В связи с ростом спроса на транспортировку и хранение товаров организация холодильной цепи становится сложной и многогранной задачей. В данном исследовании предлагается комплексная система мониторинга температуры для логистики холодильной цепи с упором на транспортировку и складирование, заполняющая пробел в научной литературе. Управление товарами, чувствительными к температуре, становится все более сложным по мере увеличения числа участников цепочки поставок, что подчеркивает необходимость надежного контроля. Глобальный кризис последних лет спровоцировал ряд разрушительных событий, которые затруднили бесперебойную поставку таких товаров. В этой связи крайне важен тщательный контроль температуры на всех этапах от транспортировки до хранения; его отсутствие может привести к серьезным последствиям.
В данной статье проводится подробный анализ существующей системы распределения холодовой цепи и изучаются различные устройства контроля температуры в грузовых отсеках транспортных средств и на складах. Исследование не только оценивает текущие тенденции, но и предлагает инновационные решения для эффективного контроля. Полученные результаты вносят значительный вклад как в теорию, так и в практику, обеспечивают основу для дальнейших исследований и предлагают рекомендации для специалистов и менеджеров отрасли.
Концепция и технология контроля температуры для термочувствительных товаров существуют уже несколько десятилетий. Однако развитие систем холодовой цепи, особенно с точки зрения государственной политики, все еще остается относительно новым направлением.
Холодовую цепочку можно рассматривать как бизнес-функцию в глобальной цепочке создания стоимости, а не как отдельную отрасль.
Первоначальные возможности для развития холодильной цепи в развивающихся странах включают проектирование складов, оптимизацию логистических операций, внедрение технологий и привлечение поставщиков логистических услуг в качестве потенциальных поставщиков услуг.
Это способствует эффективному развитию инфраструктуры. В странах, где электроснабжение нестабильно, необходимы уникальные или альтернативные решения для поддержания температурного режима на складах.
Неправильно организованная или отсутствующая холодовая цепь считается неприемлемой в современной торговле по ряду причин.
Потери продовольствия представляют собой серьезную экономическую, экологическую и социальную проблему. Согласно исследованиям, треть продуктов питания, производимых в мире, так и не доходит до потребителя. Это не только оказывает существенное влияние на климат и здоровье населения, но и приводит к увеличению экономических потерь.
В странах, где системы холодовой цепи развиты недостаточно, ежегодно теряется до 200 миллионов тонн продуктов питания, прежде чем они попадают на рынок.
Холодовая цепь особенно важна в фармацевтической промышленности, и ее использование считается одним из ключевых решений. Поскольку ожидается, что мировой фармацевтический рынок вырастет на 41% в период с 2025 по 2050 год, соблюдение требований холодовой цепи, вероятно, станет обязательным требованием в будущем. Это дает возможность улучшить качество жизни в развивающихся странах и предоставить передовые методы лечения и фармацевтические препараты людям по всему миру.
Для обеспечения доставки товаров в различные регионы и отдаленные местности неизбежно будут расширяться транспортные маршруты. Условия транспортировки зачастую непредсказуемы, что увеличивает вероятность пересечения различных климатических зон и неразвитости транспортной инфраструктуры в некоторых районах.
Логистическим операторам приходится учитывать многочисленные нормативные требования, существенные различия в таможенных режимах и ограниченные возможности местных транспортных решений. Эти факторы приводят к значительному увеличению стоимости успешной доставки товара. Кроме того, стоимость отказа транспорта не поддается исчислению. В таких сложных условиях крайне важно тщательно выбирать упаковочное решение для каждой партии груза и учитывать возможные изменения условий во время транспортировки.
Постоянный мониторинг транспортных средств и отслеживание критических параметров играют ключевую роль в обеспечении безопасности и качества продукции при транспортировке. Этот аспект является еще одним ключевым фактором успешной доставки и заслуживает особого внимания. Хотя компании часто полагаются на упаковку при транспортировке, они часто недооценивают важность контроля. Хотя упаковка, безусловно, важна, это лишь один из аспектов безопасной транспортировки чувствительных к температуре товаров. Даже если выбрано наиболее подходящее упаковочное решение, многочисленные внешние факторы и неопределенности во время транспортировки могут привести к выходу температур за пределы приемлемых диапазонов, что неизбежно приведет к порче продукта.
В этой связи крайне важно внедрить систему непрерывного мониторинга температуры, которая может предоставлять данные в режиме реального времени и оперативно принимать корректирующие меры в случае превышения допустимых температурных пределов.
Помимо контроля во время транспортировки, не менее важен контроль температуры во время хранения, поскольку термочувствительные продукты могут испортиться при получении и во время хранения. Создание оптимальных условий хранения требует использования специализированных измерительных приборов и систем постоянного контроля температуры.
Принимая во внимание все вышесказанное, данное исследование направлено на разработку комплексной системы мониторинга температурных условий в холодильной цепи, уделяя особое внимание процессу транспортировки и складским операциям.
Основными преимуществами предлагаемого подхода являются: интеграция всех этапов логистического процесса, предотвращение рисков порчи продукции, обеспечение прослеживаемости температурного режима и возможность оперативного реагирования.
Концепция подходит для логистических операторов, производителей термочувствительной продукции, складских комплексов и контролирующих органов.
Техническая основа системы включает новое поколение датчиков, платформу анализа данных, систему оповещения в реальном времени и интегрированное решение для всего цикла поставок.
Реализация данного подхода позволит существенно сократить потери продукции, повысить эффективность логистических операций и обеспечить соответствие международным стандартам.
Важность контроля температуры в холодовой цепи
Развитие транспортировки грузов с контролируемой температурой началось в 1800-х годах, когда первые грузоотправители использовали лед и соль для охлаждения чувствительных к температуре грузов в железнодорожных вагонах. Однако такой подход оказался крайне неэффективным, что привело к значительным потерям грузов и снижению рентабельности. В начале XX века с появлением рефрижераторного транспорта развитие транспортных технологий совершило качественный скачок. Технический прогресс сыграл ключевую роль в развитии холодовой цепи и способствовал расширению крупномасштабного производства. На заре транспортировки фармацевтической продукции с контролируемой температурой перевозчики использовали упаковку из пенополистирола с гелевыми охладителями. Хотя эти решения проверены для определенных временных интервалов и диапазонов температур, частые перебои в подаче температуры могут снизить их экономическую эффективность, даже при использовании пассивных охлаждающих элементов. Логистическим операторам приходится проверять множество допущений относительно контроля температуры во время транспортировки, что может привести к задержкам для производителей.
Очевидно, что развитие решений в области упаковки для холодильной цепи было бы бессмысленным без инструментов, обеспечивающих безопасность товаров. Исследование показало, что наибольшее количество отклонений температуры наблюдается в радиусе 1,6 км от пункта назначения, что подчеркивает острую необходимость внедрения технологий, обеспечивающих непрерывный мониторинг температуры на всех этапах доставки, транспортировки, хранения и т д., а также комплексный контроль, включающий круглосуточный мониторинг параметров, фиксацию малейших отклонений и автоматическое оповещение. Преимущества такого подхода включают предотвращение порчи товаров, сокращение финансовых потерь и повышение надежности цепочки поставок. Особое внимание следует уделять «последней миле» доставки, где по статистике чаще всего происходят несчастные случаи. Современные решения Интернета вещей помогают минимизировать эти риски с помощью высокоточных датчиков, облачных платформ мониторинга и систем предиктивной аналитики.
Для многих категорий товаров доставка с контролируемой температурой является не вариантом, а абсолютной необходимостью. По прогнозам фармацевтической отрасли, к 2030 году объем рынка логистики фармацевтической холодовой цепи достигнет 36,6 млрд долларов США. Воздействие на товары температур, выходящих за рамки установленных норм, может привести к их порче. Если в случае с бананами этот ущерб очевиден, то в случае транспортировки вакцины негативные последствия могут проявиться не сразу, но они, несомненно, снизят эффективность лекарства. Для некоторых продуктов даже кратковременные отклонения от требуемого температурного диапазона могут существенно сократить срок их хранения.
Организации, занимающиеся поставкой термочувствительной продукции, обычно определяют приемлемый температурный диапазон. Однако даже при наличии документальных доказательств нарушения согласованных условий перевозки все равно может быть сложно определить точное место инцидента и, соответственно, ответственность. Единственным эффективным решением является хронологическая регистрация показаний температуры на протяжении всего маршрута груза.
Широкое внедрение систем мониторинга в коммерческую практику началось в середине 2000-х годов, когда для минимизации рисков и предоставления полной истории температур груза стали использоваться высокотехнологичные регистраторы данных. Основными драйверами развития технологий контроля температуры являются: • Ужесточение международных нормативных требований; • Рост цен на фармацевтические препараты и другие товары; • Возникающие потребности в новых температурных условиях.
Современные технологические достижения привели к появлению широкого спектра продуктов, требующих определенных температурных условий для сохранения качества и эффективности. Среда с контролируемой температурой — это любое пространство, в котором температура активно или пассивно поддерживается в строго определенных пределах, отличающихся от окружающих условий.
Несмотря на большой объем производства термочувствительных товаров, потенциал холодильной цепи остается недоиспользованным из-за разрозненности парка рефрижераторов, недостаточных инвестиций в транспортную инфраструктуру, нехватки квалифицированного персонала для работы со скоропортящимися товарами и низкого качества услуг со стороны операторов складов и перевозчиков.
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), к 2050 году производство и предложение продовольствия возрастут на 70%. Прогноз подчеркивает необходимость принятия срочных мер по обеспечению адекватного снабжения продовольствием, учитывая значительные проблемы, связанные с ростом населения мира до более чем 9 миллиардов человек к 2050 году. В этой связи крайне важно изучить все возможные направления развития, особенно в части сокращения потерь продовольствия, вызванных этими проблемами.
Наибольшие потери термочувствительных продуктов питания происходят в развивающихся странах, где проживает более 80% населения мира. Отсутствие надлежащей холодильной цепи приводит к потере около четверти всей продукции. Эти большие потери после сбора урожая негативно сказываются на устойчивости сельской экономики и существенно увеличивают разрыв между потребительскими ценами и доходами фермеров.
Подобные потери не только ограничивают доступ потребителей к продукции, но и сокращают доходы сельскохозяйственных производителей, снижая их стимулы продолжать производство и поставлять продукцию на рынки. В современных условиях развитие рефрижераторной логистики приобретает особую актуальность как ключевого фактора обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса.
Отклонение температуры происходит, когда продукт подвергается воздействию температур, выходящих за пределы установленного диапазона температур хранения и/или транспортировки. Температурные ограничения при хранении и транспортировке могут быть одинаковыми или разными и определяются производителем на основании данных о стабильности продукта. Участники транспортных услуг, включая экспедиторов и других заинтересованных лиц, должны соблюдать соглашения об уровне обслуживания (SLA). В этих соглашениях определяются целевые показатели эффективности и минимальные стандарты эффективности, стандарты обслуживания, эксплуатационные характеристики и другие параметры, основанные на требованиях клиентов. Соглашения об уровне обслуживания (SLA) могут иметь юридически обязательный или рекомендательный характер. В соглашении также изложены цели и минимальные стандарты для эксплуатационных и других аспектов услуги. При организации мониторинга эффективности и отчетности особое внимание следует уделять следующим аспектам: управление кадровыми изменениями ключевого персонала; сравнительный анализ услуг; механизмы мониторинга и отчетности; и созыв совещаний для оценки и анализа качества обслуживания.
Ключевые факторы поддержания холодовой цепи определяются следующим образом: (1) Подготовка продукта. Для оценки характеристик грузов, чувствительных к температуре, используется набор параметров. Перед отправкой обратите особое внимание на погодные условия, особенно если во время транспортировки продукция будет подвергаться воздействию экстремально высоких или низких температур. Для решения этой проблемы обычно используют рефрижераторный транспорт с собственным источником питания. (2) Выбор способа транспортировки. При выборе оптимального варианта доставки следует учитывать ряд ключевых факторов, включая расстояние между пунктом отправления и пунктом назначения, размер и вес груза, желаемые внешние температурные условия и степень повреждения товара. Для перевозок на короткие расстояния можно использовать фургон или грузовик, тогда как для перевозок на большие расстояния может потребоваться авиаперевозка или морская контейнерная перевозка. Большое значение имеет также взаимосвязь между транспортными расходами и сроком годности продукции. (3) Программа управления в реальном времени. Поскольку продукты холодовой цепи более чувствительны к погодным условиям, чем другие товары, они требуют тщательного контроля, особенно при внедрении специализированных процедур холодовой цепи. В этом контексте мониторинг во время транспортировки играет ключевую роль в обеспечении целостности холодильной цепи.
(4) «Последняя миля» — относится к заключительному этапу доставки товаров до конечного пункта назначения. Учитывая важность соблюдения сроков доставки и необходимость гарантировать, что продукция дойдет до получателя, крайне важно обеспечить наличие достаточных складских мощностей в пункте приема. Обеспечение безопасности и контроль качества. Данный этап поддержания требуемого температурного режима является логистическим процессом, который, с одной стороны, укрепляет доверие между партнерами, а с другой стороны, также подразумевает повышенную ответственность, особенно при рассмотрении претензий за поврежденный товар. При возникновении нештатной ситуации первой задачей является выяснение причины отклонения и разработка корректирующих мер.
Мониторинг транспортных средств предоставляет операторам ценные данные для оценки эффективности работы своего автопарка и водителей. При перевозке скоропортящихся грузов грузоотправитель обязан заблаговременно уведомить перевозчика, а при необходимости и персонал, ответственный за погрузочно-разгрузочные работы, о требуемом температурном режиме перевозки. Достаточно одного уведомления, если только не меняются условия перевозки и не требуется корректировка температурного режима. Перевозчик должен быть готов предоставить письменное доказательство того, что указанные температурные условия были соблюдены, хотя такие доказательства могут не потребоваться для каждой отправки.
Для обеспечения надлежащего контроля температуры мы используем различные методы: от традиционных термометров до современных систем, которые непрерывно измеряют и регистрируют показания температуры. Грузоотправитель должен четко указать: диапазон рабочих температур (с верхними и нижними пределами), допустимые пределы безопасности продукта, а также предоставить процедуры реагирования на ситуации, когда установленные пределы превышаются, и возможные действия, которые следует предпринять в отношении поврежденного груза.
При организации промежуточной разгрузки при транспортировке, перегрузке или временном хранении на распределительных терминалах особое внимание следует уделять трем ключевым аспектам: постоянному контролю температурного режима, соблюдению санитарно-гигиенических норм и обеспечению безопасности складских помещений.
Преимущества инноваций в холодовой цепи не ограничиваются экономией затрат. Системы контроля температуры обеспечивают значительные конкурентные преимущества. Мониторинг позволяет своевременно вмешиваться в процесс доставки по холодильной цепи, а также при проверке и переупаковке поврежденных товаров. В более широком смысле пользователи могут получить ключевую информацию для принятия обоснованных бизнес-решений, улучшения качества обслуживания клиентов и увеличения прибыльности.
Современные технологии не только улучшают пользовательский опыт, но и помогают сократить пищевые и медицинские отходы за счет постоянного мониторинга и быстрого реагирования. Это обеспечивает безопасность скоропортящихся продуктов при транспортировке и распределении, особенно в регионах, где это имеет решающее значение.
Мониторинг транспорта обеспечивает рост операционной рентабельности, снижает операционную нагрузку на поставщиков услуг по поддержанию температурного режима, повышает доверие между контрагентами, снижает расход топлива, снижает эксплуатационные расходы автопарков (при использовании услуг логистических провайдеров) и минимизирует затраты на повторные доставки.
Основным преимуществом мониторинга температуры является обеспечение соответствия национальным и международным нормативным требованиям, таким как Надлежащая практика дистрибуции фармацевтической продукции (Директива ЕС 92/25/EEC).
Транспортные средства и оборудование для перевозки грузов в холодильной цепи
Контроль температуры груза при транспортировке по воздуху, суше или морю может осуществляться с использованием активных или пассивных транспортных систем. Ключевыми компонентами организации температурного режима транспортировки являются активные и пассивные системы размещения грузов во время транспортировки, а также контрольно-измерительное оборудование, регистрирующее и контролирующее температурный режим в этих системах.
Активные системы поддерживают контролируемую температуру в изолированных помещениях; К ним относятся: холодильные установки, холодильные склады, транспортные средства с контролируемой температурой и воздушные контейнеры с контролируемым микроклиматом.
Эти системы используют внешние или встроенные механизмы и работают на электричестве или альтернативных источниках энергии. Они оснащены механическими или электрическими системами с термостатическим управлением, которые обеспечивают постоянную поддержание необходимой температуры перевозимых грузов. Компоненты вторичной упаковки включают элементы, используемые для защиты термочувствительных фармацевтических продуктов, одновременно повышая общую эффективность всей упаковочной системы. К ним относятся крепежные элементы, дополнительные защитные упаковочные материалы и оборудование для регистрации данных о температуре.
Пассивная система — это механизм, который поддерживает температурный режим внутри изолирующего корпуса с регулировкой температуры или без нее. Они работают с ограниченным количеством хладагентов: охлажденным или замороженным гелием, сухим льдом, материалами с изменяемым фазовым состоянием.
Эти транспортные системы характеризуются принципиальной простотой и высокой экономической эффективностью. Исследование также показало, что материалы с изменяемой фазой обладают большим потенциалом в области холодовой цепи. Пассивные системы можно использовать в сочетании с хладагентами, такими как сухой лед, гелевые пакеты (часто изготовленные под конкретный температурный диапазон), а также с определенными продуктами, имеющими достаточную тепловую массу, чтобы вносить значительный вклад в контроль температуры, например, замороженное мясо.
Транспортные средства с регулируемой температурой — это специализированные транспортные средства, оборудованные изолированным грузовым отсеком с постоянным контролем температуры, предназначенным для поддержания определенного температурного диапазона с целью предотвращения воздействия на груз экстремально высоких или низких температур во время транспортировки. Регулирование температуры при воздушной или морской транспортировке может осуществляться с использованием как активных, так и пассивных систем.
Для грузов, доставка которых занимает менее 3 часов, обычно используются изолированные контейнеры. Для более длительных перевозок используются гелевые или охлаждаемые льдом аккумуляторы, а для более крупных грузов — транспортные средства со встроенными холодильными системами. В целом, в холодильной цепи используются два основных типа специального транспорта: транспортные средства с контролируемой температурой и рефрижераторы с контролируемой температурой.
К первой категории относятся климатизированные фургоны, грузовики и полуприцепы с изолированными грузовыми отсеками, оснащенные системами климат-контроля, специальными холодильными установками, электронными системами контроля температуры и регистраторами событий.
Фургоны и легкие коммерческие автомобили обычно оснащаются холодильными установками, работающими от двигателя транспортного средства, тогда как большегрузные автомобили и полуприцепы оснащаются автономными дизельными холодильными установками. Все рефрижераторы должны быть оснащены электронными системами контроля температуры и регистрации параметров перевозки.
Транспортные средства с регулируемой температурой отличаются от транспортных средств с простым постоянным контролем температуры. Имеют функцию автономной регулировки температуры грузового отсека (охлаждение и обогрев). Транспортируемые грузы обычно размещаются в сертифицированных пассивных системах транспортировки, обеспечивающих поддержание заданных температурных диапазонов. Контроль температуры внутри транспортного средства помогает повысить эффективность пассивных систем и защитить продукцию от экстремальных температур.
Особое внимание следует уделить следующим требованиям:
- Не подвергайте упаковку длительному воздействию температуры холодильника, чтобы избежать риска замерзания содержимого
- Для фармацевтической продукции, как в активной, так и в пассивной упаковке, необходимо избегать воздействия температур ниже +15°C
- Такие транспортные средства в обязательном порядке оснащаются электронной системой контроля температуры и регистратором событий.
На рисунке 1 представлена подробная схема правильного размещения груза в авторефрижераторе с указанием минимальных расстояний от стен: от боковых стенок — 45 см, от торцевых стенок — 30 см, от двери — 45 см; минимальное расстояние от потолка 45 см; размещение упаковок таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха вокруг и внутри упаковок; и обязательное удаление посторонних предметов, которые могут препятствовать циркуляции воздуха.
Рисунок 1. Рекомендации по размещению груза в авторефрижераторе
Рисунок 2. Полуприцепы-рефрижераторы с одной и двумя температурами
Полуприцеп-рефрижератор — грузовая платформа, оборудованная системой активного поддержания температурного режима (охлаждения или обогрева) грузового отсека. Такая система называется холодильной установкой и может иметь следующие конфигурации:
1. Монотемпературный полуприцеп: оборудован одним холодильным агрегатом для обеспечения единого температурного режима во всем грузовом пространстве.
2. Би-температурный полуприцеп: основной холодильный агрегат установлен в передней части, а дополнительный испаритель — в задней части, благодаря чему пространство грузового отсека разделено на две независимые температурные зоны.
Эти транспортные средства являются наиболее распространенным решением для контроля температуры при международных и внутренних перевозках в Европе и поддерживают следующие диапазоны температур: от +2°C до +8°C (охлажденные грузы), от +15°C до +25°C (продукция, требующая комнатной температуры). На рисунке 2 показаны два типа полуприцепов и указано направление циркуляции воздушного потока, где стрелками указаны основные векторы движения охлаждающего воздуха, наглядно демонстрируя принцип разделения температурных зон в двухтемпературной конфигурации.
К преимуществам пассивных систем относится их надежность при транспортировке фармацевтической продукции, в том числе воздушным транспортом, в условиях ограниченных ресурсов. Сертифицированные пассивные системы обеспечивают эффективный контроль температуры груза в течение всего периода транспортировки. Ключевые особенности, которые разрешены только после утверждения маршрута и типа контейнера. Необходимо учитывать характеристики контейнера, особенно при использовании контейнерных перевозок.
Конструктивные элементы пассивных систем включают в себя изоляционные и термостабилизирующие компоненты. При правильной настройке эта комбинация поддерживает заданный диапазон температур, обеспечивает стабильные условия в течение ожидаемого периода транспортировки и работает без механического вмешательства. Эксплуатационные требования включают герметичную упаковку в соответствии со специальными протоколами, отсутствие необходимости постоянного мониторинга и строгое соблюдение предполагаемых сроков поставки ввиду ограниченного срока службы системы
На рисунке 3 показан пример многоразового пассивного контейнера и одноразового инкубатора.
Рисунок 3. Многоразовый пассивный контейнер и одноразовый инкубатор
Типичные активные системы для воздушного транспорта представляют собой специализированные транспортные контейнеры, которые выпускаются в двух вариантах: системы только с охлаждением и системы с возможностями как нагрева, так и охлаждения. Стабилизаторы температуры в активных транспортных системах обычно включают сухой лед (только для охлаждения) или материалы с изменяемой фазой (как для нагрева, так и для охлаждения), которые действуют как регуляторы температуры. Кроме того, используется компрессорная холодильная система. Эти контейнеры питаются от батарей или подключаются к внешнему источнику питания для работы компрессора или теплового насоса. Термостатические регуляторы используются для активации механизмов охлаждения или нагрева, а циркуляционные вентиляторы помогают поддерживать температуру вокруг груза в заданном диапазоне. На рисунке 4 показана схема такого контейнера.
Рисунок 4. Активный воздушный транспортный контейнер
Оборудование для контроля и отслеживания температурного режима при транспортировке
Основной причиной использования оборудования для контроля температуры и влажности является необходимость непрерывного и бесперебойного мониторинга этих параметров в режиме реального времени. Это имеет решающее значение для подтверждения качества термочувствительной продукции, которая может быть ухудшена под воздействием неблагоприятных условий. Выбор оборудования для мониторинга, а также тип технологии (активная или пассивная система) должны определяться требованиями пользователя. В зависимости от целей, указанных в требованиях, выбранное оборудование может служить инструментом для одобрения или отклонения поставок или использоваться для анализа результатов для выявления пробелов в транспортной системе, проведения анализа тенденций или сбора данных о производительности. Уровень детализации данных, предоставляемых устройствами, сильно различается в зависимости от конкретного применения и используемой технологии. Это быстро развивающаяся область технологий. Все системы мониторинга должны соответствовать нормативным требованиям и предоставлять доказательства соблюдения всех условий для исключения рисков для качества лекарственных средств, чувствительных к температурным и климатическим факторам. При необходимости система должна предоставлять зарегистрированные данные об отклонении температуры.
При использовании оборудования для контроля температуры во время транспортировки грузоотправитель и поставщик услуг должны согласовать параметры его использования, включая, помимо прочего: частоту сбора данных; допустимые отклонения от температурного режима; и методы сбора и передачи данных.
Оборудование для мониторинга транспортных средств не может регистрировать температурный статус каждой упаковки или поддона. Однако для достижения этой цели можно использовать различные индикаторы, которые будут подробно рассмотрены в следующих разделах. Одноразовые устройства должны сопровождаться сертификатом калибровки от производителя, охватывающим весь ожидаемый диапазон температур. Такие устройства не подлежат повторной калибровке после использования. В свою очередь, многоразовое оборудование должно калиброваться не реже одного раза в год с использованием сертифицированных эталонных стандартов, если не указано иное. Калибровка должна обеспечивать точность прибора в указанном диапазоне температур. Независимо от типа устройства необходимо учитывать его особые характеристики, включая простоту использования и интеграцию в цепочку поставок. Для некоторых устройств может потребоваться дополнительное программное обеспечение или оборудование (например, док-станция), что в некоторых случаях может быть неприемлемо. Каждое устройство или система должны быть точными, стабильными, надежными и проверенными.
Провести оценку рисков на транспортных маршрутах для выявления зон, требующих контроля температуры. Оборудование для контроля температуры в транспортных средствах и/или контейнерах должно регулярно обслуживаться и калиброваться не реже одного раза в год.
Одним из методов передачи, хранения, архивации и анализа транспортных данных является выделенная связь ближнего действия (DSRC). Развитие цифровой электроники привело к созданию портативных устройств, способных регистрировать показания температуры. Эти устройства работают от аккумуляторов и могут размещаться вблизи или внутри чувствительных к температуре грузов для контроля температуры или влажности. Их можно настроить на регистрацию данных каждую секунду или с более низкой частотой, например каждый час. Некоторые модели позволяют установить интервал максимум в 18 часов. Единственным ограничением является объем памяти: при более высоких частотах записи данные будут перезаписаны раньше. Температура обычно измеряется с точностью ±0,5°C, а влажность — с точностью ±3,0% (RH). Эти устройства можно запрограммировать на начало записи с задержкой. После подключения к компьютеру вы можете перенести данные в Excel или другие аналитические программы. При превышении установленных пределов срабатывает сигнализация, активирующая светодиодный индикатор, который немедленно сигнализирует о проблеме. В следующем разделе подробно рассматриваются типы оборудования, доступные на рынке.
Некоторые современные электронные устройства также регистрируют данные о влажности. Однако когда лекарственный препарат запечатан в первичную упаковку в активной или пассивной системе, последствия воздействия влаги считаются минимальными. Точность и производительность оборудования различаются у разных производителей, поэтому при выборе оборудования, отвечающего требованиям пользователя, необходим тщательный анализ. Разные устройства генерируют разные типы и объемы данных. Например, электронные регистраторы данных могут фиксировать записи времени и температуры для целей отчетности на основе нормативных требований к хранению документов. В большинстве случаев загруженные данные о времени и температуре должны храниться в доступном для восстановления, неизмененном формате в течение как минимум трех лет. Приемлемые форматы включают бумажные копии или неконвертируемые электронные носители (жесткий диск, ленточный накопитель, флэш-накопитель, DVD). Также допускается хранение в защищенном сетевом хранилище.
По возможности системы контроля температуры должны включать функции сигнализации. Некоторые системы немедленно уведомляют ответственный персонал об изменении температурных условий, предоставляя достаточно времени для предотвращения выхода температур за пределы допустимых диапазонов. Кроме того, важно настроить систему таким образом, чтобы сигнализация не срабатывала при открытых дверях, для чего необходимо определить критические пороговые значения. Помимо мониторинга температуры в режиме реального времени, независимые электронные датчики также могут информировать водителя об условиях в грузовом отсеке. Например, световой индикатор на дисплее, видимый через боковое зеркало заднего вида, показывает, находится ли температура в указанном диапазоне.
Химический индикатор (CI), химический индикатор времени и температуры (CTTI)
Химические индикаторы (ХИ), также называемые маркерами или индикаторами фазового перехода, часто интегрируются в картонную основу (рисунок 5). Эти индикаторы функционируют посредством фазовых переходов, активируемых температурой, или химических реакций. Примерами таких устройств являются жидкие кристаллы, воски, полимеры и другие материалы, которые меняют внешний вид в зависимости от температуры. Индикаторы порога температуры, как правило, представляют собой одноразовые устройства, которые генерируют сигнал только при превышении заданного порога температуры (повышение показателя) или снижении его (понижение показателя). Они использовали диффузию жидкости для обнаружения нарушений пороговых значений времени и температуры для определенных событий посредством необратимых изменений цвета (мгновенных или с определенной задержкой). Активное коллоидное вещество в этом типе индикатора состоит из частиц материала, равномерно распределенных в жидкости. При достижении определенной температуры частицы в коллоидной жидкости теряют устойчивость: силы отталкивания, удерживающие их на расстоянии, исчезают, в результате чего химические вещества коагулируют и меняют цвет. Точность и надежность этих показателей частично зависят от субъективной интерпретации оператора.
Рисунок 5. Различные типы химических индикаторов (ХИ)
Химические индикаторы времени-температуры (CTTI) обычно представляют собой химически пропитанные целлюлозные или картонные носители (рисунок 6). Процесс их диффузии используется для оценки изменяющихся во времени температурных условий. Таким образом, CTTI измеряет совокупное воздействие тепла, а не текущую температуру. После изменения цвета реакция обычно становится необратимой: даже если впоследствии понизить температуру, индикатор не вернется в исходное состояние. Точность и надежность этих показателей частично зависят от субъективной оценки оператора. Они меняют цвет при кумулятивных изменениях температуры, например, при нагревании. CTTI собирает данные при всех температурных условиях, которым подвергается маркированный продукт. Основные возможности: Необратимая визуализация превышений пороговых значений; Учитывает кумулятивные температурные эффекты; Не подвержен влиянию кратковременных колебаний температуры; Легко интерпретировать (цветовая индикация). Ограничения: не предоставляет данные в реальном времени, требует визуального осмотра, не подходит для продуктов с циклическими изменениями температуры.
Рисунок 6. Различные типы химических индикаторов времени и температуры (CTTI)
Индикатор времени и температуры определяется как устройство, используемое для отображения измеримого изменения в зависимости от условий времени и температуры, позволяющее отслеживать историю температуры всего или части продукта (обычно пищевого), к которому он прикреплен. Индикаторы, отслеживающие часть истории температур, реагируют только в случае превышения допустимого порогового значения температуры, что может привести к ухудшению качества продукции или поставить под угрозу ее безопасность. Индикаторы, отслеживающие полную историю температур, работают на протяжении всего цикла доставки продукции.
Активация индикаторов времени и температуры должна быть простой, и в зависимости от способа активации они делятся на две категории:
Предварительно активированные индикаторы активируются производителем сразу после изготовления. Такие индикаторы необходимо транспортировать и хранить при строго регламентированных температурах, чтобы не допустить изменения их состояния до использования.
Постактивационные индикаторы активируются непосредственно перед нанесением на упаковку продукта, обычно во время упаковки.
Электронный температурный интегратор (ETI)
Электронный интегратор температуры (ETI) — это портативное устройство, предназначенное для измерения температуры с течением времени с помощью встроенного датчика (рисунок 7). Он состоит из четырех основных компонентов: термисторного датчика, микропроцессора, микросхемы памяти и источника питания. Термисторы — это термочувствительные полупроводниковые компоненты, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Они обеспечивают один температурный порог или несколько порогов срабатывания сигнализации. Эти устройства используются для принятия решений о приемке или отклонении продукции с высокой степенью точности по времени и температуре.
Рисунок 7. Различные типы электронных интеграторов температуры (ETI)
Электронный регистратор данных (EDLM)
Электронный регистратор данных (ЭРД) представляет собой компактное портативное измерительное устройство, которое использует встроенный датчик для записи и хранения данных о температуре через заданные интервалы времени и имеет программируемую функцию сигнализации [6]. Эти регистраторы также называются регистраторами датчиков температуры и предназначены специально для мониторинга температурных условий внутри транспортных контейнеров. В последнее время они нашли применение для обеспечения стабильности фармацевтической продукции в процессе ее распространения.
Регистраторы данных являются наилучшим решением, когда необходимо экономически эффективно регистрировать температуру или температуру и влажность в электронном виде. Собранные данные передаются на компьютер через USB-порт для последующего анализа и хранения. Они помогают обеспечить безопасность холодильной цепи для фармацевтической продукции, регистрируя данные о температуре и/или влажности во время транспортировки (рисунок 8).
Рисунок 8. Различные типы электронных регистраторов данных (EDLM)
Электронный интегратор данных (EDI)
Электронный интегратор данных (EDI) — это гибридный электронный прибор, запрограммированный как электронный интегратор температуры (ETI) с расширенными возможностями отчетности, генерации данных и гибким управлением информацией. Устройство использует предустановленные пороговые значения температуры для последующего анализа, который обычно выполняется квалифицированным персоналом (рисунок 9).
Электронные системы мониторинга температуры и регистрации событий (TMEL
Эти системы представляют собой комплексные решения для мониторинга и отчетности по температуре воздуха и/или продукта, включая возможность регистрации таких событий, как открытие грузовых дверей, размораживание и срабатывание сигнализации. Главным преимуществом данного типа системы является возможность ее дистанционного мониторинга по каналам спутниковой связи (рисунок 10).
Рисунок 9. Различные типы электронных интеграторов данных (EDI)
Рисунок 10. Тип системы мониторинга температуры и регистрации событий (TMEL
Оборудование для контроля и регулирования температуры на складе
Сложность контроля температуры на складе зависит от типа хранящейся продукции. К пространству, в котором размещаются товары, предъявляются различные требования, но основным условием контроля температуры является использование термометра, фиксирующего максимальные и минимальные значения. Система мониторинга также должна уведомлять о любых отклонениях от допустимых диапазонов температур. Кроме того, при хранении товары необходимо размещать на достаточном расстоянии от внутренней поверхности склада, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха.
Интенсивность контроля температуры товаров, хранящихся в условиях окружающей среды, зависит от размера склада. Минимальным требованием является размещение термометров в стратегически важных местах, а также считывание, запись и сброс показаний не реже одного раза в неделю. В периоды сильной жары или холода частоту мониторинга следует увеличить. Для крупных складов рекомендуется непрерывная регистрация данных.
Все помещения с контролируемым климатом, включая холодильные камеры, холодильные установки и морозильные камеры, должны быть оснащены системами и устройствами контроля температуры. Датчики размещаются в зонах с наибольшими колебаниями температуры и в месте, которое сводит к минимуму влияние кратковременных событий, таких как открывание дверей. Комплексная система мониторинга термочувствительной продукции должна регистрировать температуру и относительную влажность во всех зонах хранения, включая зоны упаковки, погрузки и обработки.
Технологии мониторинга: RFID-решения/RFID-метки с датчиками температуры, стационарные считыватели, портативные терминалы и программное обеспечение для анализа данных в реальном времени. К преимуществам относятся повышение точности, сокращение логистических потерь и автоматизация бухгалтерского учета.
Регистраторы данных — это высокоточные устройства, используемые для отслеживания мельчайших изменений температуры, в том числе в труднодоступных местах. Возможность гибкого перемещения между областями.
Альтернативное решение. Термометры, централизованные системы мониторинга (CTM), электронные регистраторы температуры (ETR), устройства Интернета вещей, беспроводные сенсорные сети (WSN) и т д. (рисунок 11).
Система оповещения. Использование оповещений имеет решающее значение для предотвращения серьезных отклонений. Алгоритм должен активироваться до того, как температура опустится ниже установленного уровня, и игнорировать кратковременные изменения (например, открытие двери).
Картографирование склада. Регистраторы данных играют ключевую роль в предоставлении полной информации об условиях хранения. Это позволяет нам анализировать окружающую среду на предмет соответствия требованиям безопасности продукции.
Рекомендации для компаний включают внедрение многоуровневого контроля (датчики + ручная проверка), интеграцию Интернета вещей для прогнозирования рисков, обучение персонала использованию систем мониторинга и регулярную проверку оборудования.
Рисунок 11. Оборудование для контроля температуры на складе
Шаг 1: Разработайте план проверки — документ, описывающий ряд действий для обеспечения соответствия установленным стандартам.
Шаг 2: Определите области мониторинга и зоны риска. Поскольку каждый склад имеет уникальные характеристики, перед началом картирования необходимо собрать основную информацию о конкретной среде. К числу основных анализируемых факторов относятся пространственные параметры складского помещения; расположение систем кондиционирования и отопления; организация оборудования для оптимизации потоков воздуха; зоны повышенной активности (окна, двери, проходы); и зоны погрузки и разгрузки товаров (рисунок 12).
Рисунок 12. Различные факторы складского хранения
Шаг 3: Разработка комплексного протокола. Подробный протокол картирования должен быть создан на основе данных, полученных в результате оценки риска. Ключевые аспекты включают в себя: определение параметров мониторинга и их частоты, количество и расположение регистраторов данных, план склада с указанием местоположения оборудования, время построения графика и учет других соответствующих факторов.
Шаг 4: Выберите правильное оборудование. При выборе оборудования крайне важно свести к минимуму риск потери данных или ошибок. Оборудование должно обладать высокой точностью измерения параметров, малым временем отклика, высокой чувствительностью и соответствовать другим стандартам.
Шаг 5: Разместите регистраторы данных на складе. Регистраторы данных должны быть стратегически расположены по всей территории склада (рисунок 13).
Шаг 6: Проведите тест и проанализируйте результаты. Результаты картирования должны включать: дату и время теста, показания для каждого устройства, подробную информацию о контролируемых параметрах (минимальные, максимальные и средние значения). Необходимо предоставить графическое представление данных, полученных в ходе теста, информацию о скорости чтения и аналогичные показатели. Это необходимо для оперативного выявления несоответствий и принятия корректирующих мер для обеспечения надлежащих условий хранения.
Рисунок 13. Регистратор данных для контроля температуры на складе
Шаг 7: Определите необходимые изменения. Типичные корректировки включают: перемещение мобильных стеллажей, которые находятся слишком близко к источнику опасности; изменение расположения вентиляционных отверстий; перепроектирование стоечных систем для устранения препятствий воздушному потоку; установка дополнительных вентиляторов или модернизация вентиляционного оборудования в целевых зонах; блокирование попадания солнечного света в области, вызывающие перегрев; и внесение других связанных изменений.
Шаг 8: Выполнение процесса сопоставления
Обсуждение и тенденции
На основании вышеизложенного можно выделить теоретические и управленческие последствия. Теоретический вклад и новизна данного исследования в основном связаны с заполнением пробела в отсутствии комплексной концепции контроля температуры в холодильной цепи. Кроме того, в выводах определяются и более подробно обсуждаются направления будущих исследований. С практической точки зрения эта работа предоставляет специалистам систематический обзор ключевых элементов контроля температуры, что позволяет им принимать обоснованные эксплуатационные решения. К ключевым инновациям в холодильной цепи относится внедрение дистанционных датчиков для контроля условий транспортировки и сокращения потерь продукции, не соответствующей стандартам качества. Датчики, адаптированные к конкретным условиям груза, обеспечивают гибкость управления. Хотя большинство инноваций сосредоточено в сфере авиаперевозок, технологические решения для логистики морских грузоперевозок также набирают популярность. Решения для ведущих логистических компаний (DHL, FedEx, UPS, Kuehne + Nagel, DB Schenker) включают датчики GPS и RFID для отслеживания температуры и влажности в режиме реального времени; веб-платформы отчетности (например, FedEx SenseAware для отслеживания местоположения, освещенности, давления); DHL Thermonet (услуга RFID для авиаперевозок) и Ocean Secure (RFID для морских перевозок.
Современные холодильные системы
Высокоадаптируемые «холодильные» грузовики, способные быстро перенастраивать температурные зоны; GPS-слежение для контроля местоположения и температурных параметров; Широкое использование регистраторов данных для подтверждения качества продукции при таможенных процедурах.
Тенденции в сфере складирования и логистики
Фондовые рынки стабилизируются после COVID-19; Интеграция ИИ и Интернета вещей в управление холодным хранением; Автоматизируйте процессы, чтобы сократить использование ручного труда.
Прогноз рынка
Рынок замороженных продуктов к 2030 году вырастет на 5,2%, что увеличит логистическую нагрузку в мегаполисах; нехватка строительных материалов (стали, дерева) замедлит модернизацию складской инфраструктуры; инвестиции в программное обеспечение для повышения прозрачности цепочки поставок, включая внедрение искусственного интеллекта для обеспечения безопасности и прослеживаемости.
Фармацевтическая промышленность
Старение населения и глобализация обусловливают растущий спрос на инновационные лекарства; увеличение инвестиций в биофармацевтические исследования и разработки.
Приоритеты на 2030 год
автоматизация. Роботизация для восполнения нехватки кадров и сокращения потерь; устойчивое развитие; переход на возобновляемые источники энергии (солнечную энергию) и модернизацию энергосберегающей инфраструктуры;
Локализация хранения. Создание объектов ближе к месту потребления свежей продукции.
Стратегический альянс. Создавайте партнерства для минимизации транзакций и повышения эффективности.
риск. Несмотря на достигнутый прогресс, сохраняются проблемы, связанные с многоуровневыми каналами дистрибуции и потенциальными рисками холодного хранения.
в заключение
Эффективная транспортировка грузов требует времени и координации, а любые задержки могут иметь негативные последствия, особенно для скоропортящихся продуктов. Для обеспечения безопасной транспортировки компании фармацевтической, медицинской и пищевой промышленности все чаще прибегают к использованию холодовой цепи. Мониторинг холодильной цепи является ключевым элементом обеспечения прозрачности отчетности, контроля температурных условий и других логистических процессов. Мониторинг имеет множество преимуществ, а инвестиции в него огромны. Однако, как уже отмечалось, затраты на повторную доставку из-за низкого качества продукции значительно выше. Поэтому ожидается, что мониторинг станет более распространенным и станет неотъемлемой частью холодовой цепи.
Транспортировка грузов с контролируемой температурой и холодильные цепи развиваются по всему миру, отвечая требованиям технического прогресса и глобализации. Однако значимость этих инноваций была бы невозможна без логистики холодовой цепи, которая поддерживает скоропортящиеся продукты в оптимальном состоянии на протяжении всей цепочки поставок. В развивающихся странах внедрение холодовой цепи открыло новые возможности: мелкие и средние производители могут выйти на международные рынки, а потребители могут получить доступ к продуктам, которые ранее были недоступны.
Расширение холодильной цепи остается одной из ключевых проблем, с которыми сталкиваются предприятия по всему миру. Развивающиеся рынки сталкиваются с нехваткой инфраструктуры: отсутствие надежного электроснабжения с использованием холодильных установок, отсутствие возможности самостоятельного размещения контейнеров с охлаждением в портах и транспортных узлах, а также адекватных объектов в конечных пунктах доставки. Глобализация сократила расстояния между регионами, однако риск повреждения груза из-за колебаний температуры все еще существует. На некоторые продукты влияют резкие перепады температуры, а на некоторые — даже незначительные отклонения. Для многих категорий, особенно продуктов питания, химические реакции могут привести к потере качества, и эти реакции можно замедлить, поддерживая контроль температуры.