近年來，隨著國際間食品貿(mào)易合作的加強，國外食品企業(yè)先進的生產(chǎn)技術(shù)和理念影響著國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，食品工業(yè)機械化、標準化的程度明顯提高。在“機器人換人”的制造業(yè)改革浪潮下，食品工業(yè)也緊跟步伐。

食品工業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)之一，歷經(jīng)幾十年，在食品機械行業(yè)發(fā)展的推動下，自動化水平逐漸提高，但并未擺脫“勞動力成本高”的劣勢。近年來，隨著國際間食品貿(mào)易合作的加強，國外食品企業(yè)先進的生產(chǎn)技術(shù)和理念影響著國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，食品工業(yè)機械化、標準化的程度明顯提高。在“機器人換人”的制造業(yè)改革浪潮下，食品工業(yè)也緊跟步伐。

當下，全球制造業(yè)格局正面臨重大調(diào)整，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠的產(chǎn)業(yè)變革。在《中國制造2025》規(guī)劃中，智能制造是主攻方向，是未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容，也是推動我國制造業(yè)由大變強的根本路徑。

近年來，全球機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速擴大。數(shù)據(jù)顯示，2005年—2014年，全球新裝工業(yè)機器人年均增速約為14%。預(yù)計到2025年，全球工業(yè)機器人裝機量將達1500萬—2500萬臺，年均增速為25%—30%。

食品產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)，隨著對智能機器人的需求快速增長，國家也不斷加強在此方面的研發(fā)，“食品智造”無疑將成為未來的一大風向。

國家規(guī)劃“智能”戰(zhàn)略

從政策面看，《中國制造2025》明確強調(diào)推動高端數(shù)控機床及機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從產(chǎn)業(yè)面看，國內(nèi)布局已初見成效，國外機器人生產(chǎn)巨頭將研發(fā)中心逐漸遷至中國市場，客觀上進一步帶動中國機器人產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)制造實力的提升。

有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)機器人的高速增長將延續(xù)，預(yù)計中國工業(yè)機器人在2015年—2018年的銷量分別為75000臺、95000臺、120000臺、150000臺，年均增長率25%左右。機器換人的優(yōu)先領(lǐng)域包括危險、惡劣、有害的作業(yè)環(huán)境；勞動密集的工序；勞動強度大的工種；高精密、高清潔的作業(yè)；自動化生產(chǎn)線上下料。

目前，食品加工等服務(wù)類機器人雖加快增長，但國內(nèi)真正運用機器人的服務(wù)型企業(yè)數(shù)量不足1%，機器人向服務(wù)領(lǐng)域的延伸發(fā)展前景廣闊，市場潛力巨大。

機器人成食品展會常客

食品工業(yè)有別于其他行業(yè)，工人越多不僅生產(chǎn)成本居高不下，也增加了食品安全風險。因此，不管是從企業(yè)自身的發(fā)展來看，還是保障食品安全來考慮，機器人代替人工操作正成為一種趨勢。在歷年國內(nèi)外知名的機器人展會、食品工業(yè)展會上，總少不了機器人的身影。

在2016食品飲料創(chuàng)新論壇上，庫卡作為全球頂級的工業(yè)機器人制造商之一，與來自全球食品及包裝企業(yè)的高管、知名研究學者等800余人，共同探討工業(yè)4.0時代食品生產(chǎn)面臨的機遇和挑戰(zhàn)。庫卡機器人（上海）有限公司銷售總監(jiān)華臻認為：“越來越多的食品飲料企業(yè)開始打造‘智能工廠’，未來食品加工及包裝實現(xiàn)機器人智能化是大勢所趨。工業(yè)機器人恰逢其時，為實現(xiàn)工廠智能化而被廣泛使用，成為助力食品包裝行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。”

全球機器人家族的三個代表瑞士ABB、日本發(fā)那科和瑞士史陶比爾悉數(shù)亮相今年第94屆全國糖酒會。ABB全方位展出高速袋狀產(chǎn)品智能包裝生產(chǎn)線，運用IRB360和IRB460機器人進行包裝堆垛，速度快、柔性強、負載大，可達到每分鐘360袋。

在今年初于湖南長沙舉行的瑞森可機器人大中國區(qū)戰(zhàn)略合作發(fā)布會上，湖南瑞森可機器人科技有限公司與美國RethinkRobotics公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將世界領(lǐng)先的智能協(xié)作機器人技術(shù)引入中國，現(xiàn)場展示了迎賓、倒水、戴帽子、智能識別和批量搬運等場景應(yīng)用，并與來賓們頻頻互動，充分展現(xiàn)了協(xié)作機器人打破傳統(tǒng)工業(yè)機器人的局限性，實現(xiàn)人與機器人并肩工作。

今年日本東京國際食品工業(yè)展展出了多種食品加工機器人和機械設(shè)備，其中不僅有切蔬菜和水果并區(qū)分種類的機器人，甚至還有能挖去土豆芽的機器人。該機器人能用手臂抓住土豆，使用激光和攝像頭定位發(fā)芽的位置，然后挖除發(fā)芽部分。

人機協(xié)作引領(lǐng)食業(yè)升級

“在過去5年間，勞動力成本翻了一倍，我們也越來越難招聘到愿意從事手工分揀工作的年輕人。一臺分選設(shè)備可替代生產(chǎn)線上的40名手工分揀工人，且能保持每小時1噸產(chǎn)品的加工能力。更重要的是，分選機能辨識出人眼難以識別出的細小外來雜質(zhì)。此外，該設(shè)備的雙面檢測功能甚至能夠發(fā)現(xiàn)嵌入葡萄干內(nèi)部的葡萄柄等異物，相對于人工分揀具有顯著優(yōu)勢。”山東煙臺魯順食品董事長張魯霞表示。

機器人正逐步走入食品企業(yè)中，它真能全面替代人工嗎？

食品設(shè)備制造商陶朗食品事業(yè)部中國區(qū)總監(jiān)StevenVanGeel在評論自動化趨勢時表示：“得益于自動化和機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，全球食品制造和加工業(yè)安全性更強、產(chǎn)出率和產(chǎn)能更高、盈利能力也越來越強，這將是食品行業(yè)的大勢所趨。自動化的確意味著某些類型的人工將被機器取代。然而，我們在多個發(fā)達經(jīng)濟體和發(fā)展中經(jīng)濟體中的經(jīng)驗表明，隨著自動化程度的提高，食品加工企業(yè)也將雇傭更多的技術(shù)工人來操作這些機器。”

施耐德電氣食品飲料行業(yè)全球業(yè)務(wù)總裁MikeJamieson認為，在當前全球人口總量增加、食品需求井噴式增長、供應(yīng)鏈體系越來越復(fù)雜以及環(huán)境污染日益嚴重的背景下，實現(xiàn)安全高效、可追溯且可持續(xù)的發(fā)展運營是全球食品飲料行業(yè)的共同訴求。在“智慧工廠”的提法中，智慧不是目的，而是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的手段。“智慧工廠”的建設(shè)就是讓涉及生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都可以“自行思考”，從而避免不必要的損耗。

據(jù)MikeJamieson介紹，目前國外機器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在包裝和物料搬運環(huán)節(jié)，而對于食品飲料行業(yè)而言，并不像汽車制造行業(yè)一樣具有流程的連續(xù)性，一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)無法通過機器人手段實現(xiàn)。為此提出“泛智慧”概念，通過整合上層軟件產(chǎn)品、咨詢服務(wù)、運營升級等，加之機器人應(yīng)用，從而實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)的提升。他認為，中國將會引領(lǐng)此次全球產(chǎn)業(yè)升級的進程。

延伸:食品和包裝機械工業(yè)頂層設(shè)計勾畫“智能”藍圖

《食品和包裝機械工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出，“十三五”期間，我國食品和包裝機械行業(yè)將以《中國制造2025》發(fā)展綱要為指導(dǎo)，全面推進智能制造、綠色制造和優(yōu)質(zhì)制造，努力實現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變。

重視現(xiàn)代設(shè)計方法、先進制造技術(shù)及數(shù)控裝備的應(yīng)用

食品機械和包裝機械行業(yè)應(yīng)構(gòu)建現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)體系，采用創(chuàng)新設(shè)計、智能設(shè)計、可靠性設(shè)計和數(shù)字化設(shè)計等先進設(shè)計方法，實現(xiàn)信息化和智能化的深度融合，實現(xiàn)智能化設(shè)計與分析、標準化集成、互聯(lián)服務(wù)增值，提高產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計的質(zhì)量與水平。

積極采用快速制造、精密加工、表面處理、數(shù)控加工等先進制造技術(shù)和裝備，實現(xiàn)關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過程智能化控制、供應(yīng)鏈優(yōu)化、建設(shè)重點領(lǐng)域智能工廠、車間，搭建智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，提高關(guān)鍵零部件的制造質(zhì)量，實現(xiàn)食品裝備制造的現(xiàn)代化。

食品裝備制造與食品加工網(wǎng)絡(luò)化自動管理系統(tǒng)

基于食品原料快速檢測及分級技術(shù)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、SCADA和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，開發(fā)食品原料品質(zhì)、加工安全、成品質(zhì)量無損快速檢測儀器、食品質(zhì)量在線監(jiān)控裝備、食品裝備柔性制造生產(chǎn)管理及食品加工廠網(wǎng)絡(luò)自動化管理系統(tǒng)，建設(shè)數(shù)字化車間，實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)、質(zhì)量體系、制造管理等全程監(jiān)控及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)訪問、遠程調(diào)試、視頻監(jiān)控、質(zhì)量跟蹤等管理服務(wù)功能，并優(yōu)先在食品包裝設(shè)備制造企業(yè)和飲料加工企業(yè)等應(yīng)用示范。

高效食品粉碎技術(shù)與裝備

重點開展?jié)穹ǔ毞鬯榧夹g(shù)的創(chuàng)新研究，解決傳統(tǒng)濕法粉碎設(shè)備效率低、能耗高的缺陷，研發(fā)高效節(jié)能的食品粉碎裝備，提升產(chǎn)品綜合品質(zhì)、生產(chǎn)效率和降低能耗。重點開展干法超細粉碎技術(shù)研究及大型裝備研發(fā)、氣流沖擊磨粉碎技術(shù)與裝備研發(fā)，解決目前干法超細粉碎物性不穩(wěn)、產(chǎn)量低、能耗高、效率低的問題。

食品殺菌技術(shù)與智能裝備

重點開展殺菌技術(shù)的創(chuàng)新研究、殺菌技術(shù)集成應(yīng)用研究、節(jié)能技術(shù)的研究、智能控制技術(shù)的研究，降低殺菌對食品品質(zhì)的影響程度，提高殺菌效率、降低能耗。重點開發(fā)智能型全自動多工位間歇殺菌釜與高效連續(xù)殺菌釜、固態(tài)食品微波殺菌和高溫短時蒸汽殺菌裝備，面向工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的電磁場殺菌設(shè)備、輻射殺菌設(shè)備、電子束滅菌無菌灌裝設(shè)備以及基于微波技術(shù)的流態(tài)食品UHT加工新技術(shù)與裝備等。

食品干燥技術(shù)與裝備

以保證食品品質(zhì)、提高效率、降低能耗為出發(fā)點，重點開展食品物性與干燥方法的優(yōu)化及集成研究，優(yōu)化食品干燥工藝，提高設(shè)備智能化水平。重點開發(fā)節(jié)能高效的熱風干燥技術(shù)與裝備、負壓紅外熱輻射干燥技術(shù)與裝備、高效熱泵干燥技術(shù)與裝備、太陽能干燥技術(shù)與裝備、真空微波干燥技術(shù)與裝備、連續(xù)真空冷凍干燥以及多熱源組合節(jié)能干燥技術(shù)與裝備，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

高效食品分離技術(shù)與裝備

重點開展離心分離、膜分離、萃取分離、物態(tài)轉(zhuǎn)化分離等方法研究。開展高速離心機關(guān)鍵技術(shù)的研究和關(guān)鍵零部件的設(shè)計與制造，開發(fā)高速碟片離心機和臥式離心沉降分離機，實現(xiàn)國產(chǎn)化、替代進口。開展膜分離技術(shù)的研究，開發(fā)新型的膜分離過濾材料，提高膜分離關(guān)鍵部件的技術(shù)水平，開發(fā)高效智能的膜分離裝備。開展綠色萃取溶劑的研究，優(yōu)化萃取工藝，提高萃取效率和質(zhì)量，開發(fā)大生產(chǎn)能力的智能化超聲與微波輔助提取等萃取生產(chǎn)裝備。開展過濾工藝和可再生聚苯乙烯顆粒的無土過濾技術(shù)研究，采用新型過濾工藝及過濾元件徹底取代以往的添加介質(zhì)過濾，研發(fā)食品多功能智能化過濾系統(tǒng)技術(shù)及裝備。

食品冷凍冷藏技術(shù)與裝備

重點開展高效節(jié)能制冷冰蓄冷技術(shù)、蒸發(fā)器換熱技術(shù)、高效節(jié)能配風技術(shù)和除霜技術(shù)等研究，開展高效無軌螺旋輸送裝置、連續(xù)凍干裝置等關(guān)鍵裝置的研發(fā)，開發(fā)高效節(jié)能的流態(tài)化速凍機、雙螺旋速凍機、液氮超低溫速凍機、真空凍干機、流態(tài)化制冰機等，提高裝備的生產(chǎn)效率、自動化水平，降低能耗。

食品物性重組關(guān)鍵技術(shù)與裝備

重點研究擠壓膨化工藝技術(shù)，開發(fā)高低水分大豆組織蛋白、大型谷物食品加工單雙螺桿擠壓膨化技術(shù)和裝備。

食品加工潔凈技術(shù)與裝備

對有潔凈、無菌要求的食品加工、食品包裝環(huán)節(jié)，積極采用潔凈技術(shù)，建立潔凈生產(chǎn)環(huán)境，確保食品潔凈生產(chǎn)和食品安全。結(jié)合食品加工工藝，研發(fā)潔凈技術(shù)與裝備。

盤點食品工業(yè)中的機器人

近年來，不同種類的機器人設(shè)備的出現(xiàn)，在人力成本、資源投入、產(chǎn)能效率、食品安全等方面影響著食品工業(yè)所有環(huán)節(jié)，為食品工業(yè)貼上現(xiàn)代化、智能化的標簽。

揀選機器人

揀選機器人是指根據(jù)一定的標準，按照一定的原則，將無規(guī)則堆放和散放在一起的一種或多種物品挑選、揀取、放置的機器人。原來依靠人工進行的揀選及配置到指定位置的作業(yè)實現(xiàn)自動化之后，有望節(jié)省勞力并減少作業(yè)錯誤。由于還可移動比較重的物體，有助于減輕作業(yè)者的負擔。食品產(chǎn)業(yè)的揀選機器人技術(shù)難點與其他行業(yè)的同類機器人類似，在于必須利用機器人視覺系統(tǒng)進行對象識別，從而實現(xiàn)智能揀選并進行相應(yīng)的操作。

加工機器人

工業(yè)機器人在食品加工中的應(yīng)用層出不窮，花樣繁多。如自動切割牛肉機器人、刀削面機器人、凝乳切片機器人等。要使機器人系統(tǒng)熟練地模仿一個熟練屠宰工人的動作，最終的解決辦法是把傳感器技術(shù)、人工智能和機器人制造等多項高技術(shù)集成起來，使機器人系統(tǒng)能自動適應(yīng)產(chǎn)品加工中的各種變化。

包裝機器人

包裝是目前食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用工業(yè)機器人最為廣泛的領(lǐng)域。在食品產(chǎn)業(yè)中，機器人之所以受歡迎，主要是因為它們具有靈活性。包裝商要滿足消費者的不同需求，機器人比傳統(tǒng)包裝設(shè)備更能適應(yīng)不同尺寸和形狀的包裝物。例如，一條生產(chǎn)兩種包裝量的薯片生產(chǎn)線，一個機器人就能完成包裝任務(wù)，操作人員只需調(diào)整一下抓手即可。傳統(tǒng)設(shè)備則需要更多的零部件調(diào)整。

碼垛機器人

使用機器人碼垛速度快、效率高，而且可以搬運較重的物品，大大節(jié)省了人力成本。

碼垛機器人定位精度能達到0.1毫米，平均2分鐘就能碼完80箱飲料，1小時基本上能碼完2000箱。而1個碼垛工人，1小時的工作量是450箱。

餐飲機器人

目前，全國多地餐廳應(yīng)用的機器人均以送菜機器人為主。除了為餐廳節(jié)約人力成本外，機器人在餐飲中的普及還對餐飲產(chǎn)品標準化起到了積極作用。中國烹飪協(xié)會相關(guān)負責人表示，餐飲機器人的專業(yè)稱呼為烹調(diào)用機械設(shè)備，目前此類設(shè)備除了可用于前端服務(wù)的機器人外，還有后方烹飪設(shè)備，可以炒出宮保雞丁、熗炒圓白菜、酸辣土豆絲等30余種菜品，而且能保證菜肴口感和味道的一致。此類產(chǎn)品的優(yōu)勢在于復(fù)制力強、生產(chǎn)速度快，適合菜式種類固定、客流量大且用工成本高的餐企選擇。餐飲機器人的應(yīng)用在未來還將帶動餐飲上游原料環(huán)節(jié)的標準化進程。