2022-01-21 14:35 瀏覽量:27383 來源:中國食品報網
我國工業機器人領域近年受益于制造業轉型升級帶來的長期增長需求,疊加下游逐步拓寬的新應用領域帶來了新的增長點。以工業機器人為標志的智能制造在各行業的應用越來越廣泛,傳統工業領域中機器人代替人工的機會也在逐步增加。隨著產業轉型升級,工業機器人開始在發達地區大規模使用。基于人工成本不斷增長的現實情況,工業機器人的應用有望成為較好的替代方式。未來我國工業機器人大范圍應用將會集中在廣東、江蘇、上海、北京等地,其工業機器人擁有量將占全國一半以上。
機器人助力食品業升級
2020—2021年,受新冠肺炎疫情影響,居民外出減少,以家庭為單位的食物儲備需求增加,食品行業市場下游需求相應增多。同時疫情期間各工廠“用工難”現象激增,廠商需要實現自動化生產才得以滿足市場需求,加之投資周期性復蘇,食品制造行業固定資產投資規模增速加快。
市場需求的不斷增加,帶動了各類食品生產廠商的業務量增長,將工業機器人運用到生產線上的各步驟中,可以提高生產效率,機器人可以在極冷、高溫,甚至缺氧等環境下正常運行,這些人類不適宜的工作環境,對于機器人都不是問題。而部分食品制造因需要在冰點溫度下處理,所以,機器人的使用可以提升食品的質量。此外,機器人的操作精度更高,不僅可以保證產品質量的一致性,還減少了食材的浪費,節約人力成本,使人無須處于危險惡劣的環境之中。
食品工業是勞動密集型產業之一,在食品機械行業不斷發展推動下,食品工業機械化水平逐漸提高,但并未擺脫“勞動成本高”的劣勢。近年來,隨著國際間食品貿易合作的加強,國外食品企業先進的生產技術和理念影響著國內相關企業的發展,食品工業機械化、標準化的程度明顯提高。
業內人士表示,當前,國外已經研制和生產了各種不同的標準組件,而中國作為未來工業機器人的主要生產國,標準化的過程是發展趨勢。智能化、仿生化是工業機器人的最高階段,隨著材料、控制等技術不斷發展,實驗室產品越來越多的產品化,逐步應用于各個場合。伴隨移動互聯網、物聯網的發展,多傳感器、分布式控制的精密型工業機器人將會越來越多,逐步滲透制造業的方方面面,并且由制造實施型向服務型轉化。
科學技術有待發展
對包裝食品需求的不斷增長將推動食品機器人市場規模的增長。為了最大限度地延長保質期并滿足對即食產品的需求,包裝食品的需求不斷增加。包裝食品的大規模生產推動了食品機器人市場的發展。大多數大型食品加工廠的流程正在實現自動化,以確保庫存單位的質量和一致性要求。
目前,能夠應用到食品生產中的機器人有加工機器人、分揀機器人、包裝機器人、碼垛機器人等。顧名思義,食品加工機器人多用于食品加工環節,分揀機器人則多用于分揀環節,包裝機器人負責包裝,碼垛機器人負責碼垛。不同的技術原理決定其負責的生產區域不同,為生產企業帶來不同的生產解決方案。
業內人士表示,目前,在分揀、包裝、碼垛等領域,國內機器人技術的成熟度已相當高。但在食品加工這一領域中,不僅機器人種類少,其技術成熟度也不高。例如,自動化處理魚片的成本可能更高,雖然可以對機器進行編程,但仍然會損失約6%的產量。憑借3D視覺和更準確的觸覺技術,人工生產可以獲得更高的產量。
現如今食品工業趨向多元化發展,食物的生產流程變得更加復雜、精細。因此,面對這類精細化的生產加工,國內機器人技術還存在著明顯的短板。
從事機器人行業的滕女士表示,目前較有發展前景的是協作機械臂,未來需要從經濟成本、材料價格、研發資金上考慮,盡可能地將機器人的制作價格降下來,使其可以普遍應用于各個工廠,同時,提高機器人的安全性能,以保障使用工人的生命安全。目前,國內的基礎制造業還不夠完善,受疫情影響,機器人的芯片供應受到影響,工廠普遍短缺工人,技術人員也難以及時交流溝通,這些都減緩了食品工業機器人的發展。但隨著中國制造行業的逐漸復蘇,工業機器人市場規模2021—2025年復合增長率預計在15%左右。
食品領域應用廣泛
國際機器人聯合會(IFR)發布的《世界機器人2021工業機器人》顯示,如今全球工廠中有300萬臺工業機器人在運行,增長了10%。
機器人目前仍然無法完全取代工廠里的工人。然而,這種技術仍為其他行業面臨的挑戰提供了解決方案——即勞動力短缺。未來的趨勢將是更多的“聯合機器人”,即人們在工廠里與機器人一起工作。這種技術既智能又靈活,能夠承擔大部分日常工作。
從2020年食品飲料行業用工業機器人下游細分行業的市場格局來看,所應用工業機器人最多的是飲料和休閑食品,占比分別為29%和21%,其次是乳制品、主食類和生鮮等。其中,在休閑食品領域,工業機器人應用較多的是方便面、糕點和腌制類食品,還有部分糖果、堅果和果脯類食品;在飲料行業中,如飲料、啤酒等,在后端碼垛工作流程中應用較多;在調味品領域,工業機器人應用較多的是雞精、食鹽、醬料和火鍋底料類;在主食類和生鮮領域,包括速凍水餃、生鮮肉制品等,對前端機器人的分揀要求較高,夾具等需要依據食品的等級要求進行揀取。
如今,伴隨著人工智能(AI)、物聯網、大數據、云計算以及5G等先進技術的日趨成熟,不少地方在“明廚亮灶”工程建設中,引入AI視覺識別技術手段,進一步確保食品加工符合生產要求。據了解,AI視覺識別技術實現了攝像頭抓拍與AI模型的同步檢測,在節約人力提升效率的同時提高了監管效率,切實保障了食品安全。
近幾年來,國家及各級政府不斷推出支持工業機器人行業發展的政策,推動行業發展,例如上海、昆山、徐州、蕪湖等多地規劃了機器人產業園,推出政府引導資金、所得稅優待等多項產業扶持政策。
從事機械行業工作的王女士表示,未來隨著食品行業規模廠商復制化導入工業機器人,工業機器人市場將保持平穩增長趨勢。在現代食品產業,從罐裝食品到冷藏食品,從烤制食品到糕點糖果、各類面食、佐餐醬和飲料,每一種食品都離不開生產鏈上的工業生產方法。目前,食品的生產都是按照大規模的標準化工業程序來完成,在這個過程中,既要保證食品本身的品質,又要保證產出的數量,同時更要滿足嚴格的衛生標準和包裝、外觀等一系列苛刻要求,作為最先進自動化技術的典型代表,機器人的出現為食品加工提供了完美的解決方案,使食品企業在保障生產與控制成本之間找到了良好的平衡點。另外勞動力成本的上漲,以及各種能源的缺乏,食品加工的自動化生產也是一個必然的趨勢所向。
業內人士認為,機器人產品在中國市場中的發展前景是非常廣闊的,其在國外市場中的成熟應用已經有向中國市場平移的趨勢。機器人產品在中國工業市場中尚處于發展階段,伴隨著人口的逐步老齡化趨勢和90后員工的用工管理難題,機器人的概念和應用優勢在近年開始為市場所知,企業開始逐步接受“機器人換人”的概念。
機器人在中國市場中的使用方式并不是完全地替代人工,而是以“協作”的方式輔助于食品行業的產線,完成一些替代率高、機械性、重復性的工作,以提升整條產線的效能。在有機器人配合的食品行業生產線上,生產整線只需配備1—2位操作員工,負責關鍵環節的操作,使生產線大部分工藝環節都實現自動化操作,未來“人機協作”的概念會更有推廣前景。