特表 2024-544043 複数の液体食品を製造するための食品加工システムの構成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-27

(54)【発明の名称】複数の液体食品を製造するための食品加工システムの構成方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/04 20120101AFI20241120BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/04

G05B19/418 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525141

(86)(22)【出願日】2022-10-17

(85)【翻訳文提出日】2024-04-25

(86)【国際出願番号】 EP2022078827

(87)【国際公開番号】W WO2023072656

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】21205678.2

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】391053799

【氏名又は名称】テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ

【住所又は居所原語表記】７０ Ａｖｅｎｕｅ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｇｕｉｓａｎ，ＣＨ－１００９ Ｐｕｌｌｙ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100151105

【弁理士】

【氏名又は名称】井戸川 義信

(72)【発明者】

【氏名】ハンソン、マルクス

(72)【発明者】

【氏名】キーレン、レイフ

(72)【発明者】

【氏名】レスマン、リサ

(72)【発明者】

【氏名】ゲデンリード、リサ

(72)【発明者】

【氏名】マグヌソン、ティナ

(72)【発明者】

【氏名】ウバイド、モハマド

【テーマコード（参考）】

3C100

5L050

【Ｆターム（参考）】

3C100AA21

3C100BB01

3C100BB11

3C100EE14

5L050CC04

(57)【要約】

複数の食品（１０２ａ、１０２ｂ）を製造するために食品加工システム（１００）を構成するためのコンピュータ実装方法（４００）が開示される。この方法（４００）は、レシピデータベース（１１４）から、食品（１０２ａ、１０２ｂ）の数にリンクされた食品加工ステップ（１１６）を取得すること（４０２）、前記食品加工ステップ（１１６）に基づいて、実行スキーム（１２０）を生成する（４０４）こと、実行スキーム（１２０）を仮想食品加工システム（２００）上で実行すること（４０６）であって、前記仮想食品加工システム（２００）は、前記食品加工システム（１００）に対応し、仮想食品加工システム（２００）で実行された実行から仮想プロセス出力データセット（１２２）を受信すること（４０８）を備える。前記仮想プロセス出力データセット（１２２）の受託（１２４）を受信した場合（４１０）、前記実行スキーム（１２０）に従って前記食品加工システムが構成されるように、前記実行スキーム（１２０）を前記食品加工システム（１００）にアップロードする（４１２）。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の食品（１０２ａ、１０２ｂ）を製造するために食品加工システム（１００）を構成するためのコンピュータ実装方法（４００）であって、
前記食品加工システム（１００）は、食品加工コンポーネント（１０４ａ～ｅ）、貯蔵ユニット（１０６ａ～ｃ）、ノード（１０８ａ～ｂ）及び輸送要素（１１０ａ～ｇ）を備え、前記食品加工システム（１００）内の少なくとも２つのプロセス経路（ＰＰ１、ＰＰ２）が設けられ、
当該方法（４００）は、
レシピデータベース（１１４）から、食品（１０２ａ、１０２ｂ）の数にリンクされた食品加工ステップ（１１６）を取得すること（４０２）、
前記食品加工ステップ（１１６）に基づいて、実行スキーム（１２０）を生成する（４０４）ことであって、前記実行スキーム（１２０）は、前記食品加工ステップ（１１６）のタイムテーブル（３００）と、前記食品加工コンポーネント（１０４ａ～ｅ）と前記食品加工ステップ（１１６）との間のリンクテーブル（３０２）と、前記食品加工コンポーネント（１０４ａ～ｅ）、前記貯蔵ユニット（１０６ａ～ｂ）及び前記ノード（１０８ａ～ｂ）の設定（３０４）とを備え、
前記実行スキーム（１２０）を仮想食品加工システム（２００）上で実行すること（４０６）であって、前記仮想食品加工システム（２００）は、前記食品加工システム（１００）に対応し、仮想食品加工コンポーネント（１０４ａ～ｅ）、仮想記憶装置（２０６ａ～ｂ）、仮想ノード（２０８ａ～ｂ）及び仮想輸送要素（２１０ａ～ｇ）を備え、
前記仮想食品加工システム（２００）で実行された実行から仮想プロセス出力データセット（１２２）を受信すること（４０８）、
前記仮想プロセス出力データセット（１２２）の受託（１２４）を受信した場合（４１０）、前記実行スキーム（１２０）に従って前記食品加工システムが構成されるように、前記実行スキーム（１２０）を前記食品加工システム（１００）にアップロード（４１２）すること、
を含む、方法。

【請求項2】

前記食品加工システム（１００）が、少なくとも２つのプロセス経路（ＰＰ１、ＰＰ２）の間で共有される第１のサブシステム群（１３２、１３８）と、少なくとも２つのプロセス経路（ＰＰ１、ＰＰ２）に対して別個のサブシステムが設けられる第２のサブシステム群（１３４、１３６）で形成される少なくとも２つのサブシステム（１３２、１３４、１３６、１３８）を備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

仮想プロセス出力データセット（１２２）を閾値と比較する（４１４）こと、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記実行スキーム（１２０）を生成するステップ（４０４）の前に、一つ又は複数の仮想食品加工コンポーネント（２０４ａ～ｅ）を追加又は削除すること（４１６）、
をさらに備える、
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記実行スキーム（１２０）を生成するステップ（４０４）の前に、定置洗浄（ＣＩＰ）ステップを追加又は削除すること（４１８）、
をさらに備える、
請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記実行スキーム（１２０）を生成するステップ（４０４）の前に、メンテナンス・ステップを追加又は削除すること（４２０）、
をさらに備える、
請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記実行スキーム（１２０）を生成するステップ（４０４）の前に、複数の食品（１０２ａ、１０２ｂ）を製造する順序を変更すること（４２２）、
をさらに備える、
請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記実行スキーム（１２０）が、生ごみ重視の実行スキーム、電気エネルギー重視の実行スキーム、機械故障リスク重視の実行スキーム、最小生産時間重視の実行スキーム、又は洗浄時間重視の実行スキームを備える、
請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

レシピデータベース（１１４）は、レシピクラウド（１２８）に通信可能に接続され、さらに他のレシピデータベースに接続される、
請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

実行スキームデータベース（１１８）は、実行スキームクラウド（１３０）と通信可能に接続され、さらに他の実行スキームデータベースと接続される、
請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記食品加工ステップ（１１６）に基づいて、少なくとも１つの代替実行スキーム（１２１）を生成すること（４２４）、
前記仮想食品加工システム（２００）上で前記少なくとも１つの代替実行スキーム（１２１）を実行すること（４２６）、
前記仮想食品加工システム（２００）で実行された実行から、少なくとも１つの代替仮想プロセス出力データセット（１２３）を取り込むこと（４２８）、
前記少なくとも１つの代替仮想プロセス出力データセット（１２３）のうちの１つの代替受け入れ（１２５）が受信された場合（４３０）、
前記少なくとも１つの代替実行スキーム（１２１）のうちの１つを、前記少なくとも１つの代替実行スキーム（１２１）のうちのこの１つに従って構成されるように、前記食品加工システム（１００）にアップロードされる実行スキーム（１２０）とすること（４３２）、
をさらに備える、
請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたプロセッサ（１４０）を備えるデータ処理システム（１１９）。

【請求項13】

前記データ処理システム（１１９）は、レシピデータベース（１１４）及び／又は実行スキームデータベース（１１８）に通信可能に接続されたデータ処理装置（１１１）を備える、
請求項１２に記載のデータ処理システム（１１９）。

【請求項14】

前記レシピデータベース（１１４）は、他のデータ処理システムのレシピデータベースと通信可能に接続されたレシピクラウド（１２８）と通信可能に接続されており、及び／又は、前記実行スキームデータベース（１１８）は、他のデータ処理システムの実行スキームデータベースと通信可能に接続された実行スキームクラウド（１３０）と通信可能に接続されている、
請求項１３に記載のデータ処理システム（１１９）

【請求項15】

プログラムがデータ処理システム（１１９）によって実行されると、データ処理システムに請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

現在、自動化ソリューションに対する食品メーカーの関心は高まっている。これには多くの理由がある。その理由の一つは、適切な自動化システムによって、食品の安全性が保証されるためである。例えば、酪農場では、高品質の食品加工機器と組み合わせて適切に調整された自動化ソリューションにより、牛乳の各バッチが適切に加熱され、細菌、胞子、その他の不要な微生物が死滅することが保証される。もう一つの理由は、最初の理由と関連しているが、品質の安定性が保証されることである。例えば、酪農場では、自動化システムを導入することで、食品の安全性が保証されると同時に、食品の匂いや味にばらつきがないか、あるいは少なくともわずかな誤差しかないことが保証される。食品の安全性と一貫した製品品質を保証できることは、多くの食品メーカーにとって重要なことである。

【0002】

一貫した適切な製品品質を達成すると同時に、食品の安全性を保証するために作られた自動化システムはよく知られている。また、さまざまな食品を生産する食品生産システム用の自動化システムがあることも知られている。例えば、ヨーグルト、牛乳、クリームなどを製造する食品製造システムにも、現在の自動化システムを使用することができる。複数の製品を次々と生産するための自動化システムがあっても、改善の余地はある。

【0003】

例えば、さまざまな食品の生産される順序は重要である。その理由の一つは、複数の製品の製造順序が、例えば食品廃棄に影響を与えるからである。例えば、プレーンミルクの前にフレーバーミルクを製造すると、一般的に、フレーバーミルクの前にプレーンミルクを製造するよりも多くの食品廃棄物が発生する。その理由は、プレーンミルクの前にフレーバーミルクを製造する場合、プレーンミルクに風味が付かないようにするため、プレーンミルクを製造する前に食品製造システムを洗浄する必要があるからである。逆に、プレーンミルクをフレーバーミルクより先に製造する場合は、同じように洗浄する必要はない。食品製造の洗浄は、食品廃棄物、水の使用、場合によっては洗浄剤の使用につながるため、食品を製造する順番は、コストと環境フットプリント（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）の両方に直接影響する。

【0004】

生産のスケジューリング、すなわち将来のタイムスロットでシステムをどのように構成するかを決定する際に考慮すべきもう一つの要因は、メンテナンスや清掃を可能な限り効率的に行う方法である。複数のプロセス経路を持つことで、例えば、システムの別の部分が食品生産に使用されるのと同時に、システムの一部を洗浄することが可能になる。

【0005】

上で説明したように、複数のプロセス経路を備える食品製造システムを有することには、十分な理由がある。しかし、汎用性が高まることの欠点は、システムがより複雑になり、時にはオペレーターにとって見過ごすことが難しくなることである。その結果、スケジューリングが非効率的な方法で行われ、光熱費の非効率的な使用、食品廃棄物の増加、生産時間の長期化を招く可能性がある。

【0006】

以上のことから、安全で効率的な食品生産を保証するために、現在、いくつかの自動化システムが利用可能であるにもかかわらず、複雑なマルチプロセス経路の食品生産システムの効率をさらに向上させるために使用できる自動化システムが必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、上述の従来技術で特定された限界の１つ以上を少なくとも部分的に克服することである。特に、複数の食品を連続的に、かつ並列的なプロセス経路で製造するように作られた複雑な食品加工システムを効率的に構成するための方法及びシステムを提供することが目的である。

【0008】

第１の態様によれば、複数の食品を製造するために食品加工システムを構成するためのコンピュータ実装方法が提供され、食品加工システムは、食品加工コンポーネント、貯蔵ユニット、ノード及び輸送要素を備え、食品加工システムにおける少なくとも２つのプロセス経路が提供される。本方法は、レシピデータベースから食品の数にリンクされた食品加工ステップを取得すること、食品加工ステップに基づいて実行スキームを生成することであって、実行スキームが、食品加工ステップのタイムテーブルと、食品加工コンポーネントと食品加工ステップとの間のリンクテーブルと、食品加工コンポーネント、貯蔵ユニット及びノードの設定とを備え、仮想食品加工システム上で実行スキームを実行することであって、仮想食品加工システムは、食品加工システムに対応し、仮想食品加工コンポーネント、仮想ストレージユニット、仮想ノード、及び仮想輸送要素を備え、仮想食品加工システムで実行された実行から仮想プロセス出力データセットを受信し、仮想プロセス出力データセットの受け入れを受信した場合、実行スキームに従って食品加工システムが構成されるように、実行スキームを食品加工システムにアップロードすること、を備える。

【0009】

実行スキームのアップロードは、この文脈で広く解釈されるべきである。実行スキームが食品加工システムから離れたサーバで決定される場合、実行スキームはサーバから食品加工システムに転送され、すなわち食品加工システムにアップロードされる。しかし、上記のステップを実行するように構成されたデータ処理装置を食品加工システムに備えることも同様に可能である。この後者の例では、アップロードするステップは、食品加工システムが実行スキームに従って構成されるように、実行スキームを食品加工システムの異なる構成要素に提供すること、すなわち、実行スキーム又は実行スキームの関連部分を食品加工システムの個々の構成要素にアップロードすることであると解釈される。上記に基づき、「実行スキームに従って構成されるように、実行スキームを食品加工システムにアップロードする」ステップは、「実行スキームに従って食品加工システムを構成する」と置き換えることができる。

【0010】

仮想食品加工システムを持つことの利点は、現実の食品加工システムで実施する前に、仮想環境で実行中のスキームを試すことができることである。これは一般的な利点であるが、特に、異なる食品を次々と生産し、また、少なくとも一部が並行する複数のプロセス経路を備えた食品加工システムにとっては利点である。このような複雑な食品加工システムは見過ごすことが難しく、実際の食品加工システムに実行スキームが実装される前に、実行スキームの悪影響が特定されない危険性がある。

【0011】

例えばモノのインターネット（ＩｏＴ）技術や機械学習（ＭＬ）技術を利用することで、異なる食品加工システム間で情報や学習を共有することは、有益と判断された実行スキームが効率的に広まるという点で有利である。しかし、他の食品加工システムで作られた情報や学習を利用することはリスクも伴うため、このリスクを低減するためにさまざまな対策が講じられたとしても、現実世界での実装を行う前に、仮想食品加工システムで実行スキームを試すことが有益であり得る。オペレーターやその他の関係者が、どのように運航計画を設定するかについてアイデアを出す場合も同様である。現実世界のシステムで新しいアイデアを試すためには相当なコストがかかるため、新しいアイデアが試されず、その結果、環境への影響を削減する方法の機会が失われる恐れがある。

【0012】

処理される食品が液状食品である場合、プロセス経路は流路であってもよい。また、プロセス経路が流路として開始し、非流路として終了することも可能である。例えば、液体状のホエイを乾燥させてホエイパウダーにする食品加工システムでは、食品加工システムの最初のステップでは液体食品を扱い、乾燥ステップ後の後工程では非液体食品を扱ってもよい。

【0013】

上記で言及した食品は、脂肪含量、色、粘度などの多数の特徴によって定義される複雑な食品であってもよい。レシピデータベースから食品にリンクされた食品加工ステップを取得する際に、これらの異なる特徴を考慮してもよい。別の言い方をすれば、例として、多数の常温の白乳製品が存在し、それぞれが異なる特徴を有している可能性がある。その結果、異なる常温の白乳製品が異なる食品加工ステップにリンクされる可能性がある。このように複雑な食品を有することによって、全体的なスケジューリングの複雑さが増し、その結果、仮想食品加工システムを有する利点が増す。

【0014】

食品加工システムは、少なくとも２つのプロセス経路間で共有される第１のサブシステム群と、少なくとも２つのプロセス経路に対して別個のサブシステムが設けられる第２のサブシステム群で形成される少なくとも２つのサブシステムを備えてもよい。

【0015】

本方法は、仮想プロセス出力データセットを閾値と比較することをさらに含んでもよい。

【0016】

閾値と比較することの利点は、自動又は手動で、あまり興味のない実行スキームを簡単に破棄できることである。閾値は、例えば、電気エネルギー使用量、蒸気消費量などの現在の値であってもよい。

【0017】

本方法は、実行スキームを生成するステップに先立って、１つ又は複数の仮想食品加工コンポーネントを追加又は削除するステップをさらに含んでもよい。

【0018】

複雑な食品加工システムにおいて、例えば別のタンクを追加する場合や、２つの小さなタンクを１つの大きなタンクに置き換える場合の影響を理解することは、しばしば困難である。実行スキームが生成され、仮想食品加工システム上でテストされる前に変更を加える可能性があることで、そのような影響を簡単に調査することができる。さまざまな食品加工コンポーネントの仮想レプリカを利用できるようにすることで、仮想食品加工システムに新しい食品加工コンポーネントを簡単に追加できる。

【0019】

本方法は、実行スキームを生成するステップの前に、定置洗浄（ＣＩＰ）ステップを追加又は削除することをさらに備えてもよい。

【0020】

洗浄は、食品の安全性と製品の品質を保証するために必要なものである。しかし、洗浄の頻度や量が多すぎると、環境への影響が必要以上に大きくなる。既存のＣＩＰ装置を別の方法で使用する、又はＣＩＰ装置を追加又は削除してＣＩＰステップを追加又は削除できる可能性を持ち、洗浄手順を適応させることで、食品加工システムの環境への影響を改善したツールが利用可能になる。

【0021】

この方法は、実行スキームを生成するステップの前に、メンテナンス・ステップを追加又は削除することをさらに備えてもよい。

【0022】

例えば、食品加工システムにおいて摩耗部品を頻繁に交換すると、食品生産者のコストが増大するだけでなく、環境フットプリントも増大する。逆に、摩耗部品の交換頻度が低すぎると、機械が故障し、食品廃棄物やダウンタイムが発生する可能性がある。仮想食品加工システムで実行スキームが生成されテストされる前に、オペレーターによる洗浄ルーチンや、機械的オーバーホールの形のサービス・ステップを含むメンテナンス・ステップを追加又は削除する可能性を提供することによって、よりコスト効率の高い食品生産と、より環境に優しい食品生産をもたらすメンテナンスのバランスを見つけることが可能になる。

【0023】

本方法は、実行スキームを生成するステップの前に、複数の食品を製造する順序を変更するステップをさらに含んでもよい。

【0024】

食品を製造する順序は、コストと環境の両方に影響を与える。例えば、上記で説明したように、順序を変えることで、例えば、フレーバーミルクの前にプレーンミルクを製造する代わりに、その逆を行うことで、洗浄の必要性が減り、コストと環境への影響を低減することができる。順序の変更は、さまざまな方法で行ってもよい。例えば、異なるステップをグラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）を介してオペレーターに提供し、オペレーターが行うドラッグ・アンド・ドロップ操作によって順序を変更してもよい。

【0025】

実行スキームは、生ごみ重視の実行スキーム、電気エネルギー重視の実行スキーム、機械故障リスク重視の実行スキーム、最小生産時間重視の実行スキーム、又は洗浄時間重視の実行スキームを備えてもよい。

【0026】

上記で説明したように、オペレーター又は食品生産システムの操作に携わる他の人によって変更が行われてもよいが、この目的のために作られたアルゴリズムを使用することによって、実行スキームを自動的に設定してもよい。実行スキームを生成するアルゴリズムへの入力として、オペレーターは、どのような要素を優先させるかについての入力を提供してもよい。例えば、原料価格が大幅に上昇した場合、オペレーターは生ゴミに焦点を当てた実行スキームを要求してもよい。このようなスキームの生成は、例えば、生ごみの削減が、洗浄の必要性の増加及び／又は追加の蒸気消費の代償として行われるように構成されてもよい。

【0027】

最小生産時間重視の実行スキームは、生産時間をできるだけ短縮するように適合させた実行スキーム、すなわち生産時間を最優先する実行スキームである。

【0028】

レシピデータベースは、レシピクラウドに通信可能に接続され、さらに他のレシピデータベースに接続されてもよい。

【0029】

実行スキームデータベースは、実行スキームクラウドに通信可能に接続され、さらに他の実行スキームデータベースに接続されてもよい。

【0030】

本方法は、食品加工ステップに基づいて少なくとも１つの代替実行スキームを生成すること、仮想食品加工システム上で少なくとも１つの代替実行スキームを実行することと、仮想食品加工システムで実行された実行から少なくとも１つの代替仮想プロセス出力データセットをキャプチャすることと、少なくとも１つの代替仮想プロセス出力データセットのうちの１つの代替受け入れが受信された場合に、少なくとも１つの代替実行スキームのうちの１つを、これが少なくとも１つの代替実行スキームのうちの１つに従って構成されるように食品加工システムにアップロードされる実行スキームとすることと、をさらに含んでもよい。

【0031】

上記で説明したように、複数の実行スキームが生成される可能性があり、仮想食品加工システムでどの選択肢を選択して実行するかを決定する前に、複数の選択肢から選択するようユーザーに提供される可能性がある。多くの選択肢を提供することの利点は、オペレーターが行った具体的な要求には沿わないかもしれないが、それでも他の同様の食品加工システムから得られた学習に基づいて、良い選択肢である可能性が非常に高い選択肢をユーザーに提供できることである。

【0032】

実行スキームという言葉は広く解釈されるべきであり、実際の設備に限定する必要はない。例えば、人件費、利用可能な保管スペース、利用可能な人員などの要素も、実行スキームの基礎として使用してもよい。一例として、夜勤の間、利用可能なオペレーターが少ない場合、より多くのオペレーターが利用可能な日勤の間に使用される実行スキームと比較して、異なる実行スキームが使用されてもよい。この文脈では、実行スキームは、運用戦略として理解され得る。

【0033】

第２の態様によれば、第１の態様の方法を実行するように構成されたプロセッサを含むデータ処理システムが提供される。

【0034】

この第２の態様には、第１の態様を参照して上に示したのと同じ利点が適用される。

【0035】

データ処理システムは、レシピデータベース及び／又は実行スキームデータベースと通信可能に接続されたデータ処理装置を備えてもよい。

【0036】

レシピデータベースは、他のデータ処理システムのレシピデータベースと通信可能に接続されたレシピクラウドと通信可能に接続され、及び／又は、実行スキームデータベースは、他のデータ処理システムの実行スキームデータベースと通信可能に接続された実行スキームクラウドと通信可能に接続される。

【0037】

第３の態様によれば、プログラムがデータ処理システムによって実行されると、データ処理システムに第１の態様による方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム製品が提供される。

【0038】

この第３の態様には、第１の態様に関して上に示したのと同じ利点が適用される。

【0039】

本発明のさらに他の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかである。

【課題を解決するための手段】

【0040】

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら例示的に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】食品加工システム、仮想食品加工システム、及び仮想食品加工システムを使用して食品加工システムを構成するように配置されたデータ処理システムを概略的に示す図である。

【図2】一例として、実行スキーム方式をさらに詳細に示す図である。

【図3】食品加工システムを構成する方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図１には、一例として食品加工システム１００が概略的に示されている。この特定の例では、複数の異なる食品１０２ａ、１０２ｂを製造することができ、本明細書では、サイズの異なる２つのブリック形状のパッケージが例示される。食品加工システム１００は、食品加工コンポーネント１０４ａ～ｅ、貯蔵ユニット１０６ａ～ｃ、ノード１０８ａ～ｂ及び輸送要素１１０ａ～ｇを備えることができる。図示されているように、食品加工コンポーネント１０４ａ～ｅ、貯蔵ユニット１０６ａ～ｃ、ノード１０８ａ～ｂ及び搬送要素１１０ａ～ｇは、複数のプロセス経路ＰＰ１、ＰＰ２が形成されるように配置することができる。異なるプロセス経路を有することにより、食品加工システム１００によって多種多様な異なる製品を製造することができるという汎用性が得られるだけでなく、例えば、システム１００の一部がメンテナンスの対象であっても食品製造を継続できる。食品１０２ａ～ｂが液体食品の場合、貯蔵ユニット１０６ａ～ｃはタンクであり、ノード１０８ａ～ｂはバルブであり、輸送要素１１０ａ～ｇはパイプであってもよい。

【0043】

プロセッサ１４０を備えるデータ処理装置１１１は、食品１０２ａ、１０２ｂを製造するシステム１００を構成するために使用することができる。このような構成のためのプロセスは、要求１１２が受信されることから開始することができる。この要求は、ユーザインターフェースを介して受信してもよく、データ処理装置１１１がサーバである場合には、クライアントから要求１１２を受信することによって受信してもよい。要求１１２には、様々な形式の様々な種類の情報が含んでもよく、要求から、どの食品を製造するのかを読み取ることができる。

【0044】

要求１１２が受信されると、レシピデータベース１１４に、修正なし又は修正ありで送信される。レシピデータベース１１４は、様々な食品の製造方法に関する情報を含むことができる。例えば、この情報は、製品をどの温度でどの程度の時間加熱するか、製品をどの程度分離するか、食品をどの程度の圧力で均質化するか、どのタイプの包装材料を使用するか、どのタイプのストローを適用するか等に関する情報だけでなく、製品に関連する異なる条件パラメータ、例えば、製品が悪影響を受けることなくタンク内にどの程度の時間保存できるか等に関する情報を含んでもよい。この情報は、本明細書では食品加工ステップ１１６と呼ばれ、要求１１２に応答して、食品加工ステップ１１６がレシピデータベース１１４からデータ処理装置１１１に送信される。

【0045】

食品加工ステップ１１６、すなわち食品がどのように製造されるかの情報を得ると、これらのステップは実行スキームデータベース１１８に送信される。要求１１２に関しては、食品加工ステップ１１６は、修正なしで送信されるか、修正ありで送信されるかのいずれかである。図示されているように、食品加工ステップ１１６は、レシピデータベース１１４からデータ処理装置１１１を経由して、実行スキームデータベース１１８に送信することができる。図示されていないが、別の選択肢として、食品加工ステップ１１６をレシピデータベース１１４から実行スキームデータベース１１８に直接送信させることもできる。データ処理装置１１１を中間体として持つ利点は、２つのデータベースが直接通信しないことである。これはデータの完全性の観点から有益であり得る。例えば、レシピデータベース１１４は企業内で共有され、一方、実行スキームデータベース１１８は食品加工機器サプライヤー等から提供され、多くの企業間で共有されるデータベースであってもよい。また、データ処理装置１１１、レシピデータベース１１４、及び実行スキームデータベース１１８を異なるユニットとして図示し、本明細書ではこれらをまとめてデータ処理システム１１９と呼ぶが、他の実装も可能である。例えば、データ処理装置１１１とレシピデータベース１１４とを同一のサーバで構成し、実行スキームデータベース１１８を別のサーバで構成することもできる。また、３つすべてを１つの同じサーバに置くことも可能である。さらに、サーバファームを利用し、適切なハードウェアの選択を外部に委ねることもできる。

【0046】

実行スキームデータベース１１８に送信された食品加工ステップ１１６に応答して、実行スキーム１２０がデータ処理装置１１１によって受信される。図２に示されるように、実行スキーム１２０は、食品加工ステップのタイムテーブル３００、食品加工ステップと食品加工コンポーネント１０４ａ～ｅとの間のリンクテーブル３０２、及び食品加工コンポーネント１０４ａ～ｅの設定３０４を備えてもよい。

【0047】

実行スキーム１２０は、その後、食品加工システム１００のデジタルレプリカ又は別の言い方をすればデジタルツインである仮想食品加工システム２００に送信することができる。食品加工システム１００と同様に、仮想食品加工システム２００は、食品加工システム１００によって生産された食品１０２ａ～ｂに対応する仮想食品２０２ａ～ｂを生産することができる。さらに、仮想食品加工システム２００は、仮想食品加工コンポーネント２０４ａ～ｅ、仮想貯蔵ユニット２０６～ａｃ、仮想ノード２０８ａ～ｂ、及び仮想輸送要素２１０ａ～ｇを備えることができる。仮想食品加工システム２００で受信されると、実行スキーム１２０が実行される。仮想食品加工システム２００における実行スキーム１２０の実行からの出力として、仮想プロセス出力データセット１２２が生成される。このデータセットは、仮想食品加工システム２００における実行スキーム１２０の実行に関連する任意の情報で構成することができる。仮想食品加工システム２００は、食品加工システム１００のデジタルレプリカ、又は少なくとも実質的にデジタルレプリカであるため、仮想プロセス出力データ１２２は、仮想食品加工システム２００だけでなく、食品加工システム１００、すなわち非仮想食品加工システムにも関連する情報を提供する。仮想食品加工システム２００は、食品加工システム１００と並行して構築してもよい。例えば、新たな食品加工コンポーネントが食品加工システム１００に追加された場合、この食品加工コンポーネントのデジタルレプリカも、仮想食品加工システム２００が食品加工システム１００と並行してアップグレードできるように、食品加工機器プロバイダから提供され得る。実行スキームデータベース１１８を多くの食品製造業者間で共有させることにより、特定の食品加工コンポーネントのデジタルレプリカと食品加工コンポーネント自体との間のあらゆる逸脱を、例えば機械学習アルゴリズム又は膨大な量のデータを処理するのに適した他の任意のアルゴリズムを使用して特定し得る。

【0048】

仮想プロセス出力データ１２２は、電気エネルギー使用量、水使用量、食品廃棄物、包装材料廃棄物、洗浄剤使用量、メンテナンスの必要性、洗浄によるダウンタイム、メンテナンスによるダウンタイムなど、食品加工システム１００と同様に、仮想食品加工システム１００から抽出され得る任意の情報を備えてもよい。実行スキーム１２０の効果を理解するには、一般的な理解で十分な場合もあるため、このような場合、仮想食品加工システム２００は、食品加工システム１００の簡略版であってもよい。効果として、これらの場合、仮想プロセスデータセット１２２は、食品加工システム１００から抽出可能な情報のサブセットを備えてもよい。

【0049】

さらに、仮想プロセス出力データ１２２は、異なる食品加工コンポーネント、貯蔵ユニットなどに対する経時的な電気エネルギー使用量、蒸気使用量などを備えてもよい。時間的側面を含むことにより、オペレーターは、食品加工システム１００において実行スキーム１２０を使用することの効果をよりよく理解することができる。

【0050】

実行スキーム１２０に加えて、代替実行スキーム１２１も生成することができる。実行スキーム１２０と同様に、代替実行スキーム１２１を仮想処理システム２００に入力し、その見返りとして代替仮想プロセス出力データセット１２３を受け取ることができる。仮想処理システム２００上で２つの実行スキームを実行させることの利点は、オペレーターに１つだけでなく２つの異なる選択肢を提供できることである。１つの代替実行スキームが評価されることが図示されているとしても、１つ以上の代替実行スキームも可能であり、すなわち、２つ以上のオプションがオペレーターに提供され得る。

【0051】

オペレーターが、実行スキーム１２０にリンクされた仮想プロセス出力データセット１２２を受入れ可能と判断した場合、受託１２４を受け取ることができる。同様にして、代替の仮想プロセス出力データセット１２３が受け入れ可能と判断された場合、代替の受諾１２５を受け取ることができる。食品加工システム１００にアップロードされる実行スキーム１２０は１つだけであるため、仮想プロセス出力データセット１２２又は代替仮想プロセス出力データセット１２３のいずれかが受け入れられることになる。

【0052】

仮想プロセスデータセット１２２が受け入れられず、代替の仮想プロセスデータセット１２３が提供され、これも受け入れられない場合、拒否１２６を受け取ることができる。

【0053】

上述したように、レシピデータベース１１８は、レシピクラウド１２８によって例示される他のレシピデータベース、及び最適な設定が提供され得ることを確認するための１つ又はいくつかの参照レシピデータベースに接続されてもよい。このようにレシピデータベース１１８がレシピクラウド１２８に接続されることによって、例えば、食品加工機器を最適に設定する方法に関してなされた学習が迅速かつ容易に分配されることを提供する。例えば、食品安全リスクや食品品質の劣化を伴わずに、特定の製品の保持時間を短縮できることが判明した場合、この情報は、参照レシピデータベースの１つから、レシピクラウド１２８を介して接続されたレシピデータベース１１４に、容易かつ迅速に配信され得る。

【0054】

同様の方法で、実行スキームデータベース１１８は、例えば、実行スキーム生成に関連する新たに発見された洞察を容易に配布できるように、実行スキームクラウド１３０に接続されてもよい。

【0055】

図示されるように、食品加工システム１００は、多数のサブシステム、第１のサブシステム１３２、第２のサブシステム１３４、第３のサブシステム１３６、及び第４のサブシステム１３８を備える。図示されているこの特定の例では、第１のサブシステム１３２及び第４のサブシステム１３８は、本明細書では第１のグループと呼ばれ、第１のプロセスパスＰＰ１及び第２のプロセスパスＰＰ２によって共有され得る。第１のグループとは異なり、第２のグループを形成する第２のサブシステム１３４及び第３のサブシステム１３６は、第１及び第２のプロセスパスＰＰ１、ＰＰ２によって別々に使用される。この特定の例では、第１のプロセスパスＰＰ１は第２のサブシステム１３４を使用し、第２のプロセスパスＰＰ２は第３のサブシステム１３６を使用している。これらのサブシステムは、仮想第１サブシステム２３２、仮想第２サブシステム２３４、仮想第３サブシステム２３６及び仮想第４サブシステム２３８が設けられた仮想食品加工システム２００にも反映される。

【0056】

実行スキームに従って食品加工システム１００をアップロードして構成した後、センサデータを捕捉するために食品加工システム１００にセンサーを設けてもよい。このセンサデータは、フィードバックの目的で使用されてもよい。食品加工システム１００からの実際の出力が、仮想プロセス出力データセット１２２、すなわち仮想加工システム２００によって行われた予測出力と一致しないことをセンサデータが示す場合、この実際の出力は、仮想食品加工システム２００を改良するために使用されてもよい。逸脱が深刻な場合、すなわち実際の出力が仮想出力データセット１２２と著しく異なる場合、デバッグを開始するための通知を発行してもよい。さらに、深刻な逸脱が発見された場合、深刻な逸脱の理由が特定され修正されるまで、仮想食品加工システム２００を閉鎖してもよい。

【0057】

上述したように、実行スキームは実際の設備に限定される必要はなく、利用可能な保管スペースなどの要素も実行スキームの一部を構成し得る。このように、仮想食品加工システム２００にアクセスすることで、保管スペースの利用可能性が重要な要素となる様々な選択肢を評価することが可能となる。例えば、保管スペースの利用可能性が考慮される場合、切り替えが少なく、運用コストは低いが、保管スペースの需要が高い、すなわち保管に広い面積が必要な大規模バッチ生産を含む第１の選択肢と、切り替えが多く、運用コストは高いが、保管スペースの需要が低い小規模バッチ生産を含む第２の選択肢とを比較することができる。運用コスト、保管コスト、さらには、第１の選択肢に従って在庫を多く保つことの効果である、より高い市場サービスレベルの利点に応じて、異なる結果が達成される可能性がある。このように、実行スキームを実際の設備に限定するのではなく、保管スペースなどの要素も考慮することで、食品加工システム１００の構成の改善を達成することができる。

【0058】

図３は、一例として、食品加工システム１００を構成する方法４００を示すフローチャートである。

【0059】

第１のステップ４０２では、食品１０２ａ、１０２ｂにリンクされた食品加工ステップ１１６をレシピデータベース１１４から検索する。上述したように、このステップは、食品１０２ａ～ｂに関する情報とともに要求１１２がレシピデータベース１１４に送信されることをトリガーとしてもよい。

【0060】

第２のステップ４０４では、食品加工ステップ１１６に基づいて実行スキーム１２０を生成する。

【0061】

第３のステップ４０６では、実行スキーム１２０を仮想食品加工システム２００上で実行する。

【0062】

第４のステップ４０８では、仮想食品加工システム２００における実行スキーム１２０の実行から生成された仮想出力データセット１２２を受信する。

【0063】

第５のステップ４１０において、仮想出力データセット１２２が受け入れられた場合、すなわち、実行スキーム１２０に従って食品加工システム１００を実行することが適切であると判断された場合、第６のステップ４１２において、実行スキーム１２０が食品加工システム１００にアップロードされる。

【0064】

オプションとして、第７のステップ４１４において、仮想データ出力セット１２２を閾値と比較してもよい。閾値は、例えば環境目標に沿った企業固有の閾値としてもよい。別の選択肢として、閾値を食品加工システムの現在の値として設定させることもできる。この後者の場合、仮想食品加工システム２００上でテストされた実行スキーム１２０が改善をもたらすかどうか、また、生産時間、利用度、電気エネルギー使用量、食品廃棄物など複数の値が提供された場合、どのような方法で実行スキーム１２０が現在の実行スキームを改善するかを比較によって明らかにする。

【0065】

任意で、第８のステップ４１６において、仮想食品加工システム２００内の仮想食品加工コンポーネントを追加又は削除してもよい。このように仮想食品加工システム２００を変更することにより、食品加工システム１００への影響を、実世界の加工システムで実施する前に、仮想環境でテストしてもよい。

【0066】

オプションとして、第９のステップ４１８において、ＣＩＰステップを追加又は削除してもよい。この可能性を持つことで、異なるＣＩＰセットアップを、実施前に仮想環境でテストすることができる。ＣＩＰステップには、既存のＣＩＰ装置をどのように使用するか含んでもよく、ＣＩＰ装置を追加又は削除することを含んでもよい。

【0067】

オプションとして、第１０のステップ４２０において、メンテナンス・ステップを追加又は削除してもよい。仮想食品加工システム２００は、食品加工システム１００のデジタルレプリカであるため、仮想食品加工システム２００にアクセスできる場合、異なるメンテナンス間隔及び異なるメンテナンスプログラムをテストし、評価してもよい。

【0068】

オプションとして、第１１ステップ４２２において、食品を製造する順序を変更してもよい。この順序を変更する可能性を持つことにより、実際の食品製造のためにどの順序を選択するかを決定する前に、異なる順序を評価してもよい。

【0069】

オプションとして、上記と同様に、第１２のステップ４２４で代替の実行スキーム１２１を生成してもよい。１つの代替の実行スキーム又は複数の代替の実行スキームであってもよい代替の実行スキーム１２１を生成した後、第１３のステップ４２６において、これを仮想処理システム２００において実行してもよい。仮想食品加工システム２００上で実行された実行からの代替の仮想プロセス出力データセット１２３は、第１４のステップ４２８で取り込んでもよい。第１５のステップ４３０において代替の仮想プロセス出力データセット１２３の代替の受諾１２５が受け取られた場合、第１６のステップ４３２において、代替の実行スキーム１２１が、食品加工システム１００が代替の実行スキーム１２１に従って構成されるように、食品加工システム１００にアップロードされる実行スキーム１２０とされる。

【0070】

オプションとして、第１のステップ４０２に続いて実行され得る第１７のステップ４３４において、食品にリンクされた注文が受信されてもよい。異なる期間、例えば日単位、週単位、月単位、年単位で生産されるべき異なる製品のいつ、どれだけの量に関する情報を提供し得る注文に基づいて、食品加工システム１００の予測される利用可能性、予測される利用可能な貯蔵スペース等に基づいて、注文をどのように分割するかを決定することができる。オーダーをサブオーダーに分割した後、異なるサブオーダーのための実行スキームを決定してもよい。

【0071】

上記のステップはある順序で示されているが、他の順序であってもよい。

【0072】

上記では液体食品を例に挙げたが、上記に示した原理及び開示は、そのような液体食品に限定されるものではなく、粉末製造、チーズ製造、アイスクリーム製造など、他の種類の食品にも適用することができる。さらに、本原理は、連続生産とバッチ生産の両方に、またディスクリート製品（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）と非ディスクリート製品（ｎｏｎ－ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）の両方に適用してもよい。

【0073】

以上の説明から、本発明の様々な実施形態を説明し示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に定義される主題の範囲内で他の方法で具体化してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】