措施。在建造海上風電場時，需要將鋼樁固定在海床上，而施工產(chǎn)生的噪聲會在水中快速傳播，速度是空氣傳播的4倍，但這些噪聲不能超過規(guī)定限值。”過大的噪聲會對海洋哺乳動物造成傷害。因此，在這種情境下也需要由專家制定并實施降噪方案。