食品飲料行業(yè)物流機器人技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用探索

文 / 本刊記者 喜崇彬

在食品飲料行業(yè)的物流作業(yè)環(huán)節(jié)中，包裝、碼垛、搬運和揀選等環(huán)節(jié)均可見機器人技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用。隨著食品飲料行業(yè)朝著數(shù)字化和智能化方向升級發(fā)展，各類物流機器人在行業(yè)內(nèi)將會發(fā)揮更大作用。

食品飲料行業(yè)是較早在物流運作環(huán)節(jié)應(yīng)用現(xiàn)代物流技術(shù)的行業(yè)之一。近些年，隨著信息技術(shù)快速普及應(yīng)用，食品行業(yè)整體也不斷朝著數(shù)字化和智能化方向升級發(fā)展，物流運作環(huán)節(jié)也不例外。物流機器人在食品飲料行業(yè)中的應(yīng)用，正是這種潮流的典型體現(xiàn)。此次，我們采訪了多家物流機器人企業(yè)的專家，請他們就物流機器人如何為食品行業(yè)物流運作帶來智能化升級進行了解讀。

行業(yè)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

中國是全球最大的食品飲料市場之一，隨著經(jīng)濟發(fā)展，食品飲料市場規(guī)模也持續(xù)增長。在后疫情時代，食品飲料行業(yè)受疫情沖擊后逐步恢復(fù)，整體仍呈現(xiàn)韌性。根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計，在2021全年整體消費表現(xiàn)相對疲弱的情況下，食品飲料行業(yè)體現(xiàn)出較好韌性：從2021第二季度開始，食品行業(yè)同比增速就由負(fù)轉(zhuǎn)正；盡管煙酒類消費在第一季度沖高后，后三個季度有所回落，但全年消費增速仍穩(wěn)定在疫情前的中樞水平?？梢詴诚?，隨著疫情逐步緩解直至結(jié)束，食品飲料行業(yè)有望迎來新一輪發(fā)展，但同時也面臨一些新的挑戰(zhàn)。

正是在這樣的市場預(yù)期下，食品飲料行業(yè)迎來一波投資小高潮。在2021年9月，華潤怡寶長白山飲用水生產(chǎn)基地項目進行正式簽約，該項目總投資規(guī)劃預(yù)計逾5億元；10月，華潤怡寶華東（太湖）生產(chǎn)基地落戶江蘇宜興，該項目預(yù)計總投資額超過10億元。2021年10月12日，東鵬飲料以6090萬元摘得長沙一宗工業(yè)用地，用于建設(shè)華中區(qū)域總部及生產(chǎn)基地。據(jù)此前東鵬飲料與長沙金霞經(jīng)開區(qū)簽訂的入園協(xié)議，該項目總投資約6億元，集總部辦公、生產(chǎn)、銷售、物流配送等于一體，配備6條自動化智能生產(chǎn)線及相關(guān)配套設(shè)施，項目達產(chǎn)后，預(yù)計可實現(xiàn)年產(chǎn)值10億元。2021年10月29日，農(nóng)夫山泉確認(rèn)投資建設(shè)廣東第三生產(chǎn)基地項目。據(jù)了解，該項目計劃總投資30億元，占地面積約420畝，全面投產(chǎn)后預(yù)計年產(chǎn)值可達32億元以上。

2021年食品飲料行業(yè)宣布工廠改擴建的項目還有很多，如娃哈哈的文成工廠啟動智能化改造；太古可口可樂將擴容重建其鄭州生產(chǎn)基地，預(yù)計將新建廠房8.8萬平方米，兩年后投產(chǎn)使用，實現(xiàn)最大產(chǎn)能100萬噸。

這些投資將帶動包括機器人在內(nèi)的行業(yè)相關(guān)專用設(shè)備的銷售和應(yīng)用。有機構(gòu)預(yù)測，到2026年底，全球食品行業(yè)機器人應(yīng)用市場價值將達到7.45億美元，2021～2026年復(fù)合年增長率為9.1%。食品和飲料行業(yè)對工業(yè)機器人的采用增長率，正在趕超汽車和電子等傳統(tǒng)行業(yè)。食品行業(yè)機器人應(yīng)用市場的想象空間巨大。

關(guān)于食品飲料行業(yè)物流運作面臨的挑戰(zhàn)，多位專家都不約而同提到幾點：一是產(chǎn)業(yè)發(fā)展對物流運作效率的要求愈發(fā)苛刻。如靈動科技的專家表示，隨著食品飲料行業(yè)銷售渠道日益多元化，疫情推動了線上銷售進一步發(fā)展，都要求其物流運作更加高效，以滿足銷售時效。二是食品飲料企業(yè)降成本壓力巨大。隨著人工成本不斷攀升，在物流運作環(huán)節(jié)應(yīng)用智能機器人進行替代是企業(yè)必然的選擇。三是行業(yè)數(shù)字化升級需求明顯。無論是基于自身倉儲物流運營還是食品安全監(jiān)管的需求，食品飲料行業(yè)效期的管理等要求，都要求企業(yè)在各個環(huán)節(jié)加速信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這是打通食品企業(yè)物流上下游的信息交互、保證物流的順暢、提高物流運作效率的必要條件。

行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，也正是行業(yè)對于倉儲物流機器人解決方案提出的需求。倉儲物流機器人解決方案不僅需要協(xié)助揀選效率以確保時效性，同時也需要實現(xiàn)勞動力補充的作用，降低人力成本，提高整個食品物流的智能化、數(shù)字化作業(yè)水平，從各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)食品物流的降本增效。

靈動科技AMR在飲料倉儲物流場景的應(yīng)用

物流機器人應(yīng)用場景

目前，在食品飲料行業(yè)物流作業(yè)環(huán)節(jié)中，包裝、碼垛、搬運和揀選等環(huán)節(jié)均可見機器人技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用。

1.包裝環(huán)節(jié)。在食品飲料行業(yè)，由于大多數(shù)制造廠商已經(jīng)升級為大批量、流水線式的生產(chǎn)，因此已經(jīng)較早實現(xiàn)了包裝的自動化以適應(yīng)這種生產(chǎn)方式。當(dāng)然，這里的包裝自動化是指“后道包裝”環(huán)節(jié)。后道包裝自動化設(shè)備包括裝箱機、封箱機、打包機、碼垛機、封切收縮機、貼標(biāo)機、噴碼機、纏繞機等。有時，需要把多件零散的食品或者瓶裝飲料包裝在一個包裝袋或者包裝箱內(nèi)，這種操作就需要人工或者智能化機器人。這種操作不僅考驗機器人（機械手）的靈活性和準(zhǔn)確度，而且要求機器人具備視覺和可計算的功能。機械手需要根據(jù)要抓取的物件的形狀、材質(zhì)、重量以及對潔凈度等要求，完成抓取和置放的操作。對裝箱包裝（物品）的抓取，目前主要有機械式和氣吸式兩種。

2.碼垛環(huán)節(jié)。近年來，智能機器人碼垛取代傳統(tǒng)機械碼垛成為發(fā)展趨勢，并且由于國內(nèi)企業(yè)的努力，國外碼垛機器人在我國市場一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)打破。自動碼垛機器人（FMS碼垛機器人）是一種仿真人操作、自動操作、重復(fù)編程、在三維空間完成規(guī)定作業(yè)的設(shè)備，包括抓起和放置系統(tǒng)，能從一個或多個地點抓起一個或多個商品，然后將它們放置到預(yù)先設(shè)置好的貨盤上。FMS碼垛機器人具有很強的操作靈活性，一般位于生產(chǎn)線的后端，用來處理生產(chǎn)線上的物料，替代人工搬運碼垛，不僅大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，同時也能節(jié)省費用。FMS碼垛機器人主要有直角坐標(biāo)式機器人、關(guān)節(jié)式機器人和極坐標(biāo)式機器人，碼垛機器人能適應(yīng)于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業(yè)。

3.搬運環(huán)節(jié)。搬運是最典型的物流機器人應(yīng)用場景，自動化的搬運設(shè)備包括無人叉車、類KIVA機器人等。這些設(shè)備主要功能就是完成食品飲料進出庫的搬運和倉庫內(nèi)上下貨架的揀選工作等。搬運機器人是一種柔性化和智能化物流搬運設(shè)備，目前已經(jīng)在食品飲料企業(yè)中得到普遍應(yīng)用，尤其是乳品和飲料行業(yè)。

4.揀選環(huán)節(jié)。在食品飲料行業(yè)，對于整包裝（整箱或整托盤），在智能系統(tǒng)的指引下，很多智能化設(shè)備，如穿梭車、堆垛機和無人叉車等都有自動化揀選的能力。除此之外，在拆零揀選環(huán)節(jié)，也有采用智能化機器人進行抓取分揀的試驗和應(yīng)用。比如將小顆粒的巧克力、糖果或者盒裝或者袋裝的食品飲料，快速抓取并放置到指定的分揀傳輸帶或者包裝盒中，這種機器人不僅像人的雙手一樣靈巧，而且有足夠的判斷能力。一旦這些智能化的分揀機器人應(yīng)用于拆零分揀環(huán)節(jié)，將進一步替代倉儲環(huán)節(jié)中的人工作業(yè)，提高倉儲管理的工作效率。

從應(yīng)用案例看物流機器人的價值

據(jù)靈動科技的專家介紹，靈動科技根據(jù)客戶倉儲的業(yè)務(wù)模式不同，分別為2B倉和2C倉提供不同的解決方案。對于2B的場景以及2C中件倉的場景來說，行業(yè)大多是以整托和整箱揀選為主。在整托揀選的情況下，需要無人叉車自主實現(xiàn)整托商品的點對點搬運。靈動科技Apex智能無人叉車可實現(xiàn)自主搬運，減輕工作人員勞動強度。

整箱揀選場景在食品飲料行業(yè)十分常見，不僅需要較高的揀選效率，還有長距離的重物搬運勞動，一直以來都是倉儲物流揀選的一大難題，目前行業(yè)內(nèi)可以通過“訂單到人”的方式，以人機協(xié)作的模式完成高效揀選。

對于2C小件的場景來說，在關(guān)注揀選效率的同時還需要注重揀選的準(zhǔn)確率，通過邊揀邊分或者先揀后分等方式完成揀選。靈動科技Flex系列AMR小巧靈活，更適用2C短訂單的揀選和分揀作業(yè)。

靈動科技以一個寵物類食品項目為例進行了具體說明。該項目的業(yè)務(wù)模式為2B+2C的綜合場景，2B業(yè)務(wù)使用立庫進行批量存儲，出庫的模式主要為整托出庫。靈動科技針對2B業(yè)務(wù)使用Max1200-L系列產(chǎn)品，AMR自主接駁立庫，自主導(dǎo)航運輸，實現(xiàn)整托商品出庫至復(fù)核臺，復(fù)核臺的空托盤回收入立庫的整個閉環(huán)流程，完全取代人工高強度、長距離的搬運工作，在勞動力供給減少的背景下，靈動科技AMR實現(xiàn)了勞動力補充的作用。

靈動科技針對2C業(yè)務(wù)使用Flex300系列產(chǎn)品，代替原有剛性輸送線的方式，通過“訂單到人”柔性揀選解決方案，使用邊揀邊分的揀選模式，通過“一人對多車、一車對多人、人車相匯、動態(tài)分區(qū)”的方式，提高人的揀選密度，揀選同時實現(xiàn)商品的復(fù)核，從而提高揀選人員的作業(yè)效率，降低揀選差錯率。

勱微機器人公司的專家介紹了該公司無人叉車類機器人的特點及運作。他表示，一些食品飲料行業(yè)的生產(chǎn)銷售有明顯淡旺季特點，尤其來到旺季，物流作業(yè)量大，對物流作業(yè)效率要求很苛刻。在這樣的情況下，利用無人叉車機器人揀選和搬運不僅能夠解決這些問題，還能夠跟后端ERP等系統(tǒng)進行連接，讓企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化的生產(chǎn)與倉儲管理，減少相關(guān)的壞料壞賬損失，使得物流環(huán)節(jié)更能適應(yīng)產(chǎn)線和銷售的節(jié)奏。

飲料自動化灌裝生產(chǎn)線

國自機器人專家介紹了該公司產(chǎn)品與緊密對接，提高效率的解決方案。國自某客戶是國內(nèi)啤酒行業(yè)龍頭企業(yè)，隨著其業(yè)務(wù)不斷擴大、訂單不斷攀升，急需把傳統(tǒng)生產(chǎn)和物流體系改造為智能化體系。針對企業(yè)需求及痛點，國自提供適用于食品飲料行業(yè)的智能物流解決方案，項目中設(shè)置產(chǎn)線上下料點、立庫口和空托盤垛緩存位，REX系統(tǒng)下發(fā)任務(wù)指令后，可通過機器人完成取放料、現(xiàn)場空托盤上線及滿物料下線的搬運需求，機器人調(diào)度系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、REX系統(tǒng)、立庫系統(tǒng)互通互聯(lián)，高效運作。這套食品飲料行業(yè)智能物流解決方案，幫助客戶提升了生產(chǎn)線整體生產(chǎn)效率提升30%，訂單交付時間同比縮減50%，助力該公司完成智能制造數(shù)字化升級。

智能化的機器人方案是未來趨勢

靈動科技專家最后談到，后疫情時代，倉儲物流業(yè)的不確定性增加，需要物流自動化系統(tǒng)更加柔性。物流場景存在多樣化，作業(yè)方式不同、存儲方式不同、揀選方式不同、商品特性不同，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展企業(yè)會調(diào)整自己的作業(yè)模式，在不同的發(fā)展時期滿足不同的場景需求，也對物流自動化提出更高的柔性需求。食品飲料行業(yè)必將成為機器人應(yīng)用的重要市場之一，相信在未來包括物流機器人在內(nèi)的工業(yè)機器人的使用，一定能夠?qū)O大地幫助和改變食品飲料行業(yè)，助推行業(yè)最終走向智能化和數(shù)字化的時代。