中國包裝機械行業自動化研究報告

文:睿工業2023年第一期

  目前,包裝機械制造主要集中在美國、歐洲、日本、中國等國家和地區。而紙包裝機械作為包裝機械重要細分行業之一,隨著近年來食品、飲料等快速消費品、電子、家電、醫藥、輕工等下游行業的快速發展,產銷實現了高速增長。雖然近年來發展中國家機械制造能力迅速提升,但是由于紙包裝機械成套設備的生產對智能數控系統、機電一體化設計、精密零件精加工、鋼材材質等方面的要求較高,因此意大利、德國、日本等少數發達國家在紙包裝機械生產領域仍具有一定技術優勢。

  20世紀80年代以前,中國包裝機械主要從德國、法國、意大利、日本等世界機械設備制造強國進口。隨著中國機械工業的崛起和伴隨機械設備結構調整的大環境,國內包裝機械企業逐漸突破了國際生產商壟斷競爭格局,機械制造與國外發達國家的水平差距不斷縮小,產品的主要技術指標如工作速度、定位精度、運行穩定性、自動化程度等已經達到或接近國際先進水平。

  目前國產設備替代進口產品成為趨勢,國內市場的主導地位已經由中國企業所占據,越來越多的紙包裝生產企業也因此選擇國產包裝設備,替代進口機械已成為市場主流和必然趨勢。一方面,世界發展中國家和地區經濟的快速增長使得包裝機械的市場需求快速提升;另一方面,發達經濟體包裝機械成套設備保有量較大,隨著經濟的進一步復蘇,設備更新、機械設備下游廠商擴建仍將支撐包裝機械成套設備的市場需求,全球包裝機械需求未來將保持穩步增長,海外市場空間廣闊,中國企業出口的潛力巨大。

  A 相關政策分析

  A-1樹立綠色低碳的環保理念

  中國包裝工業始終貫徹綠色發展理念,把發展綠色包裝作為重要的戰略方向。推進企業社會責任和產品全生命周期綠色管理。包裝行業正在推動綠色工廠、綠色產品、綠色供應鏈行業示范,加強綠色產品研發與設計,大力發展綠色材料技術、綠色制造技術、資源循環再利用技術,建立綠色低碳循環應用體系,配合相關部門在包裝全產業鏈推廣清潔生產技術,加強生產過程的污染物管控與綜合治理。

  A-2推動包裝智能化水平提升

  當前,人工智能、大數據等新一輪科技革命和產業變革,催生大量新產業、新業態、新模式,包裝工業要推動包裝裝備的智能化改造、高端化發展,打造基于大數據、人工智能和工業互聯網平臺等新一代信息網絡技術的智能車間、智能工廠。

  智能制造是現代產業的發展方向,也是目前包裝產業的發展短板。包裝行業要提升數字賦能水平,加快智能包裝裝備創新研發,在智慧包裝產品發展上,重點開發交互式、個性化、趣味性、沉浸式、智慧型包裝產品。加快研發集商品真偽鑒別、流程追溯管理、品牌數字營銷等多功能于一體的智慧型包裝產品。

  總體來看,中國包裝業正在向包裝強國邁進,而行業競爭及行業內企業眾多,競爭加劇的格局非常明顯?!笆奈濉睍r期,包裝行業將重點發展綠色包裝、智能包裝、安全包裝等六大工程,推進包裝工業創新發展、綠色發展,打造包裝經濟升級版,實現行業由大到強的實質性轉變。

  B 包裝行業產業規模概述(工業總產值)

  2021年包裝行業工業總產值為12041億元人民幣,包裝市場需求量大幅上漲,同比增長19.6%(圖1)。2022年行業整體的需求量預計還會增加,主要得益于:

  行業新增長點拉動包裝機械行業整體增長。食品、飲料等快速消費品、電子、醫藥等自動化、智能化程度較高的細分領域,以數字化轉型和智能制造為主要推動力,以傳統生產線的改造升級為主要形式,對智能裝備和智能生產線的需求越來越多。隨著近年來傳統食品、自動化釀造、消費類電子產品、固體型藥品等領域正在實現快速的產業升級,也進一步拉動了中國包裝機械行業整體增長。

  包裝機械智能化水平顯著提升。中國自2015年發布《中國制造2025》開始,中國制造的進程就開啟了加速階段。在智能化浪潮下,機械智能化成為了工業領域中的一個重要的發展重心,這也使包裝機械必然要向智能化轉變。近年來在國家產業政策的扶持下,部分企業通過自主創新、引進吸收國外先進技術,技術水平大幅提高,中國包裝機械領域的自動化比例已經超過了50%,這為智能化的發展奠定了良好基礎。

  圖1 包裝行業工業總產值規模及預測(億元)(數據來源:中國包裝聯合會)

自動化

  C 包裝專用設備產量及增長情況

  圖2 包裝專用設備總產量(萬臺)(數據來源:國統局)

自動化

  圖3 包裝專用設備月產量(臺)(數據來源:國統局)

自動化

  中國的包裝工業作為服務型制造業,是國民經濟與社會發展的重要支撐。隨著中國制造業規模的不斷擴大和創新體系的日益完善,包裝工業在服務國家戰略、適應民生需求、建設制造強國、推進經濟發展等方面,將發揮越來越重要的作用和影響,中國包裝行業經歷了高速發展階段,目前已經成為全球發展最快、規模最大,最具潛力的包裝市場。在下游食品、藥品、日化等行業新增長點拉動下,中國包裝專用設備產量逐年增長。2021年,中國包裝專用設備產量達74.2萬臺,同比增長175.8%(圖2),2021年全年包裝專用設備產量較2020年全年包裝設備同比增長幅度較大,2021年5月包裝專用設備產量達75444臺,同比增長131.0%(圖3)。

  D 包裝機械自動化產品分析

  D-1包裝機械行業發展趨勢

  2021年是中國“十四五規劃”的開局之年,是新冠疫情爆發的第二年。隨著新冠病毒疫苗的研發不斷取得進展以及國內人民的積極接種,中國疫情形勢整體保持平穩,但新冠病毒不斷變異,疫情防控形勢仍然復雜嚴峻,給中國的經濟社會發展帶來了諸多變數。

  對包裝機械行業來說,2021年新型的奧密克榮變異株對中國的制造業造成了一定的沖擊,但是隨著國內宏觀經濟政策效應的進一步釋放,新一輪產能周期啟動,國內下游食品飲料行業、乳品行業、藥品行業和日化等行業均呈現出較為穩健的增長態勢,下游需求的增長帶來了包裝機械行業的高度景氣?!笆奈濉逼陂g,新一代信息技術、人工智能技術和裝備制造業的深度融合將成為趨勢,智能制造、綠色制造、柔性制造和服務型制造將成為食品和包裝機械行業發展的方向。

 ?、僦圃旆绞骄G色化。行業積極開展基于裝備全生命周期的技術創新和集成,實現從產品設計、制造、包裝、運輸、使用、報廢與回收利用等全生命周期的綠色化。

 ?、谠O備衛生安全標準化。通過標準化建設,制/修訂一批產品標準及通用技術要求,提高裝備的技術水平和國際競爭力。

 ?、奂夹g創新與系統集成化。持續開展技術創新與新產品研發,縮短與國際先進技術與裝備的差距;通過仿真技術研究高端裝備存在的震動、噪音、效率等問題。

  ④信息技術與制造技術融合及智能化。通過制造技術與互聯網技術、傳感技術、機器視覺技術、機器人技術等的融合,提高食品和包裝機械的自動化、柔性化、智能化和成套化水平,實現生產過程的數據采集、分析處理、控制的實時化和設備的遠程運維。

 ?、葜圃旆栈?。圍繞裝備的全生命周期服務,提供更加注重用戶體驗的個性化創新、協同制造、協作生產的新型服務,提高服務型收入的占比。

  E 包裝機械自動化產品整體概述

  E-1 包裝機械自動化市場規模及預測

  圖4 2018-2023年包裝機械行業自動化產品市場規模

自動化

  2019-2021年包裝機械行業自動化市場規模穩步上升。2021年包裝機械自動化市場銷售額達32.44億元,同比增長35.6%(圖4)。2022年由于下游需求的持續增長,給包裝機械行業帶來了高度景氣,預計今年還會有小幅上漲。

  2022年以后,國產化率有望進一步提升。2021年1月23日,財政部、工業和信息化部聯合印發《關于支持“專精特新”中小企業高質量發展的通知》,同時“十四五智能制造規劃”和智能制造2025等政策中均有相關內容支持工業自動化發展。隨著工業自動化政策扶持力度的進一步加大,工業自動化高精尖技術有望得到突破,國產替代率有望進一步提升。

  E-2 包裝機械自動化市場規模按產品分析

  包裝機械行業使用的自動化產品主要有控制系統,傳動控制,運動控制,人機界面和傳感器這幾類(圖5),大致上包括:控制系統(嵌入式產品、PLC、IPC、現場總線等)、傳動控制(變頻器、直流調速等)、運動控制(伺服、步進、運動控制器等)、人機界面(文本顯示器、觸摸屏、平板電腦等)、電器元件及傳感器(光電開關、溫度傳感器、壓力傳感器、行程開關、RFID等)。

  圖5 2021年包裝機械自動化市場規模-分產品

自動化

  E-3 包裝機械自動化市場規模按技術分析

 ?、佻F場總線技術。運用現場總線技術首先“解放”大部分硬件,使得繁瑣的安裝環節得到簡化,還可以將現場總線技術和ERP系統集成,便于調取、分析運行數據。

 ?、趥鞲衅骷夹g。主要應用于食品飲料包裝機械行業中,具體用于食品飲料的存儲罐的監控、灌裝封裝、混合和加工、冷卻和加溫等工序中。

 ?、蹅鲃涌刂萍夹g。主要用于調整主工藝速度和控制電機在生產過程的周期性變化,但對于包裝機械而言,變頻器的使用率比較低。

 ?、苓\動控制技術。運動控制產品在包裝機上的應用主要是實現精確的位置控制和嚴格的速度同步,用于裝卸、輸送、打標、碼垛、卸垛等工序。

 ?、萑藱C界面技術。包裝機械的HMI通常與PLC配合使用,用以設定生產工藝參數,監控設備運行狀態,記錄設備生產歷史等。

  ⑥物流自動化技術。物流自動化的進一步發展就使得整個食品加工與包裝生產線得到完善,大大節省了人力成本。

 ?、咦詣幼R別技術。自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等,通過電腦反饋到機械手手調整動作幅度,保證不反彈且準確無誤地將物品按準確的位置和方向放置。

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