Ресторанный бизнес, как известно, дело непростое. Угодить клиентам, получить прибыль и сохранить мотивацию персонала - задача действительно сложная. В 2023 году, как и во многих других отраслях, ответом будет появление роботов. Но как интегрировать автоматизацию в пищевую промышленность?
Компания Hyphen, базирующаяся в Сан-Хосе (Калифорния), успешно создала и внедрила инструменты для автоматизации ресторанов и работает с операторами, которые ежегодно обеспечивают продажи на сумму более миллиарда долларов.
3D-печать сыграла значительную роль в скорости вывода компании на рынок и в уникальном модульном подходе к созданию блюд. Они используют множество принтеров Form 3+, Form 3L и Fuse 1+ 30W для быстрого прототипирования сотен компонентов оборудования, а также для изготовления формовочных инструментов, сменных деталей и вспомогательных средств производства.
Hyphen — первая в своем роде. Чтобы как можно быстрее выйти на рынок, команда использует парк принтеров SLA и SLS от Formlabs, состоящий из трех Form 3L, трех Form 3+ и двух Fuse 1+ 30W, которые работают в постоянном режиме.
Хотя некоторые производители промышленных продуктов питания имеют оборудование, ориентированное на конкретные ингредиенты, например, автоматические машины для нарезки салата, до сих пор никому не удавалось создать решение, позволяющее охватить весь спектр ингредиентов, которые требуются посетителям ресторанов. Мы побеседовали с техническим директором и соучредителем компании Дэниелом Фукубой, вице-президентом по аппаратному обеспечению и производству Манешем Джейном и старшим инженером-механиком Джейкобом Бойером, чтобы узнать больше о том, как они становятся первыми на рынке в области автоматизации пищевой промышленности. «Все, над чем мы здесь работаем, совершенно новое. Этого вообще не существует в реальном мире. Поэтому все, что мы создаем, делается на заказ. И нам нужно сделать это как можно быстрее, чтобы первыми выйти на рынок с тем, что мы пытаемся создать», - говорит Бойер.
«Чтобы справиться с той широтой, к которой мы стремимся, нам необходимо структурно иметь некий подход, ускоряющий циклы разработки продуктов, и это - 3D-печать», - Дэниел Фукуба, технический директор и соучредитель компании Hyphen.
Персонализация делает рестораны подходящими для автоматизации
Пандемия ускорила изменения в отрасли. Здоровье и хорошее самочувствие стали основными источниками прибыли.
Эти факторы привели к перелому в работе сотрудников. В каждый час могут поступать десятки и сотни индивидуальных онлайн-заказов, которые необходимо сбалансировать с заказами, выполняемыми лично. При таких больших объемах и коротком времени выполнения заказа легко допустить ошибки. В результате рестораны работают менее слаженно, что приводит к ухудшению обслуживания клиентов, а также к увеличению расходов из-за пищевых отходов.
Автоматизация может помочь решить эти проблемы и в других отраслях, но органическая природа продуктов питания затрудняет работу типичных роботизированных систем с ингредиентами. Компания Hyphen смогла предложить первый набор инструментов для автоматизации ресторанов, создав новые роботизированные системы, а 3D-печать стала ключом к быстрым темпам внедрения инноваций.
Решение проблемы пространства, трудозатрат и масштабирования
Под прилавком линия производства «makeline» Hyphen работает вместе с сотрудниками ресторана и адаптируется к уникальным ингредиентам и стилям приготовления ресторана.
Продукт компании Hyphen - модульная линия makeline - решает проблемы нехватки места, рабочей силы, цифровых заказов и индивидуального подхода к заказам, создавая систему, на которую рестораны могут положиться, чтобы работать вместе со своими сотрудниками, а не вместо них. Makeline можно настраивать, масштабировать и перемещать для достижения максимальной эффективности. «Мы разработали нашу систему таким образом, что она представляет собой гибридное решение, в котором операторы могут работать в тандеме с автоматикой», - говорит Фукуба.
На линии приготовления ингредиенты дозируются через систему бункеров, весов и контейнеров. Каждый бункер, воронка и шнек должны быть откалиброваны специально для того типа продукта, который будет подаваться - это может быть огурец, но для нарезанного, кубиками, полосками или четвертинками - другой механизм. "Каждый ингредиент имеет свои уникальные требования, поэтому нам необходимо создавать и тестировать новые продукты, адаптированные к этим особенностям", - говорит Бойер.
При использовании ингредиентов, температура которых может меняться в зависимости от температуры помещения или времени приготовления, получение стабильных результатов требует тщательного тестирования. Даже разработка машины, которая бы последовательно выдавала миски и тарелки разных поставщиков, может оказаться непростой задачей.
Создать такие линии удалось благодаря тысячам итераций компонентов. Для создания оборудования, способного работать с бесконечным числом возможных вариантов продуктов питания, команда разрабатывает и тестирует оборудование с использованием SLA принтеров Form 3+ и Form 3L, а также SLS - Fuse 1+ 30W.
"Учитывая количество итераций, через которые нам необходимо пройти, чтобы спроектировать эти бункеры, экспериментально проверить их дизайн и понять, как пища проходит через них, все это было бы невозможно без 3D-печати», - Дэниел Фукуба, технический директор и соучредитель компании Hyphen.
Ускоренные итерации для предприятий быстрого питания
Эти бункеры являются неотъемлемой частью бесперебойной работы makeline, они настраиваются в зависимости от вязкости, температуры и консистенции ингредиента.
В лаборатории 3D-печати еженедельно обрабатываются десятки, а то и сотни файлов от различных дизайнеров и инженеров. Команда может напечатать несколько вариантов бункеров, шнеков для дозирования или корпусов, учитывая множество факторов, таких как жидкость, вязкость или плотность упаковки ингредиентов. Основным направлением научно-исследовательской работы в Hyphen является создание прототипов дозаторов, и работа в этом направлении никогда не заканчивается.
На перемещение ингредиента в бункере может повлиять все: от воды, выливаемой из тофу, до сроков уборки капусты. Компания Hyphen должна управлять не только дизайном деталей, но и огромной библиотекой проверенных ингредиентов, чтобы в любой момент быть готовой расширить ассортимент предлагаемой продукции.
«Скорость, с которой мы можем итерировать эти бункеры, определяет темпы наших инноваций. От этого зависит, как быстро мы сможем найти решение для наших партнеров, которое позволит им добавлять больше ингредиентов или новые ингредиенты и развивать свой бизнес», - Дэниел Фукуба, технический директор и соучредитель компании Hyphen
Каждый день может проводиться от одного до трех различных испытаний с использованием какого-либо базового или эталонного ингредиента. После определения эталонных характеристик проверяется возможность правильной и последовательной подачи. После этого, а это может занять от двух до 20 итераций физического оборудования, они должны обеспечить точность и дизайн детали, а затем следовать этой схеме при производстве сотен продуктов.
«Допуски на станках очень помогают, поскольку в большинстве случаев они лучше, чем то, что нам нужно. Поэтому нам не приходится задумываться об этом. Когда у нас в распоряжении есть такое оборудование, мы ограничиваемся только лишь нашим воображением», - говорит Бойер.
Добавление Form 3L и Fuse 1+ 30W в рабочий процесс
Благодаря использованию Form 3L, Hyphen сократила время изготовления бункеров, до трех дней на разработку дизайна, печать, пост-обработку и функциональное тестирование.
Чтобы справиться с объемом печати, команда инвестировала в три принтера Form 3+ и сразу же добавила принтер Form 3L сразу после его выпуска. Добавление принтера Fuse 1+ 30W в 2022 году позволило начать работу над серийным производством деталей конечного использования, не контактирующих с продуктами питания, и печатать мелкие детали для ремонта машин в полевых условиях. Во время пандемии инженеры смогли взять принтеры Form 3+ домой, чтобы продолжить итерации.
«Мы смогли сократить время цикла итераций по бункерам с двух недель до трех дней. А с точки зрения затрат мы получаем окупаемость инвестиций в такую машину, как 3L, в течение трех-четырех недель, что весьма существенно для той производительности, которая нам нужна», - Дэниел Фукуба, технический директор и соучредитель компании Hyphen.
Интеллектуальные замены на высоких скоростях
Rigid 10К Resin может имитировать свойства металла, что делает ее идеальным материалом для функциональных испытаний шнеков. Держатели лотков, изготовленные механическим способом или 3D-печатью из смолы Rigid 10K, позволяют перемещать чаши или тарелки в пределах makeline для создания индивидуальных заказов.
Доступность материалов Form 3+ и Form 3L позволила команде получить лучшие результаты в процессе тестирования. Изначально для печати использовалась Grey Resin и Tough 2000 Resin, однако Фукуба обнаружил, что печать с использованием Clear Resin позволяет команде проводить видеосъемку и сразу же выявлять любые проблемы. «Вокруг испытательного оборудования установлено множество камер, и мы можем проводить эти контрольные испытания, чтобы быстро увидеть, что происходит внутри бункеров, напечатанных с помощью Clear Resin».
В связи со строгими требованиями к безопасности пищевых продуктов многие конечные детали, контактирующие с пищевыми продуктами, в конечном итоге изготавливаются из нержавеющей стали, но для их точного прототипирования компания Hyphen использует смолу Rigid 10K Resin, чтобы имитировать жесткость и гладкость конечного результата.
Для создания прототипов деталей, которые в дальнейшем будут изготовлены из резины или силикона, команда использует гибкие и эластичные смолы, а не заказывает пресс-формы. Любой необходимый уплотнитель или сильфон можно быстро изготовить и испытать, не задерживая процесс ожидания пресс-формы.
Для деталей конечного использования, которые не взаимодействуют с ингредиентами, компоненты, напечатанные на Fuse 1+ 30W с помощью Nylon 12 Powder, являются быстрой и доступной альтернативой аутсорсингу или механической обработке. Термообработка деталей из порошка Nylon 12 - простой и надежный метод создания прочных и функциональных узлов из нескольких материалов.
При изготовлении вспомогательных материалов и деталей конечного использования, которые не контактируют с ингредиентами, Бойер часто сравнивает стоимость оснастки и печати на собственном производстве и приходит к выводу, что в большинстве случаев Fuse 1+ 30W и Nylon 12 Powder обходятся дешевле для их малосерийного производства, чем отправка дизайна на доработку.
Имитация линии Makeline
Компания Hyphen создала несколько итераций своей полной производственной линейки для своих первых партнерских отношений с клиентами, часто используя 3D-печать в качестве временного варианта производства на этой ранней стадии.
Некоторые прототипы представляют собой лишь компоненты, но размеры и мощность Fuse 1+ позволяют команде инженеров Hyphen создать и итерационно проверить всю модель всего за 30 дней. Для такого большого продукта с таким количеством движущихся частей (не говоря уже о количестве различных продуктов, которые он будет обрабатывать) один месяц - это мало по любым меркам.
Команда смогла собрать все воедино, напечатав практически все компоненты, за исключением холодильного оборудования и металлических рам и шасси, на Fuse 1+ 30W и Form 3L. «Прежде чем заказывать оснастку для набора деталей, которые в будущем могут быть изготовлены методом литья под давлением, мы можем имитировать всю машину с помощью напечатанных деталей. Это помогает нам находить больше возможностей, в которые мы можем вписывать изменения в конструкции станка и быть гибкими», - говорит Фукуба.
Первые в своем роде
Ресторанная индустрия развивается быстро, и сотрудникам приходится нелегко, особенно в условиях цифровых заказов, персонализации и роста цен. Чтобы предоставить ресторанам индивидуальные решения, компании Hyphen необходимо действовать так же быстро. Используя парк SLA и SLS принтеров, инженерные и конструкторские группы могут решить задачу автоматизации производства ингредиентов, которые постоянно меняются для каждого клиента, в каждый час и в любой форме.
«Совершенно очевидно, что на этот продукт существует огромный спрос. В течение следующего года мы планируем выйти на сотни выпущенных изделий. Наличие клиента или нескольких клиентов, готовых принять поставку, очень мотивирует. Без 3D-печати мы бы никогда не пришли к этому», - Манеш Джайн (Maneesh Jain), руководитель отдела аппаратного обеспечения и производства компании Hyphen.
