工業機器人跑步進入包裝產業

國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，提出了面向2030年我國新一代人工智能發展的指導思想、戰略目標、重點任務和保障措施，部署構筑我國人工智能發展的先發優勢，加快建設創新型國家和世界科技強國。在實踐中，不少領域已經引入人工智能，企業進行人工智能探索和布局。近年來，我國推進制造業轉型升級，工業機器人產量大幅增長，制造業企業大規模使用工業機器人，提升了制造業生產水平和效率，在這基礎上，制造業繼續引入人工智能前沿技術，使制造業向智能制造邁進。

工信部在2013年底發布的《工業和信息化部關于推進工業機器人產業發展的指導意見》，給了推廣機器人強刺激和推動力。《指導意見》要求，到2020年，中國要形成較為完善的工業機器人產業體系，培育3-5家具有國際競爭力的龍頭企業和8-10個配套產業集群。今后幾年，中國將把機器人生產力作為產業結構調整的重要支撐點。

中國連續4年是全球最大的機器人市場

自2013年至今，中國已連續4年是全球最大的機器人市場，份額占全球總銷售量超四分之一。國際機器人聯合會提供的數據顯示，2016年中國工業機器人銷量9萬臺，同比增長31%，遠超全球14%的增速。國際機器人聯合會預計，到2020年，中國工業機器人保有量在80萬臺以上，機器人密度(每萬名工人使用工業機器人數量)達到150臺以上。

國家統計局數據顯示，2016年我國工業機器人產量為72426臺(套)，同比增長34.3%；而從2017年上半年的表現情況來看，國產機器人的產量仍然處于快速上漲通道：產量達到59097臺(套)，同比增長52.3%，遠超上一年30%左右的漲幅。上升態勢使得國產工業機器人從上半年的工業經濟中脫穎而出，其同比漲幅位居各類工業產品第一，被認為是新興產業的代表。

工業機器人產量激增背后是制造業加速轉型升級帶來的“供需兩旺”效應的顯現。一方面，作為制造業轉型升級，尤其是應對人口紅利消減的“必需品”，工業機器人被越來越多地應用到車間；另一方面，國產機器人產量激增的更為直接的原因是，旺盛的需求及新經濟屬性，近年各地爭相上馬布局的諸多機器人產業項目，產能開始逐步釋放。企業競相布局人工智能，除了細分領域的佼佼者外，阿里巴巴、百度、騰訊、聯想等科技巨頭紛紛公布其人工智能戰略，相關企業也相繼推出相關應用產品。

工信部早前曾披露，這幾年工業機器人產業發展速度比較快，全國已建成和在建的機器人產業園區超過40個，短短幾年機器人企業數量就超過800家。這正推動我國制造業加速向“智能制造”探索和邁進。工業機器人在幫助諸多制造業企業實現自動化的同時，更多前沿技術，如視覺感知、大數據和云計算等人工智能技術也開始及時“跟進”，技術融合正在創造出更為深刻的產業變革。

包裝產業有機器人廣闊的施展空間

包裝行業是目前應用工業機器人最為廣泛的領域。例如在食品包裝行業，應用工業機器人最為普遍。工業機器人在食品產業中的應用主要集中于幾種類型：包裝機器人、揀選機器人、碼垛機器人、加工機器人。

食品行業的自動灌裝線和自動包裝線、包裝行業的自動生產流水線，應用的其實是智能自動化，通過智能物流系統來貫穿多個工序，使整個生產流程形成一個高度智能的自動流轉、自動加工、自動分配、自動調度、自動記錄、自動入庫、自動裝車等一整套無人值守的自動化作業。無論多少道工序都可以在一整條流水線上自動完成，而且效率非常高。應該看到，這里面都會有機器人的影子。

在食品行業中，機器人之所以受歡迎，主要是因為它們具有靈活性。包裝商需要滿足消費者各種不同的要求，機器人比傳統的包裝設備更能適應不同尺寸和形狀的包裝物。

食品趨向精致化和多元化方向發展，單品種大批量的產品越來越少，而多品種小批量的產品日益成為主流。國內食品生產的大部分包裝工作，特別是較復雜的包裝物品的裝配等工作，基本上是人工操作，難以保證包裝的統一和穩定，還可能造成對包裝產品的污染。機器人的應用能夠有效避免這些問題，真正實現智能化控制。

揀選機器人是指能根據一定的標準，按照一定的原則將無規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實現自動化之后，有望節省勞力并減少作業錯誤。由于還可移動比較重的對象物體，因此有助于減輕作業者的負擔。食品產業的揀選機器人技術難點與其他行業的同類機器人類似，在于必須利用機器人視覺系統進行對象識別從而實現智能揀選并進行相應操作。

所有的工業機器人都是點對點間的作業，在食品行業和包裝行業里，機器人的崗位最適合堆碼這一個點。堆碼是一個往復的作業，而其他的幾乎所有的崗位都是自動化流水線的天下。機器人雖好，但機器人不是萬能的，需要用好用對地方。而且，機器人適合做長期固定的工作，因為它需要程序來指揮，雖然機器人比人耐勞，但它畢竟需要先由人來指揮它才行。使用機器人進行碼垛是目前包裝業生產使用機器人的普遍應用。使用機器人碼垛速度快、效率高，而且可以搬運較重的物品，大大節省了人力成本。

工業機器人在食品、醫藥、日化行業加工和包裝中的應用是多方面的。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和自動包裝。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士標準和包裝、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，機器人的出現提供了完美的解決方案，使食品、藥品企業在保障生產與控制成本之間找到了良好的平衡點。

專家介紹包裝機器人應用技術

機器人技術改變了包裝行業的維護需求。新一代包裝機械設備應該考慮安全控制、安全光幕和安全激光掃描儀，確保機器人技術完全安全，減少產品損壞。隨著機器人系統大規模靈活發展，機器人與生產線聯系越來越緊密，因此強化保障措施是十分必要的。

工業機器人是具有與人體關節類似的運動模式，可以靈活智能地做功的擬人化機器。機器人的工作特點是固定的，可定義為點到點之間的往復運動模式，它的智能體現在可以多方面復雜地從事精確的重復式作業。可以在過程中將物體進行翻轉、轉向等復雜動作，依賴于智能化的擬人式機械手臂，通過精確地定位傳感器來指揮機械臂進行精準的工作，這就是先進的智能工業機器人。

專家介紹了包裝機器人應用技術。在過去，包裝行業中維護方案一般都遵循“IfX，thenY”的邏輯。簡單安全模塊和防范監控控制器能滿足大多數包裝操作需求。通過引入靈活機器人技術，機器人可以執行多個任務，安全措施變得更加復雜。

安全保護控制器：一臺機器人需要多個保障措施在多個領域發揮作用，如急停按鈕、光幕和安全開關。除此之外，這些不同功能需要能與另一個彼此獨立和聯合操作。安全保護控制器提供集成方法，降低管理多重安全裝置的操作風險。東莞市機器人技術協會副會長羅百輝舉例說，如果一臺機器有急停按鈕、雙手控制、安全光幕和聯鎖安全開關，那么安全保護控制器就可以僅用多種安全模塊或安全PLCs成本的一小部分來管理所有操作。安全保護控制器也可以提供多個與安全相關的功能，如靜音或繞過安全光幕、外部設備監控(EDM)、監控手動復位功能和邏輯功能來創建不同區域和條件邏輯。

可視狀態指示：隨著機器人和人類合作越來越密切，讓每一個操作員知道維護狀態是十分必要的。可視安全狀態指示是一個快速增長趨勢。緊急停止按鈕、聯鎖裝置和安全繩拉都增加了通訊、驅動和停止條件。

照明緊急停止按鈕：可以用黃色表示機器正在啟用或用紅色表示停止條件已啟動。狀態指示不僅可以保護工人，也可以在包裝線上十分有效的確認問題，尤其是當連接一系列按鈕時。可視狀態指示可以讓操作員知道哪個按鈕被按下，讓他們迅速確定問題是從何而來，使工人能夠迅速解決問題，使該條生產線再次運轉。

光學保護技術：當機器人進一步向上層包裝生產線整合時，就能夠增加機器人同人類并肩工作的可能性。為了讓工人不引入笨拙的物理保護屏障，光學保護技術是機器人包裝應用中的最佳保障方案。

安全光幕：當機器人執行多個任務或支持多條生產線時就會呈現機器人單元的不同進入點。比如，一個碼垛機器人單元在新托板和滑片處進入，在充滿貨盤處退出。安全光幕能夠以最小的損壞度有效維護多個接入點。通過選擇性靜音安全光幕，貨盤和產品可以自由流入和流出單元，同時也可以保護工作人員遠離危險區域。

安全激光掃描儀：安全激光掃描儀采用脈沖激光掃描周圍環境，然后將掃描的信息和預先定義的區域進行比較。如果掃描儀檢測到有物體侵入到機器人工作區域，比如人就可以向保護機器發出停止信號。

區域激光掃描儀是多功能、非侵入性保障措施。不像其他硬性警衛設備，圍欄或安全氣墊，激光掃描儀的工作原理是沒有物理屏障的。

直沖式額定設備：當機器進入加工程序和初級包裝領域，它們就能夠和食品、制藥和其他常規直沖式材料接觸。這些機器人需要IP67和IP69K額定保護裝置加以防護。直沖式安全光幕、急停和聯鎖裝置在包裝行業中越來越流行。

越來越多的工業機器人進入包裝產業

工業機器人近幾年在我國包裝行業的應用迅速上升，根據國際機器人聯合會數據統計，2005-2013年間，中國工業機器人的年均銷售增長率約為28%，已成為全球工業機器人出口的第一大目的地。2013年，我國工業機器人的購買量近37000臺，占到全球購買量的22%，首次超過日本。據有關方面在2015年統計，機器人技術在包裝行業的應用在過去的5年中，從9.5%增加到17.4%。機器人主要是用于體積大而笨重物件的搬運、裝卸、堆碼或裝箱封口等；或是用于包裝機械，例如對物料進行自動稱重、檢測與包裝，計量準確，穩定可靠。

工業機器人已經和我們包裝產業逐漸地結合，不斷地深化。包裝產業要提高科技水平，提升生產自動化，推廣工業機器人是必由之路。

工業機器人減少沉重的人工成本，提高生產效率與質量。近年來，隨著勞動力成本不斷上漲的“步步緊逼”，加之“機器換人”示范效應初顯，包括資金補貼在內的政策持續鼓勵下，越來越多的制造企業開始嘗試或擴大工業機器人應用。經濟發達地區，工業機器人的使用范圍和數量明顯比較大。以廣東為例， 廣東省經信委預測，到2020年末工業機器人保有量將達30萬臺以上。廣東省經信委的數據顯示，2016年廣東共新增應用機器人2.2萬臺，總量超過6萬臺，約占全國五分之一，成為全國最大工業機器人應用市場。東莞市過去3年通過推動“機器換人”，相對可減少用工近20萬人。

近年來，受巨大市場需求的吸引，如華中數控、大連機床等一批工業機器人企業紛紛“搶灘登陸”廣東，包括設立生產基地，這帶來產能擴張，而本土企業也在積極提高產能和拓展市場。國產工業機器人產量大幅上升，為制造業企業帶來相對較低的自動化改造成本，“供需兩旺”格局背后，正有越來越多工業機器人進入制造業車間。這并不是這場產業變革的全部。與此同時，更多前沿技術，如視覺感知、大數據和云計算等人工智能技術也開始及時“跟進”，繼而推動制造業加速向“智能制造”邁進。

這樣的探索正在發生。廣東許多包裝印刷企業近年在進行了大規模的“機器換人”以提高生產效率和質量的基礎上，開始嘗試引入傳感器、大數據和工業管理軟件等，謀求實現更進一步的轉型升級，對標德國工業4.0。

東莞市機器人產業協會秘書長陳永剛介紹，“需求拉動仍是根本原因。”從供給看，過去幾年機器人產業大熱，其中不少企業都拿到投資，擴張生產規模，如今表現為產能提升；從需求分析，制造業轉型升級的巨大需求仍是強大拉動力。

“現在老板們聚到一起，話題經常是用了什么樣的機器人，而不像過去總圍繞招了多少人。”公司負責人說。該企業今年自動化改造預算為800萬元，未來計劃逐年翻倍。“讓機器人能干一些簡單的活，但是還不夠，我們想讓它們能實現更多功能，甚至能做一些人做不了的事情。”工程師徐海鋼說。他舉例，通過精密的傳感器捕捉機床主軸電流，然后收集大數據，并交由后臺進行監控、分析和判斷，一旦機床刀具出現一絲破損，系統能瞬間報警并及時停機，“這在過去靠人是做不到的”。

這正是制造業轉型升級希望實現的場景，即從自動化到智能化。從政府層面看，這亦將是力推的重點。一個代表性的例子是東莞，目前東莞已在過去3年大規模推動“機器換人”基礎上，將政策重點轉向“打造智能制造全生態鏈”。

廣東省機器人協會會長蘇漢明分析，新技術的不斷涌現并與制造業相結合，尤其是多技術的融合將給制造業帶來革命性的變化。近年來，國外技術的不斷引進和國內高校科研院所科研成果轉化的加快，正提速這一過程。

在包裝行業，工業機器人代替人工操作，優勢明顯。機器人作為自動化技術設備，適合重復性、快速性、準確性、危險性的工作。首先是提高生產效率和質量，機器人的高速度和精準性是人力無法比擬的。機器代人明顯地提高生產安全可靠性，有效地避免工傷事故。在包裝行業，例如原來模切紙盒的“老虎嘴”，如果用機器人去操作，還會出現軋斷手的慘劇嗎！機器人可以大幅度降低工人勞動強度，包裝產品的工作是非常辛苦的，我們在包裝車間經常看到工人不停頓地碼貨裝箱，大汗淋漓，如果用工業機器人來操作，又快又省力。采用工業機器人可以極大地減少操作人員，解決了企業現在普遍頭疼的招工難和人力成本高的問題。

包裝行業不但在市場第一線大量活躍著機器人，而且有條件的企業已經捷足先登，進入機器人生產領域。擅長生產紙箱水墨印刷機的上市公司東方精工，收購嘉騰機器人自動化公司的20%股份，借此契機與嘉騰機器人行業形成產業戰略合作，將極大程度地擴展上市公司新的市場發展空間。東方精工構建自身內部的自動化智能物流系統，實現公司瓦楞紙包裝設備全產業鏈布局的戰略目標，為客戶提供“包裝——智能物流”一體化整體解決方案。 而嘉騰機器人在搬運機器人智能物流領域有著多年的積淀，有助于東方精工自動化智能物流系統的建設，從而全方位滿足客戶一站式設備采購需求，并提高瓦楞紙箱包裝企業的生產效率，減少生產人員，降低勞動強度。

我國的包裝行業，整體上來講，中小型企業多，很多還是勞動密集型企業，由于生產設備自動化程度低，可能對機器人的需求不急迫。另外資金也是大問題，除了要有資金引進，還需要企業切實解決保養維護等軟、硬件投入，一般企業負擔不起。所以相對而言，在包裝行業推廣機器人，可能難度會大一些。但是這些，都不應該影響有條件的包裝企業積極采用機器人技術，提高自動化程度，尤其是對有危險性和勞動強度大的工作崗位，應該盡力首先實行機器人操作，然后根據企業實際情況，逐步推廣。

“富士康百萬機器人計劃”曾經造成震撼。富士康集團總裁郭臺銘在2011年講過：“富士康集團將在3年時間里，安裝100萬臺機器人，用于替代生產線工人。”但是，當時絕大多數的包裝工業人士，都沒有意識到工業機器人已經離我們很近了。近年來越吹越勁的機器人之風讓我們重視或是不得不重視機器人的使用和推廣。

盡管目前中國人工智能與發達國家相比仍有差距，在人才培養、基礎技術研究等多個層面還存在差距，這需要在政策的支持和引導下，多方合力，構建人工智能人才培育、技術標準、產品數據、商業應用和推進轉型升級的全產業生態群。努力促進工業機器人在包裝產業普遍推廣使用，已經成為需要重視的問題擺在我們面前。大家及早動手，實施各種舉措，盡早享用工業機器人帶來的好處，同時，為提高我國包裝產業整體自動化水平和生產實力，貢獻力量。（宗述）