食品工业是劳动密集型产业之一,历经几十年,在食品机械行业发展的推动下,自动化水平逐渐提高,但并未摆脱“劳动力成本高”的劣势。近年来,随着国际间食品贸易合作的加强,国外食品企业先进的生产技术和理念影响着国内企业的发展,食品工业机械化、标准化的程度明显提高。在“机器人换人”的制造业改革浪潮下,食品工业也紧跟步伐。

当下,全球制造业格局正面临重大调整,新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革。在《中国制造2025》规划中,智能制造是主攻方向,是未来制造业发展的重大趋势和核心内容,也是推动我国制造业由大变强的根本路径。

近年来,全球机器人产业规模快速扩大。数据显示,2005年—2014年,全球新装工业机器人年均增速约为14%。预计到2025年,全球工业机器人装机量将达1500万—2500万台,年均增速为25%—30%。

食品产业是我国国民经济的支柱型产业,随着对智能机器人的需求快速增长,国家也不断加强在此方面的研发,“食品智造”无疑将成为未来的一大风向。

国家规划“智能”战略

从政策面看,《中国制造2025》明确强调推动高端数控机床及机器人产业发展。从产业面看,国内布局已初见成效,国外机器人生产巨头将研发中心逐渐迁至中国市场,客观上进一步带动中国机器人产业链研发制造实力的提升。

有关数据显示,工业机器人的高速增长将延续,预计中国工业机器人在2015年—2018年的销量分别为75000台、95000台、120000台、150000台,年均增长率25%左右。机器换人的优先领域包括危险、恶劣、有害的作业环境;劳动密集的工序;劳动强度大的工种;高精密、高清洁的作业;自动化生产线上下料。

目前,食品加工等服务类机器人虽加快增长,但国内真正运用机器人的服务型企业数量不足1%,机器人向服务领域的延伸发展前景广阔,市场潜力巨大。

机器人成食品展会常客

食品工业有别于其他行业,工人越多不仅生产成本居高不下,也增加了食品安全风险。因此,不管是从企业自身的发展来看,还是保障食品安全来考虑,机器人代替人工操作正成为一种趋势。在历年国内外知名的机器人展会、食品工业展会上,总少不了机器人的身影。

在2016食品饮料创新论坛上,库卡作为全球顶级的工业机器人制造商之一,与来自全球食品及包装企业的高管、知名研究学者等800余人,共同探讨工业4.0时代食品生产面临的机遇和挑战。库卡机器人(上海)有限公司销售总监华臻认为:“越来越多的食品饮料企业开始打造‘智能工厂’,未来食品加工及包装实现机器人智能化是大势所趋。工业机器人恰逢其时,为实现工厂智能化而被广泛使用,成为助力食品包装行业转型升级的关键。”

全球机器人家族的三个代表瑞士ABB、日本发那科和瑞士史陶比尔悉数亮相今年第94届全国糖酒会。ABB全方位展出高速袋状产品智能包装生产线,运用IRB360和IRB460机器人进行包装堆垛,速度快、柔性强、负载大,可达到每分钟360袋。

在今年初于湖南长沙举行的瑞森可机器人大中国区战略合作发布会上,湖南瑞森可机器人科技有限公司与美国Rethink Robotics公司签订战略合作协议,将世界领先的智能协作机器人技术引入中国,现场展示了迎宾、倒水、戴帽子、智能识别和批量搬运等场景应用,并与来宾们频频互动,充分展现了协作机器人打破传统工业机器人的局限性,实现人与机器人并肩工作。

今年日本东京国际食品工业展展出了多种食品加工机器人和机械设备,其中不仅有切蔬菜和水果并区分种类的机器人,甚至还有能挖去土豆芽的机器人。该机器人能用手臂抓住土豆,使用激光和摄像头定位发芽的位置,然后挖除发芽部分。

人机协作引领食业升级

“在过去5年间,劳动力成本翻了一倍,我们也越来越难招聘到愿意从事手工分拣工作的年轻人。一台分选设备可替代生产线上的40名手工分拣工人,且能保持每小时1吨产品的加工能力。更重要的是,分选机能辨识出人眼难以识别出的细小外来杂质。此外,该设备的双面检测功能甚至能够发现嵌入葡萄干内部的葡萄柄等异物,相对于人工分拣具有显著优势。”山东烟台鲁顺食品董事长张鲁霞表示。

机器人正逐步走入食品企业中,它真能全面替代人工吗?

食品设备制造商陶朗食品事业部中国区总监Steven Van Geel在评论自动化趋势时表示:“得益于自动化和机器人技术的不断发展,全球食品制造和加工业安全性更强、产出率和产能更高、盈利能力也越来越强,这将是食品行业的大势所趋。自动化的确意味着某些类型的人工将被机器取代。然而,我们在多个发达经济体和发展中经济体中的经验表明,随着自动化程度的提高,食品加工企业也将雇佣更多的技术工人来操作这些机器。”

施耐德电气食品饮料行业全球业务总裁Mike Jamieson认为,在当前全球人口总量增加、食品需求井喷式增长、供应链体系越来越复杂以及环境污染日益严重的背景下,实现安全高效、可追溯且可持续的发展运营是全球食品饮料行业的共同诉求。在“智慧工厂”的提法中,智慧不是目的,而是实现可持续发展的手段。“智慧工厂”的建设就是让涉及生产的各个环节都可以“自行思考”,从而避免不必要的损耗。

据Mike Jamieson介绍,目前国外机器人在生产制造领域的应用主要集中在包装和物料搬运环节,而对于食品饮料行业而言,并不像汽车制造行业一样具有流程的连续性,一些生产环节无法通过机器人手段实现。为此提出“泛智慧”概念,通过整合上层软件产品、咨询服务、运营升级等,加之机器人应用,从而实现整个产业的提升。他认为,中国将会引领此次全球产业升级的进程。

盘点食品工业中的机器人

近年来,不同种类的机器人设备的出现,在人力成本、资源投入、产能效率、食品安全等方面影响着食品工业所有环节,为食品工业贴上现代化、智能化的标签。

拣选机器人

拣选机器人是指根据一定的标准,按照一定的原则,将无规则堆放和散放在一起的一种或多种物品挑选、拣取、放置的机器人。原来依靠人工进行的拣选及配置到指定位置的作业实现自动化之后,有望节省劳力并减少作业错误。由于还可移动比较重的物体,有助于减轻作业者的负担。食品产业的拣选机器人技术难点与其他行业的同类机器人类似,在于必须利用机器人视觉系统进行对象识别,从而实现智能拣选并进行相应的操作。

加工机器人

工业机器人在食品加工中的应用层出不穷,花样繁多。如自动切割牛肉机器人、刀削面机器人、凝乳切片机器人等。要使机器人系统熟练地模仿一个熟练屠宰工人的动作,最终的解决办法是把传感器技术、人工智能和机器人制造等多项高技术集成起来,使机器人系统能自动适应产品加工中的各种变化。

包装机器人

包装是目前食品产业中应用工业机器人最为广泛的领域。在食品产业中,机器人之所以受欢迎,主要是因为它们具有灵活性。包装商要满足消费者的不同需求,机器人比传统包装设备更能适应不同尺寸和形状的包装物。例如,一条生产两种包装量的薯片生产线,一个机器人就能完成包装任务,操作人员只需调整一下抓手即可。传统设备则需要更多的零部件调整。

码垛机器人

使用机器人码垛速度快、效率高,而且可以搬运较重的物品,大大节省了人力成本。

码垛机器人定位精度能达到0.1毫米,平均2分钟就能码完80箱饮料,1小时基本上能码完2000箱。而1个码垛工人,1小时的工作量是450箱。

餐饮机器人

目前,全国多地餐厅应用的机器人均以送菜机器人为主。除了为餐厅节约人力成本外,机器人在餐饮中的普及还对餐饮产品标准化起到了积极作用。中国烹饪协会相关负责人表示,餐饮机器人的专业称呼为烹调用机械设备,目前此类设备除了可用于前端服务的机器人外,还有后方烹饪设备,可以炒出宫保鸡丁、炝炒圆白菜、酸辣土豆丝等30余种菜品,而且能保证菜肴口感和味道的一致。此类产品的优势在于复制力强、生产速度快,适合菜式种类固定、客流量大且用工成本高的餐企选择。餐饮机器人的应用在未来还将带动餐饮上游原料环节的标准化进程。