Hoạt động chế biến và sản xuất trong ngành thực phẩm, đồ uống (F&B) có tác động đáng kể đến môi trường. Bên cạnh đó, áp lực gia tăng từ thị trường và xu hướng tiêu dùng xanh đòi hỏi các doanh nghiệp phải thay đổi phương thức tiếp cận, đầu tư công nghệ nhằm giảm lượng phát thải và hướng tới quy trình sản xuất, chế biến thân thiện với môi trường. Các doanh nghiệp chế biến F&B cần liên tục nắm bắt và cập nhật xu hướng như Farm to Fork, xu hướng chính sách giảm carbon (ví dụ: cơ chế thuế biên giới CBAM, đạo luật cạnh tranh sạch, thuế sản phẩm có nguồn gốc từ rừng,…) để đưa ra các thay đổi phù hợp.
1. Vai trò của Chuyển đổi số trong sản xuất, chế biến ngành F&B
Theo thống kê, sản xuất thực phẩm chiếm hơn một phần tư (26%) lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, tương đương 13.7 tỷ tấn Cacbon dioxit. Trên thế giới, 55% lãnh đạo doanh nghiệp F&B cho biết đã tăng cường đầu tư cho môi trường, hướng hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) vào công nghệ xanh, quy trình và sản phẩm bền vững hơn. Tại Việt Nam, doanh nghiệp sữa hàng đầu Vinamilk đặt mục tiêu giảm 15% khí nhà kính vào 2027, 55% khí nhà kính vào 2035 và trung hoà cacbon vào năm 2050.
Chuyển đổi số – Digital Transformation trong bối cảnh trên đề cập đến việc áp dụng và tận dụng các công nghệ kỹ thuật số để cải thiện và tối ưu hóa quy trình sản xuất thực phẩm và đồ uống. Chuyển đổi số bao gồm việc sử dụng các công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet of Things (IoT), Big Data, hay hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) để đem lại hiệu quả cao hơn, tăng cường độ tin cậy và tiết kiệm tài nguyên. Các giải pháp công nghiệp kỹ thuật số có thể mang lại nhiều lợi ích, bao gồm cải thiện hiệu suất thiết bị tổng thể, sử dụng tài sản, thông lượng và chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm thời gian ngừng hoạt động và lãng phí. Ngoài ra, các giải pháp công nghiệp kỹ thuật số có thể giúp giảm tồn kho phụ tùng thay thế và thúc đẩy sự chuyển đổi từ bảo trì theo lịch trình sang bảo trì dự đoán. Bằng cách kết hợp các công nghệ mới và giá cả phải chăng như cảm biến IoT, điện toán đám mây, phân tích dữ liệu lớn, các nhà chế biến F&B có thể hiểu rõ hơn về cách cải thiện hoạt động, từ đó cho phép doanh nghiệp thực hiện những thay đổi cần thiết trong dây chuyền nhà máy.
2. Chuyển đổi số tối ưu hoá quy trình chế biến
Chuyển đổi số đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa khâu chế biến thực phẩm và đồ uống. Nhờ việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật số và ứng dụng công nghệ, ngành F&B đã ghi nhận nhiều thành công về việc cải thiện hiệu suất nhà máy, giảm lãng phí nguyên vật liệu, tăng cường quản lý dữ liệu và đổi mới hoạt động doanh nghiệp.
2.1 IoT giám sát thực phẩm và đồ uống trong quá trình chế biến và lưu trữ
Ứng dụng IoT trong dây chuyền chế biến F&B giúp tích hợp và kết nối các hệ thống và quy trình làm việc. Thông qua khả năng thu thập dữ liệu, các doanh nghiệp có thể chủ động phát hiện và ngăn ngừa sớm các vấn đề, rủi ro. Ví dụ, IoT có thể dự đoán việc bảo trì máy móc, giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc từ việc doanh nghiệp tránh được thời gian ngừng hoạt động hoặc gián đoạn không mong muốn, đồng thời đảm bảo rằng máy móc được bảo trì một cách chủ động thay vì sửa chữa mang tính phản ứng, mang lại hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) cao hơn. Bằng cách theo dõi nhiệt độ, tốc độ dòng chảy và phân phối của nguyên liệu với sự trợ giúp của van thông minh và bộ truyền động trong dây chuyền, nhà sản xuất có thể tối ưu hóa quy trình quản lý và chất lượng sản phẩm của mình. Ứng dụng này đặc biệt có giá trị đối với các doanh nghiệp có nhiều dòng sản phẩm do tính đặc thù và yêu cầu khác nhau của danh mục sản phẩm.
Trong kho lưu trữ, IoT có thể theo dõi mức độ phơi nhiễm, chẳng hạn như độ ẩm hoặc ánh sáng mặt trời và hạn sử dụng, từ đó xác định và phân tích các mối nguy tiềm ẩn trước khi sản phẩm được bán hoặc vận chuyển. Hơn nữa, IoT cho phép doanh nghiệp dễ dàng khoanh vùng các ‘điểm nóng’ để tránh các vấn đề phát sinh do xử lý kém hoặc sâu bệnh. Dựa trên dữ liệu thu thập được, các nhà sản xuất F&B cũng có thể theo dõi xu hướng hành vi của khách hàng và sử dụng thông tin này để tránh tình trạng thiếu hụt về sau. Điều này đặc biệt hữu ích với các loại thực phẩm có tính thời vụ, chẳng hạn như ca cao trước Giáng sinh.
2.2 Robot tự động hoá các bước sản xuất và chế biến trên dây chuyền
Robot đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa sản xuất thực phẩm, đồng thời mang lại nhiều lợi thế về hiệu quả, độ chính xác và an toàn. Hơn nữa, việc sử dụng robot trong ngành F&B tự động hóa hoạt động, tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí lao động. Bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và thay thế lao động thâm dụng, robot cho phép con người tập trung vào các hoạt động phức tạp và có giá trị gia tăng hơn. Đồng thời, robot cung cấp dịch vụ đóng gói tự động, xử lý các mặt hàng thực phẩm tinh tế hoặc dễ vỡ một cách chính xác, giảm thiểu hư hỏng sản phẩm, đảm bảo chất lượng đóng gói ổn định, giảm sai sót và tăng tốc độ xử lý.
Ngoài ra, robot có hệ thống thị giác tiên tiến để phân loại và kiểm tra thực phẩm, từ việc xác định khuyết tật cho đến phân loại sản phẩm dựa trên kích thước, hình dạng hoặc màu sắc, và loại bỏ mọi mặt hàng bị ô nhiễm khỏi dây chuyền sản xuất. Cùng trên dây chuyền đó, robot có thể thực hiện các nhiệm vụ như cắt tỉa, tách xương chính xác trong chế biến thịt hay nhào bột và trang trí bánh ngọt, mang lại sự đồng nhất và tính nhất quán trong danh mục sản phẩm.
2.3 Bản sao kỹ thuật số trong hoạt động kiểm soát phát thải
Trong thời gian gần đây, Công nghệ bản sao kỹ thuật số – Digital twin đã nổi lên như một công cụ mạnh mẽ trong nỗ lực sản xuất bền vững của các doanh nghiệp F&B. Bản sao kỹ thuật số là bản sao ảo của một tài sản vật lý hoặc quy trình thực tế dựa trên công nghệ thực tế ảo và mô hình 3D được sử dụng cho mục đích mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa. Bằng cách triển khai Digital twin, các nhà sản xuất có thể giảm dấu chân cacbon của mình và thúc đẩy các thực hành làm việc bền vững tốt nhất.
Theo thống kê, Digital twin có thể rút ngắn thời gian chu kỳ sản xuất lên đến 20%, làm giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng và phát thải carbon. Các nhà sản xuất có thể mô phỏng và tối ưu hóa quy trình chế biến trước khi triển khai thực tế. Ngoài ra, giải pháp này còn có khả năng theo dõi và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong các cơ sở sản xuất. Điều này bao gồm mọi thứ từ hệ thống chiếu sáng, điều hòa cho đến thiết bị và máy móc. Khi các quy định và tiêu chuẩn liên quan đến tác động môi trường, an toàn và chất lượng ngày càng trở nên khắt khe hơn, bản sao kỹ thuật số có thể giúp các doanh nghiệp đáp ứng các yêu cầu này thông qua bản sao ảo để đối chiếu và xác nhận tuân thủ quy định trước khi triển khai bất kỳ thay đổi nào trong thế giới vật lý.
2.4 Hệ thống quản lý sản xuất tối ưu hóa công tác lập kế hoạch, gián tiếp giảm hao phí
Hệ thống quản lý sản xuất – MES – Manufacturing Execution System là hệ thống phần mềm được thiết kế để tối ưu hoá quy trình sản xuất cho doanh nghiệp. Đối với ngành F&B, MES có vai trò quan trọng trong việc lập kế hoạch và gián tiếp giảm hao phí. MES giúp lên kế hoạch sản xuất chính xác, thông qua dữ liệu chi tiết và chính xác về nguyên liệu, quy trình sản xuất, yêu cầu đơn hàng; giúp doanh nghiệp sắp xếp sản xuất linh hoạt và giảm lãng phí thời gian. Đồng thời, qua báo cáo chính xác về nguyên liệu và tồn kho và cung cấp các thông tin dự báo kịp thời, MES cũng giúp doanh nghiệp theo dõi và kiểm soát việc sử dụng nguyên liệu, tối ưu hoá việc đặt hàng và quản lý chuỗi cung ứng, và gỉam thiểu lãng phí. Ngoài ra, MES phân tích dữ liệu về hiệu suất sản xuất và các chỉ số quan trọng khác (các khoản phí, thời gian chờ đợi, …) giúp doanh nghiệp nhận thức vấn đề tồn đọng và từ đó đưa ra các giải pháp để tối ưu hoá quy trình và tăng hiệu quả sản xuất.
3. Câu chuyện thành công trên thế giới và Việt Nam
3.1 Crest Foods ứng dụng IoT trong giám sát chuỗi cung ứng lạnh
Crest Foods Inc., có trụ sở tại Richardson, Texas, là công ty nhượng quyền nhà hàng hàng đầu. Một trong số các bên nhận nhượng quyền là Nestlé Toll House Café by Chip, quán cà phê tráng miệng và bánh ngọt cao cấp mang đến cho khách hàng trải nghiệm bậc nhất thông qua việc sử dụng các nguyên liệu hảo hạng, sự sáng tạo và hương vị
Để đối phó với tình trạng thực phẩm bị hư hỏng, Crest Foods đã triển khai giải pháp giám sát chuỗi sản phẩm lạnh dựa trên IoT trong các tủ lạnh của họ. Dữ liệu được truyền lên đám mây qua mạng di động thay vì công nghệ WiFi để tránh các sự cố kết nối. Với giải pháp giám sát dây chuyền lạnh, nếu tủ đông mất điện qua đêm, người quản lý sẽ được thông báo ngay lập tức để có thể thực hiện các hành động khắc phục kịp thời. Khi Crest Foods đối mặt với các câu hỏi về tiêu chuẩn chất lượng thực phẩm của mình, Crest Foods đã trích xuất thông tin từ cơ sở dữ liệu do giải pháp cung cấp để chứng minh và đảm bảo an toàn trong hoạt động lưu trữ thực phẩm của họ. Sau khi giải pháp IoT được áp dụng tại hơn 150 địa điểm Nestlé Toll House Café, số lượng thực phẩm hư hỏng đã giảm đáng kể, ngăn chặn tình trạng lãng phí thực phẩm và phát thải khí metan không cần thiết khi thực phẩm được chuyển đến các bãi chôn lấp.
3.2 Robot tự hành tại nhà máy sữa Vinamilk
Vinamilk hiện đang là một trong những doanh nghiệp đứng đầu trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ sữa tại Việt Nam, với thị phần lớn trong ngành và các sản phẩm được phân phối đều khắp 63 tỉnh thành trên cả nước với 220.000 điểm bán hàng. Trong suốt 46 năm thành lập và phát triển, Vinamilk linh hoạt chuyển đổi để thích ứng, tối ưu và chuẩn hóa chuỗi hoạt động nhằm gia tăng giá trị đóng góp vào sự phát triển của cộng đồng, giảm thiểu tối đa các hệ quả tiêu cực, tạo ra một tương lai bền vững hơn. Nhà máy Vinamilk được trang bị dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng với thiết bị hiện đại và công nghệ sản xuất tiên tiến hàng đầu hiện nay.
Tại nhà máy sữa rộng hơn 20 ha tại Bình Dương của Vinamilk, robot tự vận hành chiếm phần lớn lực lượng lao động với một số ít công nhân vận hành. Dựa trên công nghệ tự động hóa và điều khiển tích hợp trong hệ thống máy tính trung tâm, các robot tự hành (LGV) điều khiển toàn bộ quá trình từ nguyên liệu dùng để bao gói tới thành phẩm, giúp kiểm soát tối ưu về chất lượng và đảm bảo hiệu quả về chi phí. Hơn nữa, các robot LGV vận hành tự động sẽ chuyển pallet thành phẩm đến khu vực kho thông minh. Ngoài ra, LGV còn vận chuyển các cuộn bao bì và vật liệu bao gói đến các máy một cách tự động. Hệ thống robot LGV có thể tự sạc pin mà không cần sự can thiệp của con người. Mỗi khâu trong quá trình sản xuất được giám sát, mọi thông số đều được theo dõi, bảo đảm khả năng truy xuất tức thì đối với bất kỳ sản phẩm nào. Với công suất 800 triệu lít sữa / năm, cơ sở sản xuất này còn được biết đến với tên gọi ‘Siêu nhà máy’. Theo thống kê 2023, siêu nhà máy Bình Dương tiêu ghi nhận mức tiêu thu năng lượng 2.891 tấn dầu tương đương, đồng thời là minh chứng cho nỗ lực giảm phát thải của Vinamilk dựa trên ứng dụng robot.
4. Kết luận
Trong bối cảnh ngành F&B đang đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến bảo vệ môi trường và giảm phát thải khí nhà kính, các ứng dụng của Chuyển đổi số đang trở thành chìa khóa quan trọng hỗ trợ giảm thiểu rủi ro và bảo vệ doanh nghiệp trước những áp lực ngày càng gia tăng.
Tại Việt Nam, các doanh nghiệp F&B nên sớm bắt nhịp với thị trường thế giới khi Chuyển đổi xanh không còn là khẩu hiệu mà là hướng đi tất yếu. Cùng với các các nền tảng công nghệ, dữ liệu sẵn sàng cho Chuyển đổi số, văn hóa doanh nghiệp và đào tạo con người cũng đóng vai trò then chốt trong việc tạo xung lực thực hiện hóa lộ trình phát triển bền vững. Doanh nghiệp F&B từ đó có thể đạt được sự cân bằng giữa việc đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng thay đổi và bảo vệ môi trường cho thế hệ tương lai.
Nguồn tham khảo
(1) Chen, X., Nophut, C., & Voigt, T. (2020). Manufacturing Execution Systems for the Food and Beverage Industry: A Model-Driven Approach. Electronics, 9(12), 2040. https://doi.org/10.3390/electronics9122040
(2) FPT Digital Research and Analytics
(3) Ritchie, H. (2022, December 2). Environmental impacts of food production. Our World in Data. https://ourworldindata.org/environmental-impacts-of-food
(4) Ritchie, H. (2023, September 27). Food production is responsible for one-quarter of the world’s greenhouse gas emissions. Our World in Data. https://ourworldindata.org/food-ghg-emissions
(5) Sustainable development trends in the food and beverage industry (F&B). (2023, August 14). Vietdata. https://www.vietdata.vn/post/sustainable-development-trends-in-the-food-and-beverage-industry
