智慧食品供應鏈-台灣食品製造業趨勢與分析

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  清晨光顧麥味登,坐在溫暖舒適的沙發上,品嘗著製程標準化的超厚起司雞肉堡,為美好的一天揭開序幕;午休時間,享用炸雞大獅符合清真認證的香蔥腿排蓋飯,補充能量繼續全力奮鬥;下班後則與家人圍坐在餐桌前,品嘗老四川嚴謹溯源檢驗的鴛鴦湯底與生鮮食材,盡情感受生活的韻味。

  食物是基本生存的必要需求,而食品製造業更是與我們的日常密切相關。過去食品製造人員多以經驗法則,判斷何時向供應商叫貨,若叫貨時間過早、數量過多消化不完,會造成原料過期浪費,耗損成本;若原料叫貨量不足,則延遲產品交期,對經營帶來負面影響。

  因此已有許多食品製造業者透過智慧機械與數位科技輔助,從採購、製造排程、品質控管、倉儲運輸到售後服務,整合供應鏈各環節資訊並進行歷史數據分析,以達成存貨管理與預測,提升生產效率。而目前台灣半數食品製造業者仍以較為傳統的方式製造生產,本文將分析目前市場現況,並舉2個轉型案例,說明食品製造業未來發展趨勢。

一、食品製造市場分析

(一)全球食品製造市場分析

新冠疫情持續蔓延,全球食品業面臨供應鏈中斷與勞動力短缺的困境,食品製造業者被迫改變傳統的營運模式,亟需透過系統整合業者協助,導入智慧機械擴大自動化的效益,以緩解人力短缺並提高生產效率。此外,隨著不斷增長的消費者需求和ESG的發展,持續創新並實踐的轉型藍圖將成為企業的重要課題。(FOOD Manufacturing,2022)

2019年全球食品產業趨勢提出,食品製造業發展重點將於供應鏈串接、流程改造、生產製程,或供應鏈關係的數據及資訊可視化,或佐以物聯網、AI演算法或區塊鏈等數位科技及分析工具,協力進行決策判斷及數位行銷串連。(經濟部技術處,2019年)

此外,全球食品製造市場產值由2021年的1268.2億美元增長到2022年的 1416.2億美元,複合年增長率 (CAGR)為11.7%;並預計 2026年將增長到2077.9億美元,複合年增長率為10.1%,整體市場增長可期。(Food Contract Manufacturing Global Market Report,2022)

(二)台灣食品製造市場現況

現今台灣約有7,000多家食品工廠,以中小企業居多,僱用約210,000名員工,食品製造業佔整體製造業產值比重約為4.3%,是台灣第八大製造行業。2021年5月台灣爆發疫情,但食品行業依然穩定增長,食品製造業產值為6896.4億元,按年增長7.4%;同年出口值為43億美元,為歷年新高,年增12.1%,以中國大陸及香港為最大出口市場,占26.3%,美國、日本分別占17.5%、13.5%,位居二、三名。(食品所,2022;經濟部統計處,2022)

回首台灣食品製造業,自1940年開始萌芽,經過數十年的發展,食品加工技術逐漸成熟,且由於國內主要原物料仰賴進口、價格難以掌握,食品加工成為國內食品業的生存之道。因此追求供應鏈的整合,掌握從畜牧養殖、加工製造、倉儲物流、通路銷售,甚至到餐飲業的一條龍服務,成為國內食品製造大廠的共同目標。(華南投顧週報,2022)

此外,在低溫食品市場需求帶動下,2020年台灣8萬輛營業貨車中,近1萬輛貨車有載送低溫商品,相比去年同期成長幅度大於40%,可見冷鏈物流需求大幅成長。如裕賀食品2022年建置智慧化冷鏈物流倉儲中心,與日本村田機械及前川製作所合作,建造高達30公尺的冷凍肉品零下25度無人自動倉儲系統;冷凍冷藏肉品貿易業者-美福國際則於2020年打造冷鏈倉儲物流中心,跨足低溫物流市場,發展策略藍圖。(未來流通研究所,2022)

二、食品製造市場面臨問題

  近年除了消費者飲食趨勢的改變,供應鏈的趨勢也有著重大變化,亟需以管理平台掌握各供應商物料、交期等資訊,以增進溝通效率。但食品製造業上游生產端大多為一般農民自產自銷,通常都是靠電話來聯繫訂單,最基本的供貨訂單資訊都無法數位化的前提之下,更難要求配合後續的數位化串流。

  資策會地方創生服務處組長賴昌彥指出,目前中小型製造業人力資源配置多集中在生產製造方面,而在資訊及數位技能則較為缺乏,當前製造業若要運用數位科技發展創新商業模式,解決人才缺口的挑戰將是首要之務。如資策會產業情報研究所指出,2022年時85%.8的食品製造業者尚未培訓數位人才,且有81.7%的業者未聘用相關人力或外部顧問投入數位化。(DIGITIMES,2020;國內中小重點製造業數位轉型動向分析,2022)

  此外,過去幾年新冠疫情持續蔓延,許多餐飲業者因防疫措施而無法正常營業,導致食品供需出現變化,以往供應餐廳的食品,更多流向了超市和外賣商店。其次,許多食品消費者從實體店轉到網店採購,迫使廠商加快建立網上銷售渠道,因此台灣的食品製造市場勢必需要朝向智慧化、數位化與客製化轉型。(香港貿易發展局經貿研究,2021)

三、食品製造業朝智慧製造方向發展案例

  食品製造業以靈活彈性供應鏈為趨勢,為解決普遍的供應鏈中斷與勞動力短缺問題,提升工作效率並節省人力時間,於企業價值鏈中加入智慧機械元素,如感測器(sensor)元件、物聯網(IoT)等技術,為必要的發展條件。

  以下就2個台灣的食品製造業案例,來闡述數位轉型與智慧製造作法。

  • 案例A-雞肉供應大廠

上游供應商的雞隻於前一晚11點從契作農場出發,約早上5點抵達A廠,這一批新的來料(雞隻)將由前一天的工單接續生產,但期間常遇到雞隻數量規格無法掌控、客戶尚未營業等問題,造成訂單需求不明。

到了早上8點幹部進行當日市場現況,如雞隻應如何分切才能夠使得產品價值最大化(目前毛利率為15.8 %),且因為生鮮食品市場每日需求如雞翅、雞腿等部位之重量及數量皆不盡相同,決定最適分切方式儼然成為每天早晨的難題。

早上9點客戶上班後開始確認訂單,每天要求的雞肉數量及規格皆有差異,但工廠內原料(雞隻)不一定符合當日需求,僅能以來料現況盡量滿足需求,現況下之訂單滿足率僅86%。下午4點以後,各種規格的雞腿、雞翅陸續由物流車隊出貨至各賣場量販、零售通路等,隔日早上則會接到部分雞肉不新鮮之客訴電話,因此公司綜整過往經驗,梳理出了問題源頭,大多來自生產製程設備。

綜上所述,A廠供應鏈現況為供應商來料(雞隻)數量與規格難以掌握;加工端生產決策全依人員經驗判斷,且配送端無法及時掌握物流到貨時間與溫度,導致雞肉品質和到貨時間無法掌控;銷售端無法精準掌握市場需求,不合規格之商品只好低價售出,造成雞隻規格符合率、訂單滿足率及產品毛利率難以突破。

  1. 建造供應鏈雲端平台

為解決雞隻規格不符問題,整合畜(農場端)、產(加工端)、銷(客戶端)資料,串接於供應鏈雲端平台,上游部份藉由與10家農場透過Web API進行ERP系統介接,並經由人員實地操作教學,農場端可將農場資訊、飼養資訊、近期可供應毛雞時間以列表方式回傳至供應鏈雲端平台。

加工端則透過直接與關鍵設備-分切機對接,取得生產規格與設備資訊、分切推薦、冰機故障預警資訊之數據及圖表,有利於即時決策,再以API將相關庫存與訂單、出貨資訊進行網頁呈現,提供客戶與業務進行查詢與確認。

銷售端則整合下游品牌門市訂單資訊、歷史需求趨勢、需求預測等資訊,進行門市銷售分析,以提升產銷資訊的一致性與即時性。透過以上供應鏈雲端平台,藉由農場資訊系統介接,取得飼養管理、重量管理、近期可供應毛雞時間、數量分級等資料,並搭配毛雞車運送時間與銷售分析資訊,進行排程管理,提早掌握進料(雞隻)規格,將雞隻規格符合率由70%提升至85%。

  1. 建立AI雞隻價量預測與投放決策系統

鑒於難以掌握市場每日雞肉需求規格、重量的問題,利用極限隨機森林(ET)、深度學習(DL)及梯度提升機(GBM)演算法,搭配歷史數據、環境因素、消費者信心指數、替代肉品與進出口肉品價格、客戶銷售等資訊,建立價量(數量與重量)分析系統,擷取均週價、入雛數(小雞)預估值、桃園地區豬肉價(競品)、種小雞數量、月份等因子,透過線性回歸以週模型進行遞移預測,可預估1個月、3個月、6個月後之各部位雞肉需求價量趨勢。

此外,將AI模型預測與決策結果納入供應鏈雲端平台,並結合關鍵設備-分切機即時資訊,可輔助管理人員進行決策,並提升產銷協調性,成功將接收訂單到出貨時間由2天縮短至1天,訂單達交率由86%提升至94%,產品毛利率更由15.8 %提升至16.4%。

  1. 建置冷鏈物流系統

雞隻運送過程中,常有溫度及配送時間不如預期,導致客訴雞肉不新鮮的狀況。故建置冷鏈物流環控排程系統,取得現場各生產線環境、冷凍庫、冷藏庫、出貨碼頭及物流車輛溫度,分析歷史冷鏈溫度資料,並建立上述溫度超標警示之Line@推播機制,以確保合乎冷鏈標準,即時掌握冷鏈環控、到貨時間(交期)、分銷運送及銷售配送。

配送端部分,配送人員以手持裝置進行貨物點交及行程管理,如刷入班車車號後,核對配送客戶、到貨順序及商品數量,運輸過程中透過Line@接收溫度異常警示或主動回饋問題,配達時則與客戶核對商品數量及回報配達狀況,並回報塑膠空籃及退貨數量,以提升雞肉品質與安全,達成降低客訴率10.3%。

  • 案例B-麻辣鍋湯底品牌

火鍋已融入台灣人日常飲食型態,天冷吃火鍋暖身也暖心,夏天吃麻辣鍋更能刺激排汗,幫助排出體內廢棄物。2021《台灣連鎖店年鑑》調查資料指出,火鍋店在連鎖餐廳中的品牌及店數接近5成,占比最高,且火鍋市場一年商機約300億元,火鍋儼然已成餐飲業之王。(連鎖加盟協會,2021)

B廠主要產品為麻辣及養生鍋底、滷水拼盤、各式生鮮食材等,但以往生產時依賴現場人員經驗進行烹煮,但經驗卻又因人而異,有時是油溫過高導致鍋底走味,有時則因油溫過低,無法引出食材香味,就算想審視生產環節、找出問題,但礙於製程生產流程未完善記錄,使產能僅達43%。

同時,B廠也受關鍵設備停擺導致交期延宕所苦,花椒攪碎機是產線中不可或缺的設備,花椒有溫中散寒、提升食慾、降低血壓的功效,更是麻辣鍋的重要靈魂,而現有的設備保養方式為即壞即修,時常會因突發的設備毀損,導致產線停擺,影響產品交期。

此外,目前營運決策多依賴過去經驗,人員雖了解營運狀態,但無法即時獲得精準數字,也缺乏可視化圖表輔佐,無法做出符合消費者需求導向之銷售預測,導致貨品滯銷報廢率達10%。

  1. 感測器蒐集關鍵機台參數,結合可視化管理系統

現況生產作業耗時不精準,無法維持品質穩定,造成常有缺貨情形。因此透過感測器蒐集川燙、滷食、炒食等機台溫度參數,將各機台之生產狀況收集至可視化管理系統,蒐集相關資料及警報訊息。

此外,也導入產線CPS(虛實整合)系統,將現場數據回傳至SCADA(資料採集與監視系統),進行即時監控與數據收集。烹煮人員則透過使用者介面的時間提示,進行烹煮步驟與即時溫度監控來調整火源大小,確保遵循產品SOP流程進行生產,同時讓管理者知道目前進度與烹煮狀況,進而預估與掌握產線作業安排,並透過SOP趨勢與實際生產趨勢比對,提升7%品質。

  1. AI預測模型,達到機台保養預警

麻辣鍋對於花椒的使用量及需求十分龐大,因此用來絞花椒的絞碎機之使用率也相當大,過去曾面臨機台產生故障,進而影響出貨,延誤交期。且由於現有的保養方式為即壞即修,缺乏相關設備異常監控警示,導致設備生產穩定性不足。

有別於傳統被動式的維修管理,為了能有效掌控關鍵機台在運作下之即時狀態監測,透過感知器的輔助和IoT的佈建,蒐集絞碎機之溫度、振動等關鍵因子及機台近三年之保養資料,建立AI預測模型,採取主動式預防保養機制,並透過可視化圖表呈現預測結果,以達到預警與決策輔助管理及應用,藉此找出最適之設備保養週期,以減少設備故障率,降低設備維修成本10%,也將產能提升至47%。

  1. AI銷售預測結合BI戰情室

將門市資料經由POS系統彙總至總部,並透過ARIMA演算法將季節性、趨勢性、循環性、不可解釋性變因納入考量,推估內用外帶銷售金額;也導入購物關聯AI模型,分析產品購物籃,針對提升率最高的組合進行搭售、精準行銷策略的參考。

此外,更串接既有ERP、WMS系統的生產、製造、存貨、營運等資訊,進行BI可視化並建立企業營運儀表板,使資料取得更有效率與透明化,當天結帳後即時可產生報表。藉由BI戰情室的全方面經營視角,可即時預測食材原物料價格波動,以增加採購數量或尋找替代食材;或進行門市管理與成本收入分析,提升營運績效。以AI+BI即時掌握商品與消費者喜好分析之資料後,使庫存成本降低15%,報廢率降低至1%。

透過導入上述智慧機械及數位科技,打下智慧製造基礎,雖目前台灣食品製造業尚無法完整串聯上下游供應鏈,也未能完全掌握客戶資料精準銷售,但未來希望能建立起供應鏈智慧製造數位連結,朝向智慧食品工廠邁進,以拓展創新商業模式。

四、食品製造業未來趨勢

(一)供應鏈需更靈活彈性

誠如前文所述,新冠疫情與氣候變遷等因素使全球供應鏈中斷,讓密不可分的上中下游食品供應鏈業者面臨沉重壓力。因此供應鏈需具備更良好的靈活性及彈性,在碰到不可預測的事件發生時,才能及時應變,加以防範因特殊單一事件發生進而影響全供應鏈。(食力foodNEXT,2020)

(二)發展企業永續經營

因應國際淨零轉型趨勢,台灣政府於去年推出推動2050淨零轉型政策,許多企業試圖以碳盤查登錄、建置廢水回收系統、企業戰情室控管用電等方式,努力將人為造成的溫室氣體排放極小化。且當品牌與環保形象相連結時,能得到消費者更好的信賴,進而提升顧客忠誠度。

(三)開通線上線下銷售渠道

無論是線上或實體店面購物,消費者所期望的是更便捷的購物流程,企業可透過虛實融合概念,以好的線下體驗做基礎,進一步透過電商補足實體經營中的空間和地域限制,蒐集線上及線下交易的第一手數據、消費者輪廓及活動成效等,以數位化串連品牌消費旅程,並做為決策依據。

(四)區塊鏈結合物聯網

透過將上下游廠商接上同一條區塊鏈,搭配感測器和物聯網,就能自動感測每次轉移的物品數量與頻率等資訊,並更新在區塊鏈上,省下人工手抄時間與溝通成本。對消費市場則可應用於食品安全,如導入溯源條碼,從產地追溯、產品加工、分銷到產品出售的過程都一覽無遺,且不可竄改之特性能有效把關資料真實性,消費者只要掃碼就能得知產品足跡等訊息。(經理人,2018)

(五)人工智能取代人力

AI的機器視覺能進行大量圖像訓練,觀察所有食品的變化如新鮮程度、是否腐敗等,且不受人力的情緒、視力、疲勞程度等因素影響,能更好地評估食安問題。此外,亦可運用機械手臂讀取、辨識並複製高階工作生產過程,減少人力成本同時也能降低出錯率,提升產能。

 

【參考文獻】

  • Food Contract Manufacturing Global Market Report 2022,ReportLinker,2022/10/20。原文網址:https://www.globenewswire.com/news-release/2022/10/20/2538577/0/en/Food-Contract-Manufacturing-Global-Market-Report-2022.html
  • 產業技術評析2019全球食品產業趨勢-ITIS觀點,經濟部技術處,2019/02/27。原文網址:https://www.moea.gov.tw/MNS/doit/industrytech/IndustryTech.aspx?menu_id=13545&it_id=223
  • 疫情催化產業加速,2021年食品供應鏈將有哪7大趨勢發生,食力foodNEXT,2020/11/26。原文網址:https://www.foodnext.net/news/industry/paper/5098536223
  • 食品業近況,華南投顧週報,2022/06/13。原文網址:https://events.entrust.com.tw/news/1371
  • The Top Food Industry Trends to Expect in 2022,Food Manufacturing,2022/02/28。原文網址:https://www.foodmanufacturing.com/consumer-trends/blog/22081182/the-top-food-industry-trends-to-expect-in-2022
  • 冷凍食品、生鮮到疫苗都需要的最後一哩路!台灣冷鏈物流玩家版圖一次看,未來流通研究所,2022/01/27。原文網址:https://www.bnext.com.tw/article/67513/cold-chain-logistics-map
  • 吃火鍋是日常幸福 錢都堅守平價經濟,社團法人台灣連鎖加盟協會,2021/12/09。原文網址:http://www.tcfa.org.tw/announce_detail.asp?id=9203252
  • IT人才供不應求 製造業面臨轉型如雲裡霧,DIGITIMES,2020/07/13。原文網址:https://today.line.me/tw/v2/article/6P1N26
  • 微軟、IBM卡位區塊鏈!它讓你吃下的不只是美味佳餚,還有食品安全數據,未來商務,2020/03/25。原文網址https://fc.bnext.com.tw/articles/view/368?
  • 餐飲備料學問大!掌握「鮮、準、價、效」4 大原則,打造全管道供應鏈,未來商務,2022/11/14。原文網址:https://fc.bnext.com.tw/articles/view/2549
  • 區塊鏈 + 物聯網,能為公司做到哪些事?BCG:5 種應用和 3 大效益,一次告訴你,經理人,2018/09/18。原文網址:https://www.managertoday.com.tw/columns/view/56606
  • 2021 虛實融合不可忽視的四大關鍵,91APP,2019/01/07。原文網址:https://www.91app.com/blog/2019-four-key-point-of-new-retail/
  • 台灣食品業現況和應對疫情策略,香港貿易局經貿研究,2021/09/03。原文網址:https://research.hktdc.com/tc/article/ODQxNTU4NDIw
  • 當前經濟情勢概況(專題:我國製造業主要產業群聚分布及營運概況分析),經濟部統計處,2022/01/28。
  • 國內中小重點製造業數位轉型動向分析,MIC,2022/10/11
  • 2022年第四季及全年我國食品產業回顧與展望,食品所,2023/02/16
  • 2022食品產業年鑑,食品所,2022/08/09
  • 109年數位發展調查報告,國家發展委員會,2021/01
  • 經濟部工業局智慧機械_產業聚落供應鏈數位串流暨AI應用計畫獲補助廠商資料
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