回顾上世纪末全球化贸易发展与传统上班族的生活型态改变，都让原本在餐桌上的食物逐步走进超商、外送等不同物流体系与消费通路，并促进上中游供应链的食品加工和包装机械随之推陈出新，并藉此塑造食安与剩馀资材再利用的闭循环生态系成型。

尤其是在台湾经历多起黑心食安、辐食、莱猪事件之後，行政院还推出了「食安五环政策」，以确保食品从农场到餐桌过程中的生产、制造、流通、贩售每段环节皆符合卫生、环保、安全标准。除了上游生产端的环境与材料、加工设备及关键零组件洁净度，必须达到食品GMP等级，甚至是欧盟食品认证的严苛标准。进入工业物联网（IIoT）时代，更要求业者须能建构Turnkey整厂输出自动化设备，以有效提升竞争力。

Festo助力食品机械业 打造Digital Twins食品安全链

德商飞斯妥公司（Festo）便长期倾力支援食品机械与包装产业，对於品牌和质量的要求涵括多方面，例如：智能化和易操作的产品设计、使用寿命长、持久的效率优化，以及全球化及全天候的服务。

近年来更积极在设备零组件及次系统上，发展出更多符合食品卫生安全且模组化系统化的产品，例如夹管阀VZQA、MCS等，进而摆脱过去以气动为主的固有印象。於Festo德国总部积极发展总线控制相关产品（seamless connectivity），并透过IEC 61131-3国际标准的CoDeSys编程软体，在控制器上实现可视化的编辑介面。

尤其是现今导入制程自动化（Process Automation）的传统食品机械，大多仍须透过机械阀件与控制盘进行人工手动调整，沿袭旧型态的师傅经验法则，既无法有效针对制程能力进行统计优化；且对其制程稳定度，也只能仰赖师傅进行情境模式化的调整，而无法系统化传承制程经验与调整法则依据。

Festo除了增加与上位控制系统的灵活沟通协调能力之外，还可以在原来stand-alone的设备上增添额外智慧化功能，以快速反应设备状态与目前相关制程叁数的数值，让操作人员可以更直观且即时地确认设备状态与纪录和操作。因应食品设备在接触区、非接触区几??以气动或具有高IP防护等级（IP65、IP67）产品为主，为了避免液压管件泄漏而引发食品卫生安全问题；或是在有水气制程下使用电器相关产品，引发用电安全等疑虑。

随着国际净零碳排与电费逐渐高涨的趋势下，设备的节能效率与乾净压缩空气的高效应用，也逐渐在工厂支出成本上扮演着举足轻重的地位，连同整厂空压系统效率的改善与优化，都是现今食品加工制造关注的重要议题。

Festo还针对设备节能及预测健康诊断需求，发展出了一整套系列的MS气源处理产品，经过组合电控开/关阀、不同粒径的过滤器，可依照客户设备实际需求，进行弹性化调配，同时输出稳定且高洁净度的压缩空气，进而推出一款跨时代的节能产品E2M/C2M，即时监控设备节能优化与动态。

当设备在相同制程作动下会有可预估的状态行为模式，E2M/C2M 节能模组就如同智慧手表上侦测「呼吸/心跳」的用途一样，可结合压力、流量等感测器，与支援EtherCAT、ProfiNet、EtherNet/IP等主流工控协议通讯介面，成为一部具有弹性反应范围的设备听诊器，随时监听在时间范围内空气耗损量的变化，并针对相关变化制定智慧反应行为，以达到工业 4.0 的需求。其主要的功能包含：

1. 检测到设备处於闲置状态下，自动关闭气源，减少能源耗损

2. 具有自动检测泄漏功能，可发出警告，通知操作人员确认

3. 可结合工单与制程资料进行资料整理分析，增加资讯通透性与 RISK 处理能力

Festo指出，目前使用者透过在现场设备的气源管线或气源处理加装 E2M/C2M 节能模组，即可自动感测「设备制程作动/非作动」、与非预期泄漏感知等功能，针对厂内压缩空气进行有效的管理与控制。藉以侦测压缩空气的流量，结合制程资讯与纪录，实际反应每次工单的作业历程与设备的作动情况，并加以归纳分析，确认生产时的正常作动状态，与可容许作业之流量耗用值（Threshold）。

再将相关的监控逻辑设定在 E2M/C2M 节能模组，即可增加设备上的智慧听诊功能，做好设备的智能反应；就如同人体上的智慧侦测装置一样，只要超过设定的容许范围值，就会反应到上位控制器并发出讯号警示，降低生产时的作业风险，并落实设备上相关元件的健康维护。进而降低厂内空压机24小时不间断工作的机率，节约压缩空气资源与整厂空压系统电费的耗损

目前Festo还为客户提供了一套符合ISO/DIS 11011规范的碳中和、整厂系统节能减排方案，利用Festo在气动元件开发与处理的专家经验，来协助客户进行工厂端空压系统与规画的总体检，并透过详细的分析数据与工具选用制程与元件，优化整厂压缩空气的使用效率与建立後续维护法则，将工厂的能源使用效率进行最大优化。

在看板管理部分，Festo推出 CPX-IOT 闸道器，并建置了对Festo 电动产品的叁数交握能力，例如 E2M/C2M 节能模组；对於其他公司产品，可以使用Node-Red技术与 ModbusTCP、OPCUA等资料交换模式整合。

举Festo体验中心（Festo Experience Center）为例，正是利用CPX-IOT闸道器与其他展示设备，由Node-Red与MQTT等工具建置公司内网/外网的整体看板系统；进而结合资料库（Database），对於相关重要制程叁数记录回溯与分析，建置公司即时运作状态的数位战情室（Data Dashboard），打造完整的资讯链，并进行後续的数据分析研究与制程精进研究，完整为将来的 Digital Twins 打下了完美的基础。

目前在食品与食品包装等传统制造产业中，Festo正极力开发更多新产品，以符合未来资讯时代工业 4.0、Digital Twins上的问题与挑战；同时也以最隹战略合作夥伴的方式，为客户考量总体拥有成本（TCO）的产值效益最大化，共同打造双赢局面，继续与食品与包装机械产业进行更多深化合作，创造食品智慧机械产业辉煌时代。

图1 : Festo还针对设备节能及预测健康诊断需求，推出新一代E2M/C2M，即时监控设备节能优化与动态。（source：Festo）

Beckhoff全方位整厂解决方案 确保符合严苛食安认证标准

倍福自动化公司（Beckhoff），也将食品及包装机械，皆归类为其专业自动化领域的OEM设备项目，成为该公司遍布全球和台湾的主力业务之一，至今仍维持稳定成长。

举例来说，Beckhoff位於美国的客户ProSpection Solutions公司，主要从事肉类、乳制品等产品和包装检测的自动化，自2017年开始只花了两年就从经销商转型成为OEM设备制造商，完成了首批防护等级高达IP69K的低密度异物检测及清除系统。便是导入Beckhoff基於EtherCAT和IPC的控制技术为核心，其中内建TwinCAT 3自动化软体的CX5140嵌入式控制器而开发设计出来的首套高精密食品检测系统解决方案，协助使用者优化食品光学检测，将异物检测率提高了5倍。

藉此从多个拍摄角度扫描和检测牛肉、猪肉、家禽、宠物食品、乳酪丝、义大利面等预制食品的整个表面，确保在加工生产流程不会存在各种杂质和异物，包括硬塑胶和软塑胶、个人防护用品（PPE）和生产设备中其它很多常见物质。

因为在独立电脑上运行的ProSpection专有的视觉检测软体，还必须与设备上的控制器即时高速通信，所以选择了Beckhoff基於EtherCAT可自由选择拓扑结构，以支援其他现场汇流排等30多种重要的通信协定；同时基於IPC的开放式自动化控制技术，也简化了协力厂商零组件的控制程式设计。

ProSpection公司技术??总监 Kyle Knudsen进一步指出，更重要的是因为该系统相机会同时检测产品的顶部和底部，所以在检测产品时毋须翻转产品，所需占地面积要比其它同类系统小得多，解决了工程团队在设计和部署设备时会遇到的挑战，且提供比同类设备更高的输送量和可靠性。

且当该公司刚转型制造设备时，?部工程团队的程式设计资源其实非常有限，受惠於Beckhoff团队的支援对於系统成功便至关重要，不仅透过TwinCAT 3几??编写了所有设备的运动控制程式，再经过ADS通讯传递到ProSpection自有视觉软体整合，完成了PLC编程工作；再经自动化系统将检测结果记录在SQL资料库中，并存储用於显示附带时间戳记的每种污染物的剪裁图片，让客户能够查看检测到的污染物，消除设备问题，减少浪费。

如今，通过ADS协定与CX5140即时通信，已可达到每小时高精确处理10,000~25,000磅或4,535~11,340公斤的产品，并即时自动清除生产线上所有受到污染者，吞吐率要比市场上典型的同类系统高出3~5倍。

「该检测系统让我们的客户能够以明显更高的一致性、准确性，以及比其它检测方法快得多的速度检测和清除生产流程中的异物。」ProSpection公司总裁兼CEO Jeff Youngs表示。「目前这套系统已经成为 Prospection的旗舰系列产品，成功吸引了食品行业最大的包装消费品（CPG）制造商的注意。」

图2 : ProSpection Solutions公司导入Beckhoff基於EtherCAT和IPC（CX5140）嵌入式控制技术为核心，并利用其中内建的TwinCAT 3软体而开发设计出来首套防护等级IP69K的低密度异物检测及清除系统。（source：beckhoff）

TXOne Networks导入资安 符合食品、制药产业规范

此外，在导入工业4.0科技过程中也必须兼顾资安所需授权认证，由於Beckhoff新版TwinCAT 3可支援64bit运算效能优於上一代TwinCAT 2的32bit，得以支援最新防控机制，使用者须登入帐密才能遥控和更改配方，并记录来访者履历；同时搭配TwinCAT 3的弹性扩充Safety模组编程，以因应食品加工业也许多屠宰肉品工厂的电器设备，符合欧盟规范包含缓速停止、中断动作仍供电的SIL~SIL3等级规范。

尤其是如药厂、饮料（啤酒）厂因涉及人身安全，一旦被入侵或误操作恐影响商誉数十年，更不得不慎。但因为厂内机台维护不易，每次变动都须经重新认证、追踪，以确保不影响正常生产程序；且负责资安者并非经营团队，而是法务、稽核团队，导入时程更为漫长。TXOne Network也基於同样都需要遵守FDA、EMA、GMP或GAMP等法令规范，推荐以下基於OT零信任的解决方案，以减轻食品、制造工厂可能遇到的潜在威胁：

1.安全检测：采用USB形式的便携式安全扫描工具（Trend Micro Portable Security 3），让生产者在不改变复杂制造设备的情况下，毋须安装软体即可对於恶意资产扫描和清理、检测恶意软体。这将有助於确保设备的完整性，减少第三方软体对药品生产设备的影响；同时遵守制药行业FDA的法规，避免违反设备供应商的保修条款。

2.网路防御：OT网络防御还可以利用网路分段、访问控制、虚拟补丁和更好的入侵检测分析，来防止易受攻击的资产演变成大规模灾难，使骇客更难收集资讯，或在OT网路内进行横向移动。

3.OT环境中的完全可见性：当制药厂将许多机器和系统连接到网路，而受到攻击发生时，管理人员能第一时间发现并处理。透过OT Defense Console工具不仅能为制药厂的网路安全管理提供全面、综合的概览；还可组织成为警报、资产和事件事件，使其网路安全团队得以直接监控其企业工业控制系统的安全性。

TXOne Networks（睿控网安）执行长刘荣太博士表示：「目前TXOne Networks所投入的OT资安零信任机制，系基於对生产者场域和设备运行状况的了解，所提供的软硬体工具也会在设备上不断学习，辨识机台在网路上正常的互动行为，进而提早发觉骇客侵入造成的异常行为、或是员工的误操作并示警。」

图3 : TXOne Networks基於同样都需要遵守FDA、EMA、GMP等法令，推荐以下基於OT零信任的解决方案，以减轻食品、制造工厂可能遇到的潜在威胁。（source：TXOne）

实现循环经济生态圈 充分再利用食品剩馀资材

值得一提的是，随着如今全球环保永续和提升粮食自给的意识加强，该如何将各式不同且大量剩馀资材充分转化，在符合食品安全标准下，再制成符合消费者认知及认同的食品，加入食品生产系统，让原料可使用价值发挥得淋漓尽致；同时减少处理废弃物的成本，强化企业永续发展的角色，成为食品生态圈关注和加速行动的重点。

图4 : 目前食品加工剩馀资材循环再利用成败在於如何利用跨域合作，建立循环利用商业模式；并透过生物质循环利用材料，开发关键生产技术。（摄影：陈念舜）

工研院产科国际所产业分析师邱纯慧表示，据统计现今全球粮食和农业生产的温室气体约占整体排碳量约占26%，其中包含食品加工及包装、运输等供应链领域又占18%左右，促欧美日等国已分别制订食品产业从农场←餐桌、减废等永续发展的相关政策。并估计全球农业与食品加工剩馀资材循环再利用，将创造360亿美元产值，成败在於如何利用跨域合作，建立循环利用商业模式；并透过生物质循环利用材料，开发关键生产技术

食品研究所ITIS团队也指出，目前国际食品大厂已将ESG、SDGs等永续目标及评核指标视为企业策略调整的重点，正积极串连产业上下游，将透过多方资源整合及跨域合作，审视及革新供应链的永续作为，落实企业调整绿色升级转型策略。加上面对气候变迁及大宗原物料供应波动频繁，开发永续、产量稳定且短链的剩馀资材升级再造，减少外部环境影响、强化循环经济，为产品永续价值加分，已成为食品产业关切的面向。