工业机器人跑步进入包装产业

国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施，部署构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。在实践中，不少领域已经引入人工智能，企业进行人工智能探索和布局。近年来，我国推进制造业转型升级，工业机器人产量大幅增长，制造业企业大规模使用工业机器人，提升了制造业生产水平和效率，在这基础上，制造业继续引入人工智能前沿技术，使制造业向智能制造迈进。

工信部在2013年底发布的《工业和信息化部关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，给了推广机器人强刺激和推动力。《指导意见》要求，到2020年，中国要形成较为完善的工业机器人产业体系，培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群。今后几年，中国将把机器人生产力作为产业结构调整的重要支撑点。

中国连续4年是全球最大的机器人市场

自2013年至今，中国已连续4年是全球最大的机器人市场，份额占全球总销售量超四分之一。国际机器人联合会提供的数据显示，2016年中国工业机器人销量9万台，同比增长31%，远超全球14%的增速。国际机器人联合会预计，到2020年，中国工业机器人保有量在80万台以上，机器人密度(每万名工人使用工业机器人数量)达到150台以上。

国家统计局数据显示，2016年我国工业机器人产量为72426台(套)，同比增长34.3%；而从2017年上半年的表现情况来看，国产机器人的产量仍然处于快速上涨通道：产量达到59097台(套)，同比增长52.3%，远超上一年30%左右的涨幅。上升态势使得国产工业机器人从上半年的工业经济中脱颖而出，其同比涨幅位居各类工业产品第一，被认为是新兴产业的代表。

工业机器人产量激增背后是制造业加速转型升级带来的“供需两旺”效应的显现。一方面，作为制造业转型升级，尤其是应对人口红利消减的“必需品”，工业机器人被越来越多地应用到车间；另一方面，国产机器人产量激增的更为直接的原因是，旺盛的需求及新经济属性，近年各地争相上马布局的诸多机器人产业项目，产能开始逐步释放。企业竞相布局人工智能，除了细分领域的佼佼者外，阿里巴巴、百度、腾讯、联想等科技巨头纷纷公布其人工智能战略，相关企业也相继推出相关应用产品。

工信部早前曾披露，这几年工业机器人产业发展速度比较快，全国已建成和在建的机器人产业园区超过40个，短短几年机器人企业数量就超过800家。这正推动我国制造业加速向“智能制造”探索和迈进。工业机器人在帮助诸多制造业企业实现自动化的同时，更多前沿技术，如视觉感知、大数据和云计算等人工智能技术也开始及时“跟进”，技术融合正在创造出更为深刻的产业变革。

包装产业有机器人广阔的施展空间

包装行业是目前应用工业机器人最为广泛的领域。例如在食品包装行业，应用工业机器人最为普遍。工业机器人在食品产业中的应用主要集中于几种类型：包装机器人、拣选机器人、码垛机器人、加工机器人。

食品行业的自动灌装线和自动包装线、包装行业的自动生产流水线，应用的其实是智能自动化，通过智能物流系统来贯穿多个工序，使整个生产流程形成一个高度智能的自动流转、自动加工、自动分配、自动调度、自动记录、自动入库、自动装车等一整套无人值守的自动化作业。无论多少道工序都可以在一整条流水线上自动完成，而且效率非常高。应该看到，这里面都会有机器人的影子。

在食品行业中，机器人之所以受欢迎，主要是因为它们具有灵活性。包装商需要满足消费者各种不同的要求，机器人比传统的包装设备更能适应不同尺寸和形状的包装物。

食品趋向精致化和多元化方向发展，单品种大批量的产品越来越少，而多品种小批量的产品日益成为主流。国内食品生产的大部分包装工作，特别是较复杂的包装物品的装配等工作，基本上是人工操作，难以保证包装的统一和稳定，还可能造成对包装产品的污染。机器人的应用能够有效避免这些问题，真正实现智能化控制。

拣选机器人是指能根据一定的标准，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对象物体，因此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操作。

所有的工业机器人都是点对点间的作业，在食品行业和包装行业里，机器人的岗位最适合堆码这一个点。堆码是一个往复的作业，而其他的几乎所有的岗位都是自动化流水线的天下。机器人虽好，但机器人不是万能的，需要用好用对地方。而且，机器人适合做长期固定的工作，因为它需要程序来指挥，虽然机器人比人耐劳，但它毕竟需要先由人来指挥它才行。使用机器人进行码垛是目前包装业生产使用机器人的普遍应用。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。

工业机器人在食品、医药、日化行业加工和包装中的应用是多方面的。现代食品产业从罐装食品到冷藏食品，从烤制食品到糕点糖果、各类面食、佐餐酱和饮料，每一种食品都离不开生产链上的工业生产和自动包装。食品的生产都是按照大规模的标准化工业程序来完成。在这个过程中，既要保证食品本身的品质，又要保证产出的数量，同时更要满足严格的卫士标准和包装、外观等一系列苛刻要求。作为最先进自动化技术的典型代表，机器人的出现提供了完美的解决方案，使食品、药品企业在保障生产与控制成本之间找到了良好的平衡点。

专家介绍包装机器人应用技术

机器人技术改变了包装行业的维护需求。新一代包装机械设备应该考虑安全控制、安全光幕和安全激光扫描仪，确保机器人技术完全安全，减少产品损坏。随着机器人系统大规模灵活发展，机器人与生产线联系越来越紧密，因此强化保障措施是十分必要的。

工业机器人是具有与人体关节类似的运动模式，可以灵活智能地做功的拟人化机器。机器人的工作特点是固定的，可定义为点到点之间的往复运动模式，它的智能体现在可以多方面复杂地从事精确的重复式作业。可以在过程中将物体进行翻转、转向等复杂动作，依赖于智能化的拟人式机械手臂，通过精确地定位传感器来指挥机械臂进行精准的工作，这就是先进的智能工业机器人。

专家介绍了包装机器人应用技术。在过去，包装行业中维护方案一般都遵循“IfX，thenY”的逻辑。简单安全模块和防范监控控制器能满足大多数包装操作需求。通过引入灵活机器人技术，机器人可以执行多个任务，安全措施变得更加复杂。

安全保护控制器：一台机器人需要多个保障措施在多个领域发挥作用，如急停按钮、光幕和安全开关。除此之外，这些不同功能需要能与另一个彼此独立和联合操作。安全保护控制器提供集成方法，降低管理多重安全装置的操作风险。东莞市机器人技术协会副会长罗百辉举例说，如果一台机器有急停按钮、双手控制、安全光幕和联锁安全开关，那么安全保护控制器就可以仅用多种安全模块或安全PLCs成本的一小部分来管理所有操作。安全保护控制器也可以提供多个与安全相关的功能，如静音或绕过安全光幕、外部设备监控(EDM)、监控手动复位功能和逻辑功能来创建不同区域和条件逻辑。

可视状态指示：随着机器人和人类合作越来越密切，让每一个操作员知道维护状态是十分必要的。可视安全状态指示是一个快速增长趋势。紧急停止按钮、联锁装置和安全绳拉都增加了通讯、驱动和停止条件。

照明紧急停止按钮：可以用黄色表示机器正在启用或用红色表示停止条件已启动。状态指示不仅可以保护工人，也可以在包装线上十分有效的确认问题，尤其是当连接一系列按钮时。可视状态指示可以让操作员知道哪个按钮被按下，让他们迅速确定问题是从何而来，使工人能够迅速解决问题，使该条生产线再次运转。

光学保护技术：当机器人进一步向上层包装生产线整合时，就能够增加机器人同人类并肩工作的可能性。为了让工人不引入笨拙的物理保护屏障，光学保护技术是机器人包装应用中的最佳保障方案。

安全光幕：当机器人执行多个任务或支持多条生产线时就会呈现机器人单元的不同进入点。比如，一个码垛机器人单元在新托板和滑片处进入，在充满货盘处退出。安全光幕能够以最小的损坏度有效维护多个接入点。通过选择性静音安全光幕，货盘和产品可以自由流入和流出单元，同时也可以保护工作人员远离危险区域。

安全激光扫描仪：安全激光扫描仪采用脉冲激光扫描周围环境，然后将扫描的信息和预先定义的区域进行比较。如果扫描仪检测到有物体侵入到机器人工作区域，比如人就可以向保护机器发出停止信号。

区域激光扫描仪是多功能、非侵入性保障措施。不像其他硬性警卫设备，围栏或安全气垫，激光扫描仪的工作原理是没有物理屏障的。

直冲式额定设备：当机器进入加工程序和初级包装领域，它们就能够和食品、制药和其他常规直冲式材料接触。这些机器人需要IP67和IP69K额定保护装置加以防护。直冲式安全光幕、急停和联锁装置在包装行业中越来越流行。

越来越多的工业机器人进入包装产业

工业机器人近几年在我国包装行业的应用迅速上升，根据国际机器人联合会数据统计，2005-2013年间，中国工业机器人的年均销售增长率约为28%，已成为全球工业机器人出口的第一大目的地。2013年，我国工业机器人的购买量近37000台，占到全球购买量的22%，首次超过日本。据有关方面在2015年统计，机器人技术在包装行业的应用在过去的5年中，从9.5%增加到17.4%。机器人主要是用于体积大而笨重物件的搬运、装卸、堆码或装箱封口等；或是用于包装机械，例如对物料进行自动称重、检测与包装，计量准确，稳定可靠。

工业机器人已经和我们包装产业逐渐地结合，不断地深化。包装产业要提高科技水平，提升生产自动化，推广工业机器人是必由之路。

工业机器人减少沉重的人工成本，提高生产效率与质量。近年来，随着劳动力成本不断上涨的“步步紧逼”，加之“机器换人”示范效应初显，包括资金补贴在内的政策持续鼓励下，越来越多的制造企业开始尝试或扩大工业机器人应用。经济发达地区，工业机器人的使用范围和数量明显比较大。以广东为例， 广东省经信委预测，到2020年末工业机器人保有量将达30万台以上。广东省经信委的数据显示，2016年广东共新增应用机器人2.2万台，总量超过6万台，约占全国五分之一，成为全国最大工业机器人应用市场。东莞市过去3年通过推动“机器换人”，相对可减少用工近20万人。

近年来，受巨大市场需求的吸引，如华中数控、大连机床等一批工业机器人企业纷纷“抢滩登陆”广东，包括设立生产基地，这带来产能扩张，而本土企业也在积极提高产能和拓展市场。国产工业机器人产量大幅上升，为制造业企业带来相对较低的自动化改造成本，“供需两旺”格局背后，正有越来越多工业机器人进入制造业车间。这并不是这场产业变革的全部。与此同时，更多前沿技术，如视觉感知、大数据和云计算等人工智能技术也开始及时“跟进”，继而推动制造业加速向“智能制造”迈进。

这样的探索正在发生。广东许多包装印刷企业近年在进行了大规模的“机器换人”以提高生产效率和质量的基础上，开始尝试引入传感器、大数据和工业管理软件等，谋求实现更进一步的转型升级，对标德国工业4.0。

东莞市机器人产业协会秘书长陈永刚介绍，“需求拉动仍是根本原因。”从供给看，过去几年机器人产业大热，其中不少企业都拿到投资，扩张生产规模，如今表现为产能提升；从需求分析，制造业转型升级的巨大需求仍是强大拉动力。

“现在老板们聚到一起，话题经常是用了什么样的机器人，而不像过去总围绕招了多少人。”公司负责人说。该企业今年自动化改造预算为800万元，未来计划逐年翻倍。“让机器人能干一些简单的活，但是还不够，我们想让它们能实现更多功能，甚至能做一些人做不了的事情。”工程师徐海钢说。他举例，通过精密的传感器捕捉机床主轴电流，然后收集大数据，并交由后台进行监控、分析和判断，一旦机床刀具出现一丝破损，系统能瞬间报警并及时停机，“这在过去靠人是做不到的”。

这正是制造业转型升级希望实现的场景，即从自动化到智能化。从政府层面看，这亦将是力推的重点。一个代表性的例子是东莞，目前东莞已在过去3年大规模推动“机器换人”基础上，将政策重点转向“打造智能制造全生态链”。

广东省机器人协会会长苏汉明分析，新技术的不断涌现并与制造业相结合，尤其是多技术的融合将给制造业带来革命性的变化。近年来，国外技术的不断引进和国内高校科研院所科研成果转化的加快，正提速这一过程。

在包装行业，工业机器人代替人工操作，优势明显。机器人作为自动化技术设备，适合重复性、快速性、准确性、危险性的工作。首先是提高生产效率和质量，机器人的高速度和精准性是人力无法比拟的。机器代人明显地提高生产安全可靠性，有效地避免工伤事故。在包装行业，例如原来模切纸盒的“老虎嘴”，如果用机器人去操作，还会出现轧断手的惨剧吗！机器人可以大幅度降低工人劳动强度，包装产品的工作是非常辛苦的，我们在包装车间经常看到工人不停顿地码货装箱，大汗淋漓，如果用工业机器人来操作，又快又省力。采用工业机器人可以极大地减少操作人员，解决了企业现在普遍头疼的招工难和人力成本高的问题。

包装行业不但在市场第一线大量活跃着机器人，而且有条件的企业已经捷足先登，进入机器人生产领域。擅长生产纸箱水墨印刷机的上市公司东方精工，收购嘉腾机器人自动化公司的20%股份，借此契机与嘉腾机器人行业形成产业战略合作，将极大程度地扩展上市公司新的市场发展空间。东方精工构建自身内部的自动化智能物流系统，实现公司瓦楞纸包装设备全产业链布局的战略目标，为客户提供“包装——智能物流”一体化整体解决方案。 而嘉腾机器人在搬运机器人智能物流领域有着多年的积淀，有助于东方精工自动化智能物流系统的建设，从而全方位满足客户一站式设备采购需求，并提高瓦楞纸箱包装企业的生产效率，减少生产人员，降低劳动强度。

我国的包装行业，整体上来讲，中小型企业多，很多还是劳动密集型企业，由于生产设备自动化程度低，可能对机器人的需求不急迫。另外资金也是大问题，除了要有资金引进，还需要企业切实解决保养维护等软、硬件投入，一般企业负担不起。所以相对而言，在包装行业推广机器人，可能难度会大一些。但是这些，都不应该影响有条件的包装企业积极采用机器人技术，提高自动化程度，尤其是对有危险性和劳动强度大的工作岗位，应该尽力首先实行机器人操作，然后根据企业实际情况，逐步推广。

“富士康百万机器人计划”曾经造成震撼。富士康集团总裁郭台铭在2011年讲过：“富士康集团将在3年时间里，安装100万台机器人，用于替代生产线工人。”但是，当时绝大多数的包装工业人士，都没有意识到工业机器人已经离我们很近了。近年来越吹越劲的机器人之风让我们重视或是不得不重视机器人的使用和推广。

尽管目前中国人工智能与发达国家相比仍有差距，在人才培养、基础技术研究等多个层面还存在差距，这需要在政策的支持和引导下，多方合力，构建人工智能人才培育、技术标准、产品数据、商业应用和推进转型升级的全产业生态群。努力促进工业机器人在包装产业普遍推广使用，已经成为需要重视的问题摆在我们面前。大家及早动手，实施各种举措，尽早享用工业机器人带来的好处，同时，为提高我国包装产业整体自动化水平和生产实力，贡献力量。（宗述）