O futuro dos alimentos é automatizado

As empresas agrícolas enfrentam um imperativo urgente para implementar a automação e a inteligência artificial (IA) em suas operações. A economia da indústria exige. Agronegócio está lidando com o aumento dos custos de mão -de -obra, alta rotatividade de mão -de -obra e aumento de custos de perda de alimentos e desperdício . As consequências da crise Covid-19, incluindo surtos de vírus nas instalações de processamento e embalagem e desligamentos relacionados, intensificaram esses desafios. Enquanto isso, os preços das commodities alimentares não aumentaram para compensar os custos mais altos, resultando em margens compactadas. Também é mais eficaz do que implementar abordagens enxutas tradicionais que capturam apenas melhorias incrementais na eficiência do processo. Com implementação atenciosa de automação e IA, as empresas agrícolas podem ver resultados dentro de um ano.

A transformation focused on automation and AI can realize returns faster and with lower capex than a wholesale redesign of operations. It is also more effective than implementing traditional lean approaches that capture only incremental improvements in process efficiency. With thoughtful implementation of automation and AI, agriculture companies could see results within one year.

Várias indústrias, incluindo manufatura automotiva e industrial, já adotaram operações digitais para permitir uma produção mais lucrativa e eficiente em meio a crescentes custos de mão-de-obra e idades curtas de talentos. Embora o agronegócio tenha passado por trás, os principais atores da indústria estão começando a enfrentar os desafios da adoção em escala. Para permanecer competitivo, outros jogadores devem aplicar as lições aprendidas com o sucesso dos pioneiros. Uma análise de alto nível da economia da indústria agrícola mostra por que a pressão da margem se intensificou. O resultado foi margens compactadas em toda a indústria. (Veja o Anexo 1.)

The Case for Digital Operations

Many agriculture companies are struggling to make ends meet. A high-level look at the agriculture industry’s economics shows why margin pressure has intensified.

• Labor Costs. From 2011 through 2019, labor input costs generally rose faster than food commodity prices in the US. The result has been compressed margins across the industry. (See Exhibit 1.)
• Rotatividade do trabalho. A falta de uma força de trabalho consistente e previsível torna difícil para as empresas agrícolas atender à demanda com eficiência. The industry’s labor turnover rate is high—40% to 70% of employees are replaced annually. The lack of a consistent, predictable workforce makes it hard for agriculture companies to meet demand efficiently.
• Loss and Waste. Food loss and waste amount to more than $1 trillion annually, De acordo com um estudo BCG . A produção agrícola e o processamento representam uma parcela significativa. As maiores fontes de perda e resíduos são frutas e vegetais, especialmente no estágio de colheita. As infecções por coronavírus fecharam várias plantas no início do verão, resultando em escassez de carne. Embora as plantas tenham reaberto, as operações ainda são dificultadas pela necessidade de usar equipamentos de proteção e observar os procedimentos de distanciamento. Mesmo antes da pandemia, o processamento de carne estava entre os empregos mais perigosos nos EUA, com 4,3 lesões por 100 trabalhadores anualmente, resultantes de equipamentos perigosos e problemas ergonômicos. Desafios não apenas para manter as operações lucrativas, mas também para mantê -las abertas para os negócios. As tecnologias digitais, especialmente a automação e a IA, oferecem as soluções mais eficazes. A redução do trabalho manual simplifica os processos, reduz o desperdício e melhora a segurança. Ele também permite que as empresas reimplavam as pessoas para obter mais trabalho de agregação de valor. A quantidade de investimento de capital necessária para as tecnologias digitais é menor do que o necessário para uma reformulação de operações em grande escala, e o prazo para alcançar um retorno do investimento é medido em meses, não anos. As abordagens enxutas podem estabelecer as bases para implantar automação e IA, impulsionando eficiências do processo, mas elas não são suficientes para gerar as melhorias de mudança de passo exigidas no ambiente de hoje. (Veja Anexo 2.) Reconhecendo o valor das operações digitais, os principais players desses segmentos da cadeia de valor estão buscando oportunidades que outras indústrias já capturam há anos. vegetais) viram os mais altos níveis de automação. Produtores e processadores se beneficiam de preços de mercado mais altos para essas culturas e direcionaram uma parte de seus lucros para investimentos em tecnologia, como equipamentos para colheita de bagas e classificação de maçã. As empresas líderes estão usando a automação em combinação com a análise para melhorar o desempenho do equipamento. As preocupações com a eficácia dos equipamentos automatizados - como sua capacidade de se ajustar às diferenças entre frutas e vegetais individuais - também impediram a adoção. Historicamente, algumas empresas esperaram investir em tecnologias de automação específicas até que sua viabilidade tenha sido comprovada. No entanto, existe uma oportunidade para as empresas se moverem de maneira mais agressiva, cunhando de fornecedores para trazer tecnologias ao mercado. Vemos uma oportunidade de aproveitar os dados do equipamento existente para otimizar ainda mais os processos. O uso da análise de dados para modificar as configurações do equipamento pode levar a uma maior extração de óleo no processo de esmagamento ou em produtos finais mais personalizados.
• Workplace Safety. Meat processing, for example, has the highest worker density of any US manufacturing industry (3.2 workers per 1,000 square feet). Coronavirus infections closed down multiple plants in the early summer, resulting in meat shortages. Although plants have reopened, operations are still hampered by the need to use protective equipment and observe distancing procedures. Even prior to the pandemic, meat processing was among the more hazardous jobs in the US, with 4.3 injuries per 100 workers annually, resulting from dangerous equipment and ergonomic issues.

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The pandemic has accelerated companies’ efforts to address these challenges not only to keep operations profitable but also to keep them open for business. Digital technologies, especially automation and AI, offer the most effective solutions. The reduction of manual work streamlines processes, reduces waste, and improves safety. It also allows companies to redeploy people to more value-adding work. The amount of capital investment that is needed for digital technologies is lower than what’s required for a full-scale redesign of operations, and the time frame for achieving a return on investment is measured in months, not years. Lean approaches can lay the groundwork for deploying automation and AI by driving process efficiencies, but they are not sufficient by themselves to generate the step-change improvements called for in today’s environment.

Leading Players Are Pursuing the Opportunities

Plant and protein processing are critical components of the agriculture value chain. (See Exhibit 2.) Recognizing the value of digital operations, leading players in these value chain segments are pursuing opportunities that other industries have already been capturing for years.

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Plant Processing. Specialty crops (such as fruits and vegetables) have seen the highest levels of automation. Growers and processors benefit from higher market prices for these crops, and they have directed a share of their profits to technology investments, such as equipment for berry harvesting and apple sorting. Leading companies are using automation in combination with analytics to improve equipment performance.

Broader adoption beyond specialty crops has been slower, and smaller companies in the fragmented market lack the scale to invest efficiently. Concerns about the efficacy of automated equipment—such as its ability to adjust to differences among individual fruits and vegetables—have also impeded adoption. Some companies have historically waited to invest in specific automation technologies until their viability has been proven. However, there is an opportunity for companies to move more aggressively by coinvesting with vendors to bring technologies to market.

Larger row-crop processors (including ADM, Bunge, Cargill, Louis Dreyfus, and Glencore) are using heavily automated equipment to process oilseeds and other row crops. We see an opportunity to leverage data from existing equipment to streamline processes even further. Using data analytics to modify equipment settings could lead to greater oil extraction in the crushing process or more customized end products.

Processamento de proteínas. A empresa também está extraindo dados do equipamento no piso da planta para obter visibilidade nas operações, além de atualizar seus dados e infraestrutura de TI. Ele criou uma fábrica na qual está testando o uso da Internet das Coisas (IoT), incluindo sensores e câmeras inteligentes, para monitorar rendimentos e produção em tempo real. A empresa começou a automatizar sua instalação de produção de cordeiro e planeja automatizar a produção de carne de porco e carne nos próximos anos. Também está entre as empresas que experimentam o uso da tecnologia blockchain para obter rastreabilidade de alimentos no envio, bem como para certificação e segurança. (Consulte a barra lateral “Automação em ação: rastreabilidade.”) Several leading protein producers have made moves to automate operations:

• Tyson Foods invested $215 million in robotics and automation from 2014 through 2019. The company has created an innovation center to experiment with new technology for processing red meat and poultry, and it is integrating innovations into its existing plant in Emporia, Kansas. The company is also extracting data from equipment on its plant floor to gain visibility into operations, as well as updating its data and IT infrastructure.
• Maple Leaf Foods has invested in building new, automated facilities for processing red meat. It has created a factory in which it is testing the use of the Internet of Things (IoT), including sensors and smart cameras, to monitor yields and production in real time.
• JBS has invested $100 million in acquiring automation and engineering players (including Scott Technology and Normaclass). The company has started to automate its lamb production facility, and it plans to automate the production of pork and beef in the next few years.
• Smithfield Foods has moved its data from physical data centers to the cloud. It is also among the companies experimenting with using blockchain technology for food traceability in shipping as well as for certification and safety. (See the sidebar “Automation in Action: Traceability.”)
• Norway Royal Salmon (NRS) is using automation and AI to collect salmon production data and streamline its operations. The technology, developed by NRS in partnership with Microsoft, uses underwater cameras to collect images of salmon in their pens. An AI algorithm then estimates the fish biomass and counts the fish population. Employees need to make fewer trips to the pens, which enhances their safety and reduces operational costs.
• Cargill’s protein business in North America is pairing digital twin simulation capabilities and machine learning. Jon Nash, who leads the business, told us: “We are using this digital twin capability to better understand complex tradeoffs in our operations and evaluate future scenarios for how to optimize production.”

Apesar das primeiras histórias de sucesso na automação do processamento de plantas e proteínas, muitos jogadores ainda estão achando difícil implementar operações digitais em escala. O BCG identificou vários desafios. Os mais significativos são a falta de investimento no gerenciamento de mudanças, a existência de silos nas áreas tradicionais de tecnologia de TI e operações (OT) e recursos digitais internos insuficientes para construir e escalar soluções. Novos recursos e talentos são essenciais para apoiar o esforço.

Four Steps to Capture the Value

An implementation program starts with a compelling vision that guides the development of agribusiness solutions and a digital operating model. New capabilities and talent are essential to support the effort.

Defina uma visão clara e atraente. Uma visão bem -sucedida pode expressar uma variedade de objetivos - como permitir uma estratégia mais ampla, alcançar uma vantagem competitiva, melhorar o atendimento ao cliente, aumentar a velocidade e a resiliência ou reduzir os custos - para operações de transformação. Como as pessoas de todos os níveis entendem o que mais importa, os recursos podem ser alocados com mais eficiência. Garantir o acordo executivo e o patrocínio para reforçar o compromisso e galvanizar a empresa para agir. Establish an ambitious but achievable vision and integrate it across functions. A successful vision can express a variety of objectives—such as enabling a broader strategy, attaining a competitive advantage, improving customer service, increasing speed and resilience, or reducing costs—for transforming operations.

A clearly defined vision unites the company behind a common objective, sets the right ambition level, and encourages innovative thinking. Because people at all levels understand what matters most, resources can be allocated more effectively. Ensure executive agreement and sponsorship in order to reinforce commitment and galvanize the company to act.

Desenvolva um forte portfólio de soluções. Evite a armadilha de investir na mais recente tecnologia quente e, em seguida, procurar maneiras de aplicá-la. Select solutions that will help the company achieve the ambition set out in the vision by addressing the business’s needs. Avoid the trap of investing in the latest hot technology and then looking for ways to apply it.

Três categorias de soluções são essenciais:

• Processos digitais. Eles exigirão remover atividades baseadas em papel das operações da empresa. Planta. Muitas empresas agrícolas nem sabem o que é viável porque não exploraram as possibilidades. Depois de entender a fronteira atual e a implementação de tecnologias de criação de valor, faça incursões direcionadas em novas tecnologias com um conjunto selecionado de fornecedores para explorar soluções inovadoras com um ROI aceitável. Para implementar efetivamente, desenvolva um roteiro claro para orientar o piloto rápido e, onde bem -sucedido, implantação em escala. Em vez de desenvolver toda a sua nova tecnologia internamente, as empresas geralmente precisam confiar em fornecedores-muitos dos quais poderiam ou trabalhar com concorrentes. As empresas precisam equilibrar os benefícios do compartilhamento de IP com os fornecedores contra o risco de que os concorrentes possam obter acesso a ele. These applications should increase data availability and transparency and improve process efficiency to enable real-time decisions and reactions. They will require removing paper-based activities from the company’s operations.
• Data Science and Production Steering. These solutions should optimize agricultural production, processing, and planning using data-driven insights.
• Next-Generation Automation. These applications should improve safety, efficiency, and throughput in the plant.

The selection of solutions should be informed by a strong understanding of the current state of available automation technology, its readiness to address pain points, and what the company can actually achieve by implementing existing solutions. Many agricultural companies do not even know what is feasible because they have not explored the possibilities.

Start to demystify the technology by assessing how companies in agriculture and other industries are automating their operations. After understanding the current frontier and implementing value-creating technologies, make targeted forays into new technology with a select set of vendors to explore innovative solutions with an acceptable ROI. To implement effectively, develop a clear roadmap to guide rapid piloting and, where successful, deployment at scale.

As companies build up the intellectual property (IP) related to these solutions, it is important to manage vendors carefully. Rather than develop all of their new technology in-house, companies often need to rely on vendors—many of which could or do work with competitors. Companies need to balance the benefits of sharing IP with vendors against the risk that competitors may gain access to it.

estabelecer uma organização digital e um modelo operacional. Crie uma organização digital dedicada que mantém um alto nível de colaboração com equipes ágeis em unidades de negócios e instalações de operações. Contrate o novo talento necessário-como cientistas de dados, interface do usuário e designers de experiência do usuário, engenheiros de front-end e proprietários de produtos digitais-que podem falar fluentemente sobre tecnologias digitais e operações enxutas. Hoje, esse talento já pode existir em diferentes áreas da organização; portanto, avaliar o que está disponível internamente é um primeiro passo essencial. Tome decisões de investimento com base em um portfólio integrado de soluções (em vez de financiar as individuais) e também em evidências, obtidas de pilotos rápidos, que as soluções agregam claramente o valor conforme medido pelos KPIs. dispositivos e computação de borda). Essa plataforma deve reunir dados de sistemas de fábrica, sistemas corporativos e dispositivos de IoT em um único data lake. Ele também deve incluir recursos de análise e aplicativos front-end para permitir que os usuários interajam com dados e facilitem soluções escaláveis. Além disso, é essencial integrar OT e TI conectando sistemas de fábrica com sistemas de TI corporativos, como para o planejamento de recursos corporativos e o gerenciamento de RH. A integração do OT e pode ser desafiadora, porque geralmente implica gerenciar diferentes tomadores de decisão, culturas de conflito e prioridades concorrentes. soluções.

Support digital operations with a clear governance and funding model in order to unlock capital for required investments. Make investment decisions on the basis of an integrated portfolio of solutions (instead of funding individual ones) as well as on evidence, obtained from rapid pilots, that solutions clearly deliver value as measured by KPIs.

Put in place the technical infrastructure. Digital solutions need to be enabled by a data and digital platform and by investments in the underlying infrastructure (such as WiFi, mobile devices, and edge computing). This platform should bring together data from factory systems, enterprise systems, and IoT devices into a single data lake. It should also include analytics capabilities and front-end applications in order to allow users to interact with data and facilitate scalable solutions. Additionally, it is essential to integrate OT and IT by connecting factory systems with corporate IT systems, such as for enterprise resource planning and HR management. Integrating OT and IT can be challenging because it often entails managing different decision makers, clashing cultures, and competing priorities.

Applying the Lessons of Experience

We have supported transitions to digital operations across industries and distilled the lessons we’ve learned into the following guiding principles:

• Prioritize a handful of exceptional solutions. Concentre-se em um pequeno número de soluções de alto impacto que resolvem questões no centro da agenda da empresa. Concentrar recursos suficientes para implementar essas aplicações.
• Demonstre o valor rapidamente. Accelerate the pace of work and prove that the company can move fast to capture value.
• Lead from the top down. Priorize e governa de cima. Defina a estratégia antecipada. Estabeleça direitos claros de decisão e cascata as iniciativas estratégicas em entregas para a empresa.
• Comece pequeno e escala rapidamente. Iniciar, falhar rápido, iterar e, se necessário, interromper as iniciativas. Escala agressivamente as soluções que demonstram valor. Don’t be afraid to fail. Launch, fail fast, iterate, and, if needed, stop initiatives. Aggressively scale the solutions that demonstrate value.
• meça o impacto. Certifique -se de que a empresa possa quantificar o valor que está alcançando. Use os KPIs para avaliar o sucesso dos pilotos para determinar quando prosseguir com o próximo conjunto de soluções. Tendo já aplicado alavancas tradicionais, as empresas devem recorrer à automação para desbloquear a próxima onda de melhorias urgentemente necessárias. Os desafios únicos de hoje exigem nada menos que ações imediatas para explorar as possibilidades e implementar soluções. Decker Walker Clarify KPIs and how the company will measure success. Ensure that the company can quantify the value that it is achieving. Use the KPIs to gauge the success of pilots in order to determine when to proceed with the next set of solutions.

The challenges of automating agricultural processing are significant, but so too are the payoffs from getting it right. Having already applied traditional levers, companies must turn to automation to unlock the next wave of urgently needed improvements. Today’s unique challenges demand nothing less than immediate actions to explore the possibilities and implement solutions.