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產業技術評析

日本Society 5.0的食品產業生態鏈技術革新重點與案例
發表日期:2018-10-11
作者:簡政群、陳麗婷(食品所)
摘要:
全球科技快速翻新的新時代,智慧科技有機會成為食品產業5高優勢拉升及5低問題解決的新工具,讓食品產業邁入另一個新世代。

全文:

全球科技快速翻新的新時代,智慧科技有機會成為食品產業5高優勢拉升及5低問題解決的新工具(圖1),讓食品產業邁入另一個新世代。日本過去在全球食品科技及產業發展上扮演重要的角色;面對未來科技對新世代全球食品生態圈可能的變化及影響力,為能在未來持續保有優勢引導地位及角色,日本正透過Society 5.0的政策推動及延伸,從食品產業鏈革新的角度,將AI或IoT等視為未來食品產業創新及科技研發的重點,提供可高度全面創新、高速產品開發的環境,同時解決日益複雜的低人力支援等複雜產業問題。本文將從日本運用新興科技為食品產業未來發展舖路的角度,透過其革新角度與重點的討論,已相對成熟的AI氣象預測品需求案例觀察,提供近期日本科技研發及發展的方向,供各界參考。
 

圖1 期待新科技工具為食品產業價值創新及問題解決找到突破點

資料來源:食品所 ITIS研究團隊(2018/10)。
圖1 期待新科技工具為食品產業價值創新及問題解決找到突破點。
 

一、政策角度:Society 5.0建置基盤技術與產業活用並重
 

1.政策定位:Society5.0為日本政府提倡的科學技術政策基本方向之一,其由內閣府主導,是日本科學技術基本法第五期(2016-2020年度)的政策主軸,訴求創造技術創新及未來世界級的產業競爭力。其以人類為中心的社會(Society)作為主體,強調將運用高度融合網路虛擬空間及物理現實空間的相關技術,解決現在及未來的經濟及社會課題。
 

2.強化資訊串連技術為產業或社會發展給新解方:Society 5.0基本上從技術的角度,將人類社會定調五種階段的發展脈絡,從狩獵社會(Society 1.0)、農耕社會(Society 2.0)、工業社會(Society 3.0)、情報社會(Society 4.0),到重情報可廣泛串連運用的新社會(Society 5.0)。從情報社會跨越至新社會,情報資訊能有效利用及串連,減少單一資訊單一用途,或縮減相關情報資訊利用的成本,提升效益品質是關鍵重點。因此,Society 5.0強調物聯網( IoT)的所有人與物串連,將資訊情報經由網路連結傳至雲端、數據庫,透過共有知識情報及分析工具,發展及解決今日及未來重要社會及產業課題。另人工智慧(AI)的演算及分析功能亦是日本政策推動及未來產業發展應用看重的關鍵技術點,讓情報能超越人類的解析能力,適時適地的結合機器人等不同載體,為產業及社會創造未有的新價值。
 

二、技術活用:食品產業生態鏈技術革新重點
 

日本Society 5.0政策的推動,強調新基盤技術帶來的產業新革新方向及效益。在食品產業生態而言,具體將反應至食品產業鏈及生物產業的AI/IoT價值鏈革新。
 

1.食品生產到流通等產業鏈的AI/IoT 技術革新:從原料生產到終端食品消費,發展可活用大數據的新服務及新應用,逐步構築以AI/IoT串連價值鏈(圖2);從技術研究機構領頭,最終延伸至一般民眾服務的全展開,是其革新重點。如食品原料階段,透過智慧農業實現Socirty 5.0思維架構,串連農地水管理系統、複合智慧農具、氣象數據、感知數據調整施肥、無人機偵查等,建構農業數據平台。數據的整合,可使健康機能性及新食材開發更為迅速,有利於創造新興地方產業與產品,相較國外有更多的特色價值展現。另,數據架構建構後,活用平台的大數據,有機會拓展各種新服務及新應用;如發展「判斷適當收穫期APP」,可提供市場及供應預測的「營運支援APP」,或可將食品情報及生產情報直接提供給需求者或消費者,創造新商品價值及販售機會的「食品・生產情報共有化系統」等。平台運用AI及IoT技術構築的價值鏈,上下游端情報共享,可創造的新事業多元。
 

圖2 日本Society5.0食品產業鏈AI及IoT活用開展方向

資料來源:NEDO。
圖2 日本Society5.0食品產業鏈AI及IoT活用開展方向。
 

2.生物產業基層基因及資源技術的革新:融合生技及數位,使生物機能可被高度運用,創造新產業系統及社會。如遺傳基因替換技術、DNA標記塞選育種技術、高機能作物開發技術、機能性食品開發技術、生物質能利用技術、仿生學技術、微生物共生・運用微型生物群落技術、收集・保存・活用遺傳資源技術、生物標記、味覺感知;或尖端基因組育種技術(基因組編輯技術、基因組篩選等)、生物情報大數據(組學解析技術、生物・環境情報數據庫等)、高度AI/IoT技術(深度學習等)。另,就農林水產擴大生物領域的研究開發投資,為供應全球充足食物或資源做出貢獻。或從健康增進的角度,協助高齡化社會發展高齡營養保健,減少醫療費用等,也是重要革新方向。
 

三、具體案例:利用AI/IoT精準預測食品需求
 

(一)動因:新科技工具能對關鍵問題有解
 

日本氣象協會提供的「商品需求預測」是日本Society 5.0推動具體且實際已有運作成果的案例。投入利用精準氣象預測,精準掌握食品需求,其動因在於產業鏈至少有三分之一會受天候影響,多數企業因無法有效預測氣候,一方面影響企業的成本及發展,一方面造成社會食品及能源的浪費。日本面對氣候異常等天候環境的問題加劇,對企業未來發展將是大問題及大挑戰。但就科技發展而言,科技對氣象預測的準確率15年間已相對提昇30%;顯示精準掌握氣候數據,反應至精準商品需求的預測有發展空間,可使供應鏈效率提升,全球食品浪費等問題亦能有新的解決對策。
 

(二)推動方向:系統性解方+標章加持
 

日本氣象協會以「氣象」作為串連各企業資訊的「橋樑」,利用AI等技術分析氣象預測數據、POS數據(販賣數據)等大數據,2014年至2016年度在日本經濟產業的補助下,與各食品相關公司合作測試,2017年正式提供「商品需求預測」服務。需求預測協助企業了解商品需求與氣候的關連性,同時將資訊可識化,轉為企業評估製造、販售及出貨等業務活動的有力依據。其系統性解構及運作包括下列重點:
 

1.瞭解問題:系統服務先了解擬解決的問題。如何種商品需求會受氣象變化影響,其影響條件如何。
 

2.建置數據:結合食品廠商(製)、批發業者(配)、零售業者(販),針對明確特定商品收集必要數據,分析建構需求預測模型。
 

3.串連情報及分析建議:模型提供調度、製造、物流、銷售、販售等5大方面,短期(14天)、中期(3個月內)、長期(6個月內)三個範圍的預測,依各種需求提供預測情報及建議(表1)。
 

4.eco X Logistics標章加持:強調精準需求預測對減低「食物浪費」及「地球暖化」地球環境的貢獻,導入日本氣象協會提供的商品需求預測諮詢服務,且贊同eco X Logistics計畫宗旨的商品或企業可使用「eco X Logistics」標章,讓消費者有可辨識依據。
 

表1 日本商品需求預測服務及功能
項目 需求預測 活用場合/實績 使用預測情報案例
調度
  • 原物料調度
  • 包材調度
  • 長期趨勢預測
製造
  • 供需計畫
  • 生產調整
  • 人員計畫
  • 長期趨勢預測
  • 中長期需求預測(季節商品)
  • 5天內需求預測(日配品)
物流
  • 訂單計畫
  • 在庫計畫
  • 出貨計畫
  • 14天氣溫預測
  • 中長期需求預測(季節商品)
銷售
  • 銷售額與氣象條件的相關分析
  • 發布廣告
  • 調整宣傳時機
  • 14天氣溫預測
  • 中長期需求預測(季節商品)
販售
  • 建議
  • 促銷計畫
  • 人員參加計畫
  • 建議
  • 指數情報
  • 短期預測
  • 來店客數預測

資料來源:日本氣象協會(2018/08),食品所 ITIS研究團隊整理(2018/10)。
 

(三)產業效益:精準管控且成本及浪費減低
 

1.需求預測精準度提升,相關物流及庫存等費用減低:經intage的SRI數據做氣候影響比對,七成的商品會受氣象所影響。據日本氣象協會統計,商品需求預測帶來約1800億日圓的經濟效果;食品部分又以冰淇淋及巧克力等經濟效益最大。而實際日本食品企業加入精準需求預測的效益,如日本豆腐製造公司相模屋食料反應加入運作後,產品需求預測精準度提昇30%,大幅減少豆腐、油炸豆腐等產品的供應浪費。日本雀巢透過預測建議,將寶特瓶咖啡產品的運送方式由鐵道運送改為海運,減少約54%的碳排放量。調味品公司Mizkan針對罐裝中華涼麵醬生產進行調整,減少約90%的庫存。
 

2.整合數據有新服務價值:除產品需求預測端外,日本氣象協會逐步與其他公司進行多元資料及技術預測的整合。如結合市場調查公司intage擁有的全國零售店舖固定樣本調查數據(SRI數據),讓日本氣象協會提供的需求預測資訊更有力,有新價值產生。
 

3.食品數據平台開展:為擴大服務範圍及價值,日本氣象協會進一步與日本電氣(NEC)合作營運「供需優化平台」。強調產品及服務從生產至消費者手中串連的價值鏈,可有共享數據及資訊。該平台使用NEC的AI科技,讓共享會員公司間的需求預測結果、庫存情報及販售狀況可串連,進行庫存、生產、批發、物流庫存、資源、訂單等調節及合作,創造高度價值鏈革新與合作的新模式。
 

四、未來思維及挑戰
 

1.日本食品生態AI/IoT革新的經驗及挑戰不容忽視:過去精實的食品科技是日本的強項,邁入資訊串連的新社會時代,其架構的食品產業AI/IoT藍圖路徑及其過程中的經驗與挑戰,是臺灣食品產業生態未來轉型及革新的重要參考借鏡;持續追蹤及觀察有其必要性。據日本產業技術總和研究所的研究,日本實現Society5.0賴六大重要技術能實現,包括(1)運用資訊物理系統(Cyber Physical Systems、CPS)實現可達擴張知覺及控制的人類增強技術(Human Augmentation),(2) AI用硬體技術及AI應用系統的革新,(3)運用AI的進化型自律安全技術,(4)輸出情報用設備及高效率網路技術,(5)可對應大規模客製的次世代製造系統技術,(6)運用於數位製造・製作・ 生產的革新測量技術等。而經濟產業省認為實現Society5.0的關鍵是IoT、大數據、人工智慧及機器人。種種顯示,成就未來基盤技術或新產業生態的發展,跨產業的融合及交乘已是必要條件;未來的食品或服務創新,已非單純單一產業可成就,需集眾產業系統及科技運作之力。
 

2.發現產業關鍵問題與解決問題同等重要:智慧科技的加入,食品產業走向更創新、彈性靈活、客製與成本可控的未來,可預期。但智慧科技的本質是工具,借力新科技工具的運用,改變食品生態,方向多元,能發現關鍵的問題,找到最適科技工具解決,才是應用工具的基本精神及價值。以AI為例,除日本,全球食品產業應用AI的案例持續在增加,無論從製程的角度,協助減低人力等成本,提高原料進料到出貨等製程的品質安全效率,增益新產品開發的創意、精準度或效率,保存與轉化傳統職人技藝,或創造不同層次的食品消費體驗及互動等。科技工具能應用的適得其所(解決方案明確),且有價,才是現在及未來食品生態有大突破的關鍵。如利用AI的演算及推論,找新風味、替代食材或減糖等解決方案,是被重視的開發方向;透過食材數據庫的建立,機器的學習及演算,系統性找到口味、質地、顏色和香氣等適性的替代成分或配方;背後串連著不同目標消費族群的需求及感官反應等;很多問題正待被專業發掘、研究與解答。因此,能從全球生態發展的角度,找到有價值且適合科技解的問題,現階段或許更為重要。
 

(本文作者為食品所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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