必德电竞机器人在家养动物加工中的应用趋势,

作者: 必德电竞  发布:2019-05-22

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——专访陶朗食品分选中国区销售总监刘林沂

食品行业正在不断变化,逐渐增加使用机器人。最近行业出现了新趋势,即机器人食品制造。研究表明,到2022年食品自动化行业将达到25亿美元。现在机器人在农业、初级食品加工和二级食品加工过程中都有成功运用,在某些情况保护人类工作人员免受伤害,同时提高行业效率。

《中国青年报》的一篇文章评论:国际金融危机爆发之后,发达国家掀起了“新工业革命”热潮,开始从“去工业化”向“再工业化”转变。“再工业化”有人称之为“机器人革命”,就是用机器人替代人。美欧力图重新拿回那些“低利润环节的制造业”,并通过政治、经济、外交、军事、贸易等手段的综合运用,打组合拳,抢占国际市场。美欧的“再工业化”以及智能机器人的应用,已经发出信号,新一轮科技革命正处于大爆发的前夜。
目前,机器人主要应用在汽车制造行业,正逐步向其它行业渗透,如服装行业,包装行业,猪肉加工项目等。家禽加工属于劳动密集型产业,目前,整个家禽业已经进入到了“微利”时代,员工费用是对总体生产成本影响最大的因素之一,欧美发达国家在肉屠宰加工的关键环节,已经应用了机器人智能化系统,我国的家禽加工业也将掀起“再工业化”以及应用智能机器人的热潮。

刘林沂先生在食品行业有着超过20年的工作经验,从食品行业工艺设计和研发到把国外先进技术引入中国,他一直深耕于食品行业,涉足了食品行业的不同领域,也经历了整个中国食品行业快速发展的阶段。2018年初加入陶朗中国后,刘林沂先生主要负责陶朗食品分选在中国区的销售和售前技术测试以及项目执行三块业务。

如今,机器人将会被用在食品包装、食品安全和食品卫生中的众多工序中。机器人可以完成人类员工感到危险且难符合人体工程学的工作。虽然食品行业采用机器人有无数的原因,但主要原因是公司想要提高效率,而拒绝接受这一趋势的食品公司预计会遭受巨大的经济损失。

1家禽加工工艺
家禽屠宰加工是一个系统工程,涉及到种禽、孵化、饲养、环保等诸多方面,运转链条长,各环节关联度高,一环扣一环,一个环节的变化将对后续的环节产生很大影响。
家禽屠宰加工工艺初步分为:活禽卸载、宰杀沥血、浸烫脱毛、掏膛、内脏及副产品加工、预冷、分割、包装、速冻、换装、冷藏等工艺区段。

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但是,跟市场上的其他领域相比,食品行业的机器人技术采用比较缓慢。然而,最近机器人出现在食品行业供应链的所有阶段,甚至已经出现在厨房。

2应用机器人的必要性
2.1减少基础设施投入
由于家禽加工属于操作技巧性行业,雇佣员工多,培训时间长。为了保障大量员工的正常工作,企业需要提供良好的基础设施,包括车间的生活区、员工宿舍、食堂、娱乐场所、交通工具等。这些设施必须依照法规进行布局和设计,辅助工程项目增加,占地面积增大,往往总体工程项目需要几年才能达到生产规模。应用机器人将大大减少员工数量,缩短工程项目建设周期和投资回收期,相应减少了投资费用。
2.2员工安全有保障
在家禽加工车间内,输送设备遍布于每一个工段,输送设备将操作人员分割在各个工作区,由于人多,遇有火灾等紧急情况时,撤离困难,每年都有人员伤亡的事件发生。采用机器人,车间人员减少,人流、物流通畅,有助于人员迅速撤离。
家禽加工的工人,刀不离手,疲劳工作容易发生自伤情况,时刻危及员工安全。手工操作变成机械操作,工人只需要进行一些辅助性工作,实现人机良好配合,降低了劳动强度和危险系数;同时,自动化设备的采用,对于改善加工车间环境也有显著效果,能够有效保护劳动者的健康不受环境的影响。
2.2提高食品安全性
大量的劳务人员来自于不同地区,多数来自于落后地区,甚至来自于落后国家。人员流动性大,健康状况复杂,健康检查控制困难。
员工遍布于各个工区,每天进入车间时需要消毒,工作时需要定时消毒和卫生清理,去卫生间后需要消毒,员工的服装、鞋帽都需要清洗和消毒,这些不但影响工作,而且使危害分析和关键控制点和卫生标准操作程序控制难度加大。
应用机器人将上述控制变为简单,可以将生产车间的温度降至更低,提高食品安全性。
2.3机器人更适合恶劣环境
家禽加工车间,劳动环境差,温度低,湿度大,对工人的要求严格:
站立作业时间长;
对噪音不能太敏感;
不能有幽闭恐惧症;
对人工光照不能太敏感;
不能晕血,能接受处理羽毛、脂肪、胆汁和粪便的工作;
能接受地面湿滑、地板可能残留油脂和血液的工作环境;
能熟练使用剪刀、刀子和研磨工具等。
在条件恶劣的环境中,工人工作时会感到不适和倦怠,这将影响他们的工作效率,降低每位工人在单位时间内的加工数量。解决办法是确保工作区域的所有方面都考虑周全,包括高度、照明、噪音和污染。应用机器人,只需考虑局部人员操作位置,使工艺设备布局更加合理流畅,更重要的是解决了招工难问题。
2.4降低运行成本
按照国家法律,必须保障员工的福利和公民权利。这需要为员工支付大笔费用,这些费用包括:工资、保险、培训费和辅助时间消耗的损失费等;每年消耗的操作器具:如刀具,砧板等工具;劳动保护:比如防护眼镜、面罩、帽子、靴子和围裙等;配套设施的用水、燃料和管理人员费用等;为了保障员工的工作热情,除了为他们提供必须的物质条件之外,还要满足他们的精神需要,如进行一系列的宣传活动和文化活动。
采用自动化设备能够将劳动力缩减至原先的一半左右,大大降低了劳动成本的支出。以一个1万只/小时的肉鸡加工厂为例,员工从1300名可以减少至400名,同时,占地面积、土建投资等费用也能得到有效缩减。
2.5减少“自动化孤岛”
由于受工艺、技术、设备等诸多因素的影响,在相当长的一段时间内,各区段设备之间衔接不顺畅,存在不同程度的“自动化孤岛”问题,自动化设备仅仅是在局部提高了生产效率,而不能实现真正意义上的全程自动化,如果在这些节点应用机器人,将改善家禽加工的“自动化孤岛”问题,真正实现各区段流水线之间的信息化传递。

“三看”全球食品行业发展趋势

以下是机器人技术改变目前的食品行业的例子:

3机器人应用实例
机器人在家禽加工方面的关键环节已经得到应用。荷兰的Stork公司、Meyn公司和丹麦的Linco等公司在家禽加工方面都具有先进的技术。
几年前,美国乔治亚州立大学和农业研究服务署的研究组,以及VendeeConcept公司的研究人员,在活鸡传输、肉品分份、包装装载、清洗等方面进行了一系列研究,取得了可喜成果。他们采用计算机可视、智能抓取、自动悬挂等先进技术,大大提高了生产效率,并且改善了产品质量。其中DeltaCalibrarobot分份机,分份数量可以达到每分钟110份。
近几年,美国的禽肉加工企业在设备方面加大了投资力度,特别在分割加工设备上的投资尤为明显,希望通过设备投入提高生产效率,在现有的基础上增加更多的效益。如Yield Plus公司的自动化计量和分配系统,Rapid HQ公司的自动胸骨剔除机,使生产工人操作更容易,生产效率更高。
目前,机器人开发的热点集中在智能剔骨方面。
Stork公司广泛宣传其FHF-XB/Sensor-X智能切片解决方案。这套系统采用了X光扫描技术和智能切片技术。FHF-XB自动剔骨系统将禽胴体剔骨后进行切片,切片产品皮朝上并排放入两个单道输送带上,切片被Sensor-X扫描,自动校正摆放位置,将大于2mm的带骨切片分离并返回重新修正,然后再次Sensor-X扫描。这套设备优势:产品厚度一致,高产量、高品质,高出成率,占地空间小,操作简单,维护成本低。双轨型产量可达每分钟150片蝴蝶胸。
Meyn公司也在大力宣传其去骨机。
美国乔治亚州研究院的研究人员在自动去骨工艺上做了大量的研究工作。研制出“智能切割和剔骨系统”机器人。该系统由一个2轴切割机械臂和一个6轴鸡胴体固定机械臂组成。视频系统对鸡胴体进行探测,固定臂将鸡送到切割臂的位置。运用3D成像技术,将信息反馈到传感器,然后自动调整刀锋位置,精确地去除鸡胴体上的骨头。他们对鸡的形体结构进行了深入研究,基于3D分析系统,根据鸡胴体的形态特征进行统计计算分析,通过外部测量得到的数据,能够很好地匹配鸡胴体的内部结构,因此能够实现理想的切割路径,不论鸡胴体的体积大小都能够进行精准分割,同时很大程度地减少了碎骨残留在成品肉的概率。
继GTRI之后,日本Mayekawa公司也推出了去骨机器人,每小时可处理1000只鸡,相当于替代4个工人操作。
随着美国“泰森”、“嘉吉”等国际著名公司进入中国,推动了中国家禽加工业的技术进步,肉鸡屠宰加工能力已经达到13500只/h,先后引进了30条自动掏膛生产线,有3条自动分割生产线也投入了使用。国内的“艾斯克”公司也不甘示弱,也推出了自主品牌的自动掏膛生产线。在这些自动生产线中,机器人扮演着重要的角色。

刘林沂先生把整个食品产业链分成三块,一块是原材料,第二块是产品的加工,第三块是消费端。在他看来整个食品行业是在整体进步的形势中面临着变化和挑战的。

机器人在农业

4机器人应用前景
当前恶劣的全球经济环境下,很多企业对新设备的投资持谨慎态度,只有机器人行业例外,与其它行业呈现出低迷状况恰恰相反,在机器人行业,新设备的投资前景乐观,经济低迷的确放大了企业生产效率的重要性。企业兴奋的发现寻求成本最低化,机器人已经成为提高效率,减少劳动成本最快捷的途径之一。2010年美国机器人销售势头强劲,共销售13174台。2010年我国进口机器人2.34万台,同比增长130%;2011年进口机器人3.8万台,同比增长62%。预计“十二五”期间,中国市场对工业机器人的需求将有一个井喷式的发展,需求量每年将以15%~20%的速度增长。
在《肉类工业“十二五”发展规划》中,明确提出“着力提高我国肉类加工装备国产化率和整体发展水平,改变自主创新能力弱、技术装备水平低、成套性和稳定性差等现状”,“重点开发高效成套屠宰设备”。
机器人非常适合劳动密集、环境恶劣的家禽加工行业,它将大幅度提升家禽加工产品质量和工作效率,将给家禽加工这个微利行业带来新的生机。自动化设备及机器人的应用,将为我国禽肉加工企业减少1/3的土地占用面积、减少1/3的土建投资、节省50%的人员,一个大型工厂每年可以节约几百万的运行费用。
目前,ABB、FANUC、KUKA等公司的机器人,已经进入了家禽加工领域,这些机器人供应商同家禽加工企业合作,运用一系列先进技术和手段,如超声波、耐热、可视、3D、激光及生物技术,使机器人得到更加广泛的应用。
智能自动化系统在家禽加工行业是一次变革性创新,一场系统化、智能化的技术革命浪潮正席卷而来,这场发生在家禽业的变革不仅会促进家禽业的发展,更重要的是实现家禽加工业的全面进步。

全球生态变化会影响原材料的供给。比如全球变暖引发的一系列环境变化会影响作物的种植和收成;农业科技的发展如无土栽培以及机器人在农业生产领域的应用等也会影响原材料的生产方式。

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从生产环节来看,科技的发展和智能设备在企业生产中的应用使得企业能够通过大规模集中化的生产满足特定的订单式的生产需求,智能设备也能通过AI技术在生产过程中不断的了解原料和不断的强化其算法,达到最佳的生产效果。

食物的最初来源不是仓库和工厂,而是农业领域。我们首先要开始种植作物,而现在机器人可以帮助人类种植、分类和收割作物。由于人类工作人员在有效监督作物时效率低下,因此可以用无人机覆盖和监测大面积区域。

从消费端来看,由于中产阶级不断扩大,消费者对食品的要求不断提升。食物对于大多数消费者来说,并不仅只是果腹之物而已,食物的外观、味道以及营养程度等因素也成为了他们选择食品时的考量因素。

在非植物农业部门,机器人还可以改善家禽、牛肉和乳制品工厂的运作。它们可以用来喂养家禽和挤奶、收集和分拣鸡蛋,并清洁。

消费需求和技术创新带动了食品行业发展,生产效率的提高、环境变化带来的作物种植挑战以及消费者多样化的需求,昭示了整个食品行业在挑战中稳步发展的趋势。

机器人在初级食品加工

在全球化趋势下,中国食品业也需要面对国际上的竞争,其中不得不提的就是食品质量上的竞争。

宰杀家禽和机器人

中国食品安全发展趋势

目前,机器人技术还可以用在屠宰场,虽然用机器人程序来宰杀动物也很困难,因为每种动物都不一样。人类员工可以根据肉和骨头的位置准确用刀把家禽的肉切好。

从改革开放以来,我国的食品行业在人才的培养、设备及技术的引进和体系建立方面已经有快速的发展。毋庸置疑以后会有更好的技术、更好的产品涌现出来,但是总的来说中国食品行业依然还处于发展期,面临着很多风险,其中最为明显的就是食品安全的风险。

因此,在这个过程中机器人技术受到限制,因为某些任务比其他任务更容易自动化。例如,机器人在肉类加工行业中切鸡腿,但牛肉屠宰自动化的过程却相当复杂。

和西方国家不一样,中国食品种类多样、生产地域广、生产企业多,因此食品生产规范和控制的难度高,食品安全问题一直存在。近年来,由于国家管理控制加强,各种行业政策和相关法规相继出台,对食品安全生产提出了非常严格的要求,对食品安全的规范起到了强大的引导作用。

然而,牛肉加工业需要机器人,因为许多过程对人类健康是有危险的。对于这些过程,公司已开始使用机器人来提高安全水平。

另外,生产经营者责任意识的增强也帮助了食品安全问题的改善,食品生产者们意识到了产品质量的重要性并开始加强企业食品安全的管理。目前有的企业已经推出了可追溯系统,每一件出售的食品上都注明了原料信息、生产关键参数以及产地等相关信息。

自动切割和切片

“中国企业可以借鉴一些国外经验,提高生产领域的技术以减少生产环节中的不可控因素。还应该提升消费者对于食品安全的认知,共建一个有效的监督和反馈机制,这样才能全面地从生产端到消费端建立一个食品安全监管体系。”刘林沂先生在谈到提升食品质量安全时表示。

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食品分选技术在中国

在此过程中,机器人是必不可少的,因为它们能够均匀切割肉类。大多数切割和切片过程都很容易自动化。例如,自动化加工在蔬菜加工业非常有效,可以有效把蔬菜切成均匀的形状。此外,鱼类切割行业也广泛使用机器人来切割,和挑除原始产品中的骨头。

“中国食品行业的生产企业和从业人员对于先进的生产理念和技术的理解和接受程度是很高的,目前很多企业已经能够看到自动化分选在提高食品质量和生产效率上发挥的作用。”刘林沂先生在谈到食品分选行业时指出,行业的整体发展是积极向好的。

但是,当涉及复杂的切割和切片过程时,人类员工更可靠,许多公司更愿意维持传统的模式。例如,机器人不能用来挑选和放置水果和蔬菜,因为它们的形状和大小不同,只有人类工作人员才能准确处理它们。

其中,五大市场机会促动着食品分选技术的不断发展:

然而,市场已经努力创造可以处理精致食品的机器人,因此,自动化很快也将覆盖这一领域。

  1. 中产阶级的扩大使得食品企业面临着更高的食品质量要求。

机器人在二级食品加工

2. 城市化进程使得更多人从农村转移到城市,每年消费的预包装食品数量不断提升,对于食品企业来说引入分选设备能够满足不断扩大的市场需求。

机器人整理产品

3. 消费者的线上购物趋势明显,价格的透明和消费的透明,使得更多商家会注重品质来应对激烈的竞争。

公司正在使用高速机器人在不同的生产阶段移动产品。这些技术非常有效,因为所有产品都有相同的形状和尺寸,机器人可以轻松处理统一规格的产品。

4. 在现行政策下,企业雇佣人工成本变高,会倾向于引入机械设备来代替人工以降低成本。

机器人装饰产品

5. 由于食品行业的集中度不断提升,企业的自动化水平要求随之提高,就会有引入分选设备的需求。

机器人能够执行创造性任务,而且成果也让人印象深刻。在装饰产品过程中,使用机器人手臂可以像3D打印机一样在蛋糕上打造模型。装饰看起来很完美,而且可以保持多个产品装饰相同。

凭借在食品分选领域的丰富经验,陶朗看到了食品企业的需求和市场的机遇,将国外先进的食品分选技术带入了中国。陶朗领先的相机技术、激光技术、生物指纹技术和X光技术等使得陶朗在食品分选领域成为了一家技术领先的公司。除了提高产品纯度、剔除杂质和剔除肉眼无法识别的含毒素的产品以外,陶朗还可以帮助客户将食品分级,以适应不同终端需求,最大限度地减少原料损失。

切蛋糕也可以用机器人来完成,因为它们可以将产品切割成复杂的形状。专门从事装饰产品的公司也在不断更新所出售的工业机器人。

刘林沂先生在提到陶朗近年在中国的发展时举了一个典型的客户案例:中国人爱吃带壳坚果,但是由于果仁被果壳包裹着,果仁的质量检验是个难题。过去,中国的食品企业采用传统的水浮方式对核桃进行分选,即将核桃放到一个水池里,剔除浮起来的密度较低的未成熟的核桃,然后将沉到水底的核桃烘干再进行销售。这样的分选方式对于企业来说是一个费时费力的过程,分选效果也不能保证。意识到企业的生产痛点后,陶朗为这类客户提供了X光分选的解决方案,通过穿透果壳判断果仁的萎缩程度,剔除不合格的“坏果”。这项技术革新让行业发生了翻天覆地的变化,提高了企业生产效率的同时,也让消费者能够吃到质量更有保证的食品。

机器人制作比萨饼

“陶朗的设备拥有行业顶尖的技术,因此过去也聚焦于高端市场。目前从市场反馈来看,其他市场的客户需求越来越多,其个性化分选的需求也会越来越大。因此陶朗也计划针对这些市场来开发更好的设备来满足中国市场未来的发展需求。”刘林沂先生指出了未来陶朗的发展方向,并表示陶朗将致力于不断加大其在传统优势领域的推广力度。针对新兴领域,陶朗希望以行业领先的技术为依托,结合中国的实际需求,开发一些针对中国食品企业的特殊应用。在客户服务方面,陶朗将推出客户关怀计划来提高客户满意度,帮助客户提升现有设备的使用效率,提升连续运行时间。

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关于陶朗分选食品业务

西方人日常必备比萨饼,而谈到做比萨饼,人们更欣赏手工制作的成品。而现在许多披萨制造商担心他们的客户不再喜欢,因为他们打算开始用机器人来完成,把一些制作过程自动化。

陶朗集团食品业务为全球食品行业提供光学分选、品质分级、蒸汽去皮和过程分析等全方位的采摘后加工处理方案,至今已在全球安装了8000多台设备。依托领先的技术优势和全球广泛的行业经验,陶朗致力于通过技术创新帮助客户提升产线效率、产品品质和经营效益,并确保从农场到餐桌无缝隙的食品安全链。为此,陶朗在全球各大洲建立了区域总部、制造中心和办事处,遍布欧洲、美国、拉丁美洲、亚洲、非洲和大洋洲。

但是,机器人已经有了新的发展,工作人员可以通过编程增加人性化功能。机器人与人类工作人员一起配合工作,因为它们让整个过程更加有效率。

陶朗集团于1972年成立于挪威,成立之初,集团的主要业务是设计、生产和销售饮料瓶自动回收机。如今,陶朗领先的技术和先进的回收、分选系统,广泛应用于食品、回收和矿产行业,能够优化资源利用率,减少资源浪费,推动循环经济。

机器人改善食品安全

目前,陶朗集团在全球有4,000多名员工,业务活动遍布全球80多个国家和地区,全球装机量超过100,000台。2018年,陶朗的营业收入约为86亿挪威克朗。陶朗集团于挪威奥斯陆证交所上市。

机器人可以清洁和净化公司正在使用的食品生产区域。统计数据显示,每年约有5000万美国人因食物中毒而住院治疗。每年约有3 000人因食源性疾病而死亡。

机器人可以降低污染风险,一旦出现食品污染事件可能会让食品公司损失几百万美元。所以公司必须对每件机器进行适当的清洁,避免污染。最新型号的机器人可以定期彻底冲洗,来改善食品安全。

机器人包装产品

食品行业中约有50%的机器人可以包装产品和装货。这些机器人不仅比人类更有效执行任务,而且还能够完成对人类来说太难的任务。

在对人类危险的环境中,机器人可以装载和卸载托盘、包裹和纸箱。食品行业的公司认为这些机器很有用,它们可以节省时间和成本。机器人还能够满足高端要求,许多客户要求完美,只有机器人才能实现。

在食品领域使用机器人不仅可以保护人类工人免受伤害,而且还可以提高整体产量。

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