식·음료 제품의 이동을 ‘추적’한다!
식품 및 음료 포장 산업에서는 투명한 정보 제공이 필수다. 식품 알레르기와 유통기한이 지난 식품은 심각한 질병과 사망을 유발할 수 있으므로 소비자는 자신이 구매하는 식품이 라벨에 기재된 정보로 구성되어 있다는 사실을 알아야 한다. 공중 보건과 소비자 만족도는 모두 제품의 무결성에 크게 좌우되기 때문에 식품 및 음료 포장 산업은 엄격한 규제를 받는다.
식품 및 음료 규제에서 요구되는 주요 사항 중 하나는 추적 성이다. 이는 인쇄된 바코드, 직접 부품 표시(DPM, direct part marks) 또는 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 스캔하여 제품 및 원자재의 원산지와 소재에 대한 철저한 기록을 생산 공정과 공급망 도처에 유지하는 형식이다. 원자재 공급업체에서 생산 라인, 슈퍼마켓, 고객에 이르기까지 특정 식품의 생성 및 유통은 가능한 한 투명해야 한다.
식품 및 음료 제조업체는 또한 공급업체 재료, 프로세스 및 생산과 관련된 기계에 대한 실시간 데이터를 제공하여 제품 리콜과 같은 비용이 많이 드는 문제 발생 및 영향을 최소화하는 추적 프로토콜에 의해 직접적으로 이점을 얻는다. 이러한 프로토콜은 오염된 품목을 격리하여 양호한 제품을 유통하므로 회수 비용을 크게 줄일 수 있다.
FDA는 추가 추적 요구 사항에 대한 FSMA(Food Safety Modernization Act; 식품 안전 현대화법)에서 섹션 204를 제안하였다. 이러한 새로운 규정을 준수하는 데 도움이 되는 자동화 기술의 필요성이 더욱 확대될 것이다. 이 기사에서는 오늘날 식품 및 음료 제조업체가 경험하고 있는 추적성과 관련된 몇 가지 주요 추세, 과제 및 전략에 대해 설명한다.
업계 규정 준수
곧 시행될 규정은 식품 및 음료 제조업체가 강력한 추적 시스템을 채택하도록 자극하는 주요 요인 중 하나이다. 미국에서 가장 중요한 규제 출처는 FDA의 FSMA 즉, 식품 안전 현대화 규정이다.
FSMA는 식품 안전 문제에 대해 사후 조치가 아닌 예방적 접근 방식을 취할 수 있는 기타 권한 조치뿐만 아니라 필수 리콜을 시행할 수 있는 권한을 FDA에 부여했다. 그것은 농부와 수입업자는 물론 제조업체를 포함하여 미국 식품 시스템의 모든 측면에 영향을 미친다. FSMA는 식품 및 음료 제조업체가 최소 3년 동안 기록을 유지하고 FDA에서 규정한 리콜 기준을 충족하는 신뢰할 수 있 는 추적 시스템을 구축하도록 요구한다.
규정 준수에 대한 특정 규칙을 설정하는 대신 FSMA 요구 사항은 성능 기반이므로 예방 제어, 추적 가능성 및 기록 보관, 위생 장비 설계의 결과에 중점을 둔다. 이는 식품 및 음료 제조업체에게 이러한 요구 사항을 충 족하기 위한 접근 방식에 충분한 여유를 제공하지만, 많은 회사가 올바른 방향으로 가고 있는지 확인하기 위해 다른 기구 조직의 의견을 구해야 함을 의미하기도 한다.
FSMA의 주요 측면 중 하나는 제조업체가 외부 추적성(공급망 전체에서 공유되는 정보)에 대해 한 단계 앞으로, 한 단계 뒤로 접근해야 한다는 것이다. 즉, 어떤 기업이 제품을 구매했는지, 어떤 공급업체가 원자재를 판매했는지 확인할 수 있어야 한다.
기업이 외부와 내부 추적의 차이를 이해하는 것도 중요하다. 외부 추적성은 공급망의 다양한 당사자와 관련된 모든 데이터를 포함하는 반면, 내부 추적성은 회사 내에서 발생하는 프로세스를 다룬다. 여기에는 원자재 결합, 하위 구성요소 처리, 항목 재구성 또 는 재포장과 관련된 모든 데이터가 포함된다. 원재료와 완제품 사이에 명확한 연관성이 있어야 한다.
식품 및 음료 포장 산업에서는 두 가지 추적성 배열이 똑같이 중요하다. 규제 기관은 일반적으로 외부 추적성에 더 관심이 있지만 견고한 내부 추적성은 즉각적인 원자재 공급업체와 구매 당사자 사이의 연결을 입증할 수 있게 한다.
또한 제안된 FDA 규칙인 ‘특정 식품에 대한 추가 추적 기록에 대한 요구 사항’은 제정될 경우 식품 추적 목록에 있는 식품을 제조, 가공, 포장 또는 보관하는 사람이 핵심 데이터 요소(KDE, Key Data Elements)를 포함하는 기록을 수립하고 유지하도록 요구 한다. 다른 중요 추적 이벤트(CTE; Critical Tracking Events)와 같이 연결된다.
FSMA는 수입업체를 포함하여 미국 식품 및 음료 산업의 모든 이해관계자에게 영향을 미치기 때문에 해외 시장에서도 FSMA의 표준을 준수하도록 유도하고 있다.
캐나다의 CFIA(Canadian Food Inspection Agency)는 포장, 식품 라벨 요구 사항, 예방 통제 및 추적 가능성에 대한 표준 및 지침을 제공한다. 그리고 2019년에 발효된 캐나다인을 위한 안전한 식품 규정(SFCR; e Safe Food for Canadians Regulations)이 추가되면서 식품을 수입 및 수출용으로 보낼 식품 업체에 대한 추가 규정이 생겼다.
일부 요구 사항은 즉시 충족되어야 하는 반면 다른 요구 사항은 식품, 활동 유형 및 사업 규모에 따라 발효된다. 새로운 규정에는 식품 사업체가 서면 예방 관리 계획을 유지하고 식품의 출처(공 급업체 및 판매 대상)를 보여주는 명확하고 완전한 추적 기록을 유지하도록 요구하는 규범적 및 결과 기반 규정이 혼합되어 있다. 육류, 생선 유제품 등과 같이 이전 규정에 따라 CFIA에 이미 등록된 부문의 식품 회사는 식품 안전에 대한 위험을 감지하고 완화할 계획을 가지고 있을 가능성이 높지만 모든 기업은 새로운 요구 사항에 익숙해져야 한다.
세계의 다른 많은 지역에는 식음료 추적에 대한 자체 규제 표준이 있으며 GFSI(Global Food Safety Initiative)와 같은 업계를 위한 글로벌 표준 기구가 있다. 많은 개발도상국에서 점점 더 많은 사람들이 자급자족 생활 방식보다 슈퍼마켓에서 음식을 구매하기 때문에 규제가 극적으로 증가하고 있다.
위조 방지 및 리콜 최소화
시장이 더욱 세계화됨에 따라 위조는 식품 및 음료 산업에서 주요 문제가 되었다. 개발도상국으로부터의 수입이 증가함에 따라 제품이 정품인지 확인할 수 있는 추적 시스템을 갖추는 것이 중요하다. 또한 소비자는 제품이 윤리적으로 조달되었는지 확인하기 위해 식품에 들어가는 원료의 출처에 대한 정보를 요구하고 있다. 이는 견과류나 코코아가 포함된 제과 제품에 가장 적합하다. 이러한 원료는 종종 국제법을 위반하는 아동 인력 노동 또는 다른 형태의 노동을 사용하여 조달되기 때문이다.
그러나 제품 진위 문제가 항상 외부에서 발생하는 것은 아니다. 제조상의 실수로 인해 패키지에 한 가지가 포함되어 있다고 말하지만 실제로는 다른 것이 포함될 수 있다. 땅콩 알레르기가 있는 사람이라면 누구나 알고 있듯이 이것은 잠재적으로 생명을 위협 하는 문제이다. 식품 및 음료 포장은 내용물에 대해 매우 구체적이어야 하며, 정보 불일치가 있는 경우 해당 제품을 즉시 회수해야 한다. 실제로 라벨 및 포장 오류는 식품 및 음료 리콜의 가장 일반적인 원인이다. 라벨링 실수를 방지하는 가장 좋은 방법 중 하나는 산업 표준 라벨 확인 시스템을 구현하는 것이다.
Omron의 V-275와 같은 인쇄 품질 검사 시스템은 광학 문자 인식(OCR), 광학 문자 검증(OCV), 마스터-라벨 비교, 데이터 및 코드 일치를 비롯한 다양한 검증 관련 작업을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 통해 회사는 정확성과 데이터 무결성을 보장하고 결함을 식별하며 책임을 피할 수 있다. V-275는 제조업체에 초당 최대 254mm(10인치)의 인쇄 속도로 100% 라벨 검사를 제공하기 위해 인기 있는 Zebra ZT600 시리즈 열전사 프린터에 통합된 Omron 공장이다.
리콜은 회사의 명성과 수익에 치명적인 영향을 미칠수 있으므로 라벨 및 포장 오류를 최소화하는 것이 필수적이다. 운영의 일부로 모든 종류의 재포장 프로세스를 포함하는 회사는 제품 식별자를 철저히 추적하고 라벨을 포괄적으로 검증하도록 이중으로 주의 해야 한다.
생산성 분석 및 최적화
회사가 리콜 및 수익성에 대한 기타 중단을 방지하는데 도움이 되는 것 외에도 추적 시스템은 프로세스를 최적화하고 전반적인 장비 효율성(OEE; overall equipment effectiveness)을 평가하는 좋은 방법이다. 운영 데이터를 수집하고 분석함으로써 제조업체는 성능이 저하된 기계를 파악하고 생산에서 병목 현상이 발생하는 위치를 정확히 찾아낼 수 있다.
이 데이터를 수집하기 위해 제조업체는 생산 라인의 다양한 지점에 수많은 바코드 판독 스테이션을 설치해야 한다. 바코드는 패키지 유형, 기계, 교대조 및 제품을 기준으로 처리량 및 품질과 같은 중요한 생산성 정보를 추적하는데 도움이 된다. 많은 경우에 이는 바코드 판독기가 기계에 내장되어야 함을 의미한다. 대부분의 제조 장비는 가능한 한 적은 공간을 차지하도록 설계되어 바코드 판독기를 위한 추가 공간이 많지 않기 때문에 이는 문제가 된다. 따라서 Omron의 MicroHAWK 판독기와 같은 초소형 판독기가 필요하다.
MicroHAWK 산업용 바코드 판독기와 스마트 카메라는 매우 컴팩트한 케이스 내에서 매우 유연하고 구성 가능하도록 설계되었다. 이것은 여전히 빠르고 정확한 판독을 제공하면서 기계내에 쉽게 내장될 수 있음을 의미한다. 액체 렌즈 자동 초점 기술 덕분에 MicroHAWK 판독기는 카메라 위치 지정에 대한 제약을 없앤다.
동일한 MicroHAWK 카메라를 머신 비전 검사에 사용할 수 있으므로 새로운 하드웨어에 대한 투자 없이 시설의 요구 사항이 진화함에 따라 자동화를 확장할 수 있다. 추적성 데이터가 바코드 판독기를 통해 수집되면 시스템의 나머지 부분과 통신해야 한다. 이는 제어 성능을 방해하지 않고 이 데이터를 사용하는 새로운 과제를 제시한다. 기존 컨트롤러가 대량의 추적 데이터를 처리해야 하는 경우 생산 주기 시간이 느려질 수 있다.
Omron은 추적 시스템이 제공하는 모든 정보를 처리하면서 고속제어를 유지할 수 있는 컨트롤러를 개발하여 이 문제를 해결했다. 예를 들어, NX1 컨트롤러는 분당 1,000개의 제품을 처리할 수 있는 포장 기계에 사용할 수 있으며 모션 제어를 수행하면서 생산 주기와 동기화하여 모든 추적 데이터를 수집할 수 있다. 이것은 중요한 데이터를 수집하는 목적을 달성하면서 추적성이 생산의 다른 측면을 늦출 필요가 없다는 것을 의미한다.
MicroHAWK 바코드 판독기는 이더넷/IP를 통해 Omron의 NX1 컨트롤러에 직접 연결을 제공하므로 추적 데이터를 자동화 시스템에 간단하게 통합할 수 있다. 추적성 정보 활용과 관련하여 데이터 수집은 하나의 과제이다. 데이터를 저장하고 사용하는 비즈니스 및 엔터프라이즈 시스템으로 해당 데이터를 전송하는것은 또 다른 문제이다. 당사의 컨트롤러는 SQL과 OPC-UA의 원활한 통합 덕분에 이를 쉽게 만든다.
완벽한 제품 무결성을 위한 비전 시스템 수용
머신 비전 기술은 완벽한 제품 무결성을 유지하는 매우 효과적인 방법이기 때문에 추적 가능성에서 점점 더 중요한 역할을 담당하고 있다. 비전 검사에는 결함이 있는 제품을 실시간으로 감지하고 OCR 및 OCV를 모두 수행하여 라벨과 패키지의 데이터가 합산되는지 확인하는 등 다양한 기능이 포함된다. 비전 시스템은 부적합 제품이 시장에 출시되지 않도록 하는 완벽한 솔루션으로 기능함으로써 브랜드 보호에 필수적이다.
제조업체가 머신 비전 시스템을 구현할때 직면하는 장애물은 두가지이다. 이러한 시스템은 구현하는데 비용이 많이 들고 기술의 복잡성으로 인해 운영자를 압도할 수 있다. 많은 애플리케이션에는 특별한 프로그래밍이 필요하다. 그러나 이러한 문제는 비전 시스템으로 예방할 수 있는 오염된 제품에 대한 단일 제품 리콜 또는 벌금이 비전 시스템 자체보다 더 많은 비용이 들 수 있다는 사실로 상쇄된다.
Omron은 머신 비전 기술의 핵심에 사용 편의성을 부여하여 제조업체가 작업을 시작하고 실행하기 위해 전문가에게 의존할 필요가 없다. HAWK MV-4000 스마트 카메라는 쉽게 만들어진 머신 비전의 완벽한 예이다. 초보자와 숙련된 비전 전문가 모두를 만족시키기위해 두 개의 별도 사용자 인터페이스가 있다. 머신 비전을 처음 사용하는 작업자는 직관적인 AutoVISION 인터페이스의 이점을 누릴 수 있는 반면, 전문가는 Visionscape FrontRunner 인터페이스를 통해 스마트 카메라의 모든 잠재력에 액세스할 수 있다.
HAWK MV-4000은 또한 매우 강력한다. 독립형 스마트 카메라로서 여러대의 카메라로 구성된 PC 기반 시스템만큼 빠른 처리 속도에 도달할 수 있다. 완전한 비전, 코드 판독 및 코드 검증 도구 세트와 완전한 산업 연결성을 결합한 이 제품은 추적 시스템을 완전히 새로운 수준으로 끌어올리고자 하는 제조업체에게 탁월한 선택이다.
고성능 스마트 카메라 외에도 Omron은 사용 편의성에 동일한 초점을 맞춘 고급 풀비전 시스템도 보유하고 있다. FH 시리즈는 식품 및 음료 포장과 같은 산업에서 빠르게 성장하는 자동화 및 더 높은 성능 요구 사항을 충족하거나 능가하도록 설계된 고속, 고정밀 검사 및 측정 기능을 지원한다. FH 시리즈 머신 비전 시스템은 조명 색상과 각도를 유연하게 변경하여 결함을 명확하게 보여주는 정교한 조명을 사용한다. 여러대의 카메라를 연결하여 파노라마 촬영이 가능하고 고속으로 이미지를 결합하여 시야를 확장할 수 있다.
수동 기록 보관에서 자동화 추적으로 전환
원치 않는 복잡성을 피하는 것은 머신 비전 사용을 제지하는 것일 뿐만 아니라 제조업체가 어떤식으로 든 추적 시스템을 업그레이 드하지 않는 이유이기도 하다. 새로운 시스템을 구현하는 것이 지나치게 복잡해 보이기 때문에 많은 제조업체는 수동 프로세스에 의존하는 번거롭고 오류가 발생하기 쉬운 기록 보관방법을 선호 한다. 기업이 추적이 용이하기를 원하는 것은 이해할 만하다. 그러나 자동화로 시스템을 업그레이드하지 않으면 실제로 장기적으로 더 많은 작업이 필요하다.
MicroHAWK 바코드 판독기는 바로 작동하여 작업을 단순하게 유지한다. 실제로 브라우저 기반 WebLink 인터페이스를 통해 제조업체는 소프트웨어를 전혀 설치하지 않고도 판독기를 사용할 수 있다. Omron은 또한 다양한 산업에서 추적 기능이 작동하는 방식에 대한 광범위한 지식을 보유하고 있으며 완전한 라인 통합으로 포괄적인 솔루션을 제공하는데 중점을 두어 기업이 업그레이드된 시스템이 ‘정상적으로 작동’ 할 것임을 확신할 수 있다.
처음에는 까다롭고 다소 비용이 많이 드는 것으로 인식되는 경우가 많지만 강력한 추적 시스템은 업계 규정을 준수하고 리콜 발생률과 비용을 줄이는 가장 중요한 단일 수단이다. Omron의 추적 솔루션의 실시간 자동 추적 기능을 이용한다면, FDA 및 기타 조직의 요구사항을 준수해야 하는 모든 식품 및 음료 포장 회사는 직면한 다양한 문제점을 해결할 수 있다.
자료제공: Omron(www.automation.omron.com)
