Food Digital Monitoring - polito.it · Internet of Things (IoT), Open Data e Big Data. 13/12/2016 |...
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L’ecosistema piemontese: aziende, ricerca e istituzione per favorire innovazione e competitività Food Digital Monitoring 12 DICEMBRE 2016, POLITECNICO DI TORINO
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L’ecosistema piemontese: aziende, ricerca e istituzione per
favorire innovazione e competitività
Food Digital Monitoring
12 DICEMBRE 2016, POLITECNICO DI TORINO
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Il settore agroalimentare
Un nuovo concetto di fabbrica
Obiettivi del progetto
Elementi di Innovazione
Il ruolo del gruppo Ferrero
Progetto Food Digital Monitoring (FDM)
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FDM - Partner
Capofila:
aizoOn
Centri di Ricerca:
UNITO AgroInnova
UNITO DISAFA
UNITO Management
POLITO – DISAT
POLITO – DAUIN
UPO
CSP
End User:
Odilla
Procemsa
Argotec
F.lli Ruata
Soremartec (Ferrero)
Selezione Baladin
Progefarm
Tecnologie:
Lamp
Microla
Trustech
Eltek
Gai
Maspack
Ascom
Mect
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Perché un progetto di fabbrica intelligente nell’industria alimentare?
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È il secondo comparto manifatturiero dopo la meccanica
È collocato al terzo posto in Europa
Incide poco meno del 10% sull’export
La nostra competitività è inferiore al ns valore potenziale
La ns immagine nel mondo è «unica» ed è accompagnata da attributi quali alimenti sani, sicuri,
di qualità.
Il rapporto con il «cittadino-consumatore» passa attraverso un rapporto continuo e nel rispetto
delle sue scelte
Il prodotto di questa industria incide con la «salute ed il benessere dell’uomo»
Vi è una domanda all’industria di garantire il «proprio stile di vita».
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Il settore agroalimentare in Piemonte
Il settore agroalimentare è uno dei punti di forza dell’economia piemontese.
Punti di forza:
valore delle esportazioni (4,17 miliardi di euro) incide per oltre il 3% sul PIL regionale
trend di crescita nell’ultimo quinquennio superiore al valore nazionale ed europeo
ampia gamma di prodotti di alta qualità
prodotti DOP al “Top” dei mercati internazionali
stretti legami con il territorio e con il patrimonio culturale
alti standard di sicurezza
settore con doti anticicliche e calmieratrici
Punti di debolezza:
settore polverizzato e poco capitalizzato
assenza catene distributive italiane nel mondo
alti costi legati anche alla logistica e ai servizi (trasporti, energia, infrastrutture)
bassa crescita dell’export vs Paesi competitor europei come Germania e Francia
contraffazione e imitazione (stima 6 Mld € e 54 Mld € per il mercato italiano)
innovazione tecnologica insufficiente (soprattutto tra le PMI)
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FDM – La piattaforma
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Piattaforma tecnologica Fabbrica intelligente
Attività:
sviluppo di tecnologie per il monitoraggio dei parametri
chimici, fisici e microbiologici degli alimenti
raccolta di dati e informazioni lungo tutta la filiera di
produzione – materie prime, trasformazione, prodotto finito,
distribuzione, consumatore (fabbrica estesa)
sviluppo di “smart software” e restituzione dati sotto forma di
elementi di controllo così da consentire il monitoraggio del
processo produttivo e la auto-correzione in caso di anomalia
Paradigmi di riferimento: Process Analytical Technology (PAT),
Internet of Things (IoT), Open Data e Big Data
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FDM – Un nuovo concetto di fabbrica
Il progetto FDM realizza il concetto di “Fabbrica Intelligente” nel
contesto agroalimentare attraverso il controllo attivo e passivo in Near
Real Time di tutti quegli indicatori che forniscono informazioni sulle fasi
potenzialmente critiche di un processo.
Realizza il concetto di “Fabbrica Estesa”, ossia di fabbrica in grado di
controllare non solo il processo produttivo interno alla fabbrica, ma
anche le fasi immediatamente a monte e a valle del processo quali la
produzione e il controllo di qualità sulla materia prima, la distribuzione e
l’impatto del prodotto sul consumatore.
Il consumatore rappresenta un elemento fondamentale del sistema di
controllo: grazie a sistemi di “sentiment analysis”, applicati ai social
network che serviranno come “sensori virtuali” distribuiti capillarmente,
sarà possibile monitorare anche l’impatto emozionale e la percezione
del prodotto da parte del consumatore.
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FDM – Obiettivi industriali del progetto
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Realizzare e mettere in opera nuovo modello di controllo dei processi di
produzione e trasformazione degli alimenti basato sul sistema PAT per:
controllare l’intera filiera produttiva e di distribuzione rilevando
eventuali anomalie con una rappresentazione dei fenomeni in
modalità pre-attentiva
individuare rapidamente eventuali problemi e dove si sono verificati
intervenire in tempo reale nelle fasi di produzione, migliorandone
l’efficienza, limitando la variabilità casuale, gli scarti, le rilavorazioni e le
perdite di prodotto
monitorare i processi di distribuzione dei prodotti
verificare la soddisfazione dei consumatori in relazione al prodotto
monitorato
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FDM – Obiettivi scientifici e tecnologici
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individuazione marker/fingerprint di processo per il monitoraggio continuo
della produzione
sviluppo di sensori specifici per il controllo compositivo e dei contaminanti
nelle materie prime, nei semi-lavorati e nei prodotti finiti
sviluppo di modelli predittivi di andamento di processo con feed-back
automatici in real-time per un controllo ‘attivo’ del processo stesso
riduzione variabilità “occasionale” o “accidentale” e di conseguenza una
produzione qualitativamente costante
uso efficiente delle materie prime e delle risorse idrico-energetiche.
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FDM – Elementi caratterizzanti
Sistema di analisi in grado di operare su serie storiche e in Near Real-Time sui dati raccolti dai
sensori per descrivere i fenomeni al variare delle condizioni e controllare la catena produttiva
Tecniche di analisi microbiologica/chimica/reologica e sviluppo di modelli matematici al fine
di ottenere una previsione della shelf-life e del rischio dell’accumulo di sostanze tossiche e/o
di microrganismi alteranti/patogeni
Tecniche molecolari per l’identificazione di microrganismi alteranti/patogeni
e per l’identificazione veloce di contaminanti
Rete di strumenti e sensori dedicata e appositamente sviluppata, per la raccolta
di dati chimici, fisici, sensoriali e microbiologici relativi alla produzione
Modelli statistici avanzati basati sui dati di processo e di contesto sviluppati in ottica
sia rule-based sia di machine learning
Infrastruttura di rete per il trasferimento dei dati verso il sistema integrato di controllo o
“Cruscotto”
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FDM - Innovazione
Il significato scientifico e tecnologico di FDM è ben supportato dal network interdisciplinare
coinvolto nelle ricerche, che rappresenta, oltre che 3 Atenei Piemontesi, Gruppi di Ricerca di
respiro diversificato (chimico, microbiologico, tecnologico, ingegneristico, informatico)
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FDM – Ricadute attese
Realizzazione di una piattaforma di monitoraggio del ciclo produttivo della Fabbrica
Agroalimentare 4.0 che consenta un ulteriore miglioramento verso:
la sicurezza dei prodotti
la qualità dei prodotti
la garanzia di provenienza
Il sistema di controllo riguarda la “fabbrica estesa”, dalla coltivazione e produzione di materie
prime al monitoraggio dell’opinione dei consumatori con l’obiettivo di rendere certa la qualità del
prodotto e garantire una certificazione di origine innovativa che metta anche al riparo da possibili
contraffazioni
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
La Soremartec, società di Ricerca e Sviluppo del Gruppo Ferrero, partecipa al progetto FDM come
end-user con la volontà di valutare la performance di sensori evoluti, di nuove tecniche e di nuovi
metodi, preferibilmente non distruttivi, applicabili alla filiera delle nocciole relativamente a tre temi:
sicurezza alimentare (analisi aflatossine),
qualità di prodotto (controllo qualitativo difetti delle nocciole), e
qualità di processo (standardizzazione del processo di essicazione).
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Perché la nocciola ?
… perché per Ferrero la nocciola rappresenta da sempre
l’ingrediente distintivo di molti suoi prodotti: nasce
nell’immediato dopoguerra l’intuizione geniale di aggiungere le
nocciole, di cui erano ricche le Langhe, alle ricette con il
cacao, a quei tempi difficile da reperire. Oggi la Ferrero può
vantare un’eccellenza nella filiera delle nocciole, con una
grandissima competenza in tutte le fasi dalla coltivazione alla
lavorazione, secondo un saper fare unico, frutto di
un’esperienza lunga 70 anni.
… perché è una delle filiere più importanti del territorio
piemontese con potenzialità che consentono di dare continuo e
nuovo impulso all’economia legata al territorio e alla
valorizzazione delle sue produzioni locali.
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
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Quali sono le attese del progetto ?
La messa a punto di un sistema rapido per il
rilevamento di micotossine e di difettosità nelle noccioleche consentirà un maggiore controllo produttivo e una
maggiore efficacia nella gestione dei lotti.
La possibilità di ottimizzare il processo di essicazione
delle che consente di migliorarne la qualità della
materia prima con conseguenti vantaggi sulle
caratteristiche del prodotto finito (conservazione del
prodotto e della shelf-life).
Oltre al miglioramento della qualità nella filiera delle
nocciole, sia per l’aspetto della sicurezza alimentare, sia
per quello organolettico, la razionalizzazione dei
processi creerebbe i presupposti per il contenimento di
sprechi energetici e di materia prima.
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
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Le direttrici di ricerca principali :
IDENTIFICAZIONE DEI DIFETTI DELLE NOCCIOLE
Sviluppare e validare un metodo automatico per
l’identificazione dei difetti delle nocciole tagliate mediante
l’uso combinato di sistemi di analisi dell’immagine e di
tecniche chemiometriche
Pa
rtn
er
DISAT – Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (PoliTO) DAUIN - Dipartimento di automatica e informatica (PoliTO)
Modello predittivo per esprimere il giudizio sulla qualità delle
singole nocciole per la verifica della conformità alle norme
di acquisto
Validazione del metodo proposto con le rilevazioni di
operatori addestrati
Verifica della possibilità dell’utilizzo dell’Imaging di Risonanza
Magnetica (MRI) per la verifica della presenza di difetti
mediante analisi sul frutto intero
Ris
ulta
ti a
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si
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iett
ivo
Rappresentazione del dataset di nocciole
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
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Le direttrici di ricerca principali / SEGUE :
VERIFICA DEL PROCESSO DI ESSICCAZIONE DELLE NOCCIOLE
Sviluppare e validare un sistema avanzato di controllo del
processo di essiccazione delle nocciole
Pa
rtn
er
DISAT – Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (PoliTO) DISAFA – Dipartimento di scienze Agrarie, Forestali e Alimentari (UniTO) UPO – Università degli Studi del Piemonte Orientale
Sensori di umidità e di flusso dell’aria nei punti sensibili
dell’essiccatore (valutazione del processo)
Sensori NIR per l’analisi compositiva delle nocciole (valutazione
della qualità)
Correlazione fra i dati sperimentali raccolti e l’analisi sensoriale
della nocciola condotta nell’arco della shelf-life
Studio dello scale up del sistema a livello competitivo / industriale
(valutazione dei costi)
Ris
ulta
ti a
tte
si
Ob
iett
ivo
Essiccatore prototipale delle nocciole
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
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Dietro a prodotti di successo di Ferrero c’è non solo tradizione, ma anche innovazione.
Ferrero crea da sempre prodotti unici, mediante processi innovativi di ricerca e di
produzione, con tecnologie proprietarie. La costante attenzione alla qualità, unita alla
necessità di creare specialità dolciarie assolutamente originali richiedono, spesso, lo studio e
lo sviluppo di tecniche e macchinari speciali, unici.
Alla continua ricerca per realizzare prodotti sempre innovativi e originali, ottenuti attraverso
processi produttivi a elevata complessità tecnologica, si affianca un continuo monitoraggio
di settori produttivi anche non esclusivamente alimentari per sperimentare e sviluppare
nuovi principi utili alla trasformazione di materie prime in «specialità» e per la realizzazione di
cicli produttivi che garantiscano maggiore qualità ed efficienza a minor costo.
Ferrero realizza ogni anno investimenti per portare sulle linee di produzione le innovazioni
tecniche e organizzative.
Per questo motivo noi in Ferrero guardiamo sempre con grande interesse ai programmi di
ricerca che supportano l’innovazione delle tecnologie, dei macchinari o il miglioramento di
processi produttivi, in sintesi tutto ciò che contribuisce a rendere, nel senso più ampio
possibile, la «fabbrica» intelligente.
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Il Gruppo Ferrero nel progetto FDM
per informazioni:
riferimenti per il progetto:
Luca Bolognini:
Tel: +393665897277
Alessandro Liboni:
Tel: +393489003565
