機(jī)器人將助力口罩智能化生產(chǎn)

2020年2月23日，在統(tǒng)籌推進(jìn)新冠肺炎疫情防控和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展工作部署會(huì)議上。中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平出席會(huì)議并發(fā)表重要講話。

他強(qiáng)調(diào)，疫情對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。 “一些傳統(tǒng)行業(yè)受沖擊較大，而智能制造、無(wú)人配送、在線消費(fèi)、醫(yī)療健康等新興產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出強(qiáng)大成長(zhǎng)潛力。要以此為契機(jī)，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，培育壯大新興產(chǎn)業(yè)?！绷?xí)主席說(shuō)。?

以機(jī)器人為代表的智能制造企業(yè)，如何把握機(jī)遇？這個(gè)課題首先被放在了口罩生產(chǎn)的智能化提升上，盡管目前很多口罩生產(chǎn)廠商正疲于應(yīng)付突然暴漲的需求，并未沉下心思升級(jí)設(shè)備，但疫情的“后遺癥”或許會(huì)為機(jī)器人的進(jìn)入打開(kāi)一個(gè)缺口。?

“口罩生產(chǎn)還是以半自動(dòng)化為主”

“一罩難求”愈發(fā)嚴(yán)峻之后，在政府的主導(dǎo)下，各企業(yè)迅速行動(dòng)起來(lái)：手工縫制口罩、用縫紉機(jī)縫制口罩、汽車(chē)流水線改造生產(chǎn)口罩等。

有媒體報(bào)道，內(nèi)蒙古鄂爾多斯集團(tuán)，在沒(méi)有口罩生產(chǎn)線的情況下，調(diào)用幾十名熟練的機(jī)縫工一個(gè)個(gè)地生產(chǎn)，并把生產(chǎn)出來(lái)的防護(hù)口罩、防護(hù)服交給防控指揮部消毒、調(diào)配。?

比這種因?yàn)椤摆s鴨子上架”而被迫采用原始生產(chǎn)方式更高級(jí)一點(diǎn)的是，擁有口罩生產(chǎn)線的傳統(tǒng)口罩廠商，而口罩生產(chǎn)線又分為半自動(dòng)化產(chǎn)線和全自動(dòng)化產(chǎn)線。

有業(yè)內(nèi)人士表示，口罩行業(yè)此前的自動(dòng)化水平其實(shí)不高，不要說(shuō)全自動(dòng)化口罩機(jī)，其實(shí)很多口罩廠之前用的都是半自動(dòng)化的設(shè)備，裁片和焊耳帶都是分開(kāi)的，基本上靠人工來(lái)串聯(lián)，即使用自動(dòng)化口罩機(jī)，也是人工在后面收集口罩，然后再進(jìn)行包裝，有的是用整包機(jī)包裝，有的是直接買(mǎi)成品的袋子往里套。

“口罩行業(yè)有完整的自動(dòng)化解決方案，但我們?yōu)闃I(yè)內(nèi)集成商制定口罩機(jī)運(yùn)控方案的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，他們的生產(chǎn)能力參差不齊，半自動(dòng)設(shè)備的產(chǎn)能也有較大差異。”眾為興市場(chǎng)總監(jiān)王亮說(shuō)。?

一位口罩生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，他的工廠是半自動(dòng)化機(jī)器作業(yè)，口罩生產(chǎn)線共兩組，每天能生產(chǎn)15萬(wàn)只口罩。 而全自動(dòng)生產(chǎn)從無(wú)紡布進(jìn)布口開(kāi)始，多層疊加、壓實(shí)、分揀、口罩上袋、貼標(biāo)，最后成品輸出，大概是1秒1個(gè)口罩，或者2秒3個(gè)口罩。

目前最為緊缺的N95口罩，因?yàn)槠洳馁|(zhì)柔軟，又是半圓形結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的上下料搬運(yùn)。普通醫(yī)用口罩或是防護(hù)服，也大量采用各種無(wú)紡布材質(zhì)，透氣、柔軟的特性，使得自動(dòng)化分層、搬運(yùn)成為行業(yè)難點(diǎn)，也制約了生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平。?

疫情下被放大的人工問(wèn)題

限制口罩生產(chǎn)產(chǎn)能的因素除了設(shè)備之外，還有人工，而人工這一限制因素在疫情的催化下被放大。

事實(shí)上，跟3C行業(yè)組裝產(chǎn)線相比較，口罩生產(chǎn)線的人工算是比較少的，如果不是疫情，大家可能不會(huì)意識(shí)到人工的制約因素如此之大。?

據(jù)悉，朝美日化以3倍工資請(qǐng)員工返廠，僅除夕當(dāng)日休息半天，工人平均的休息時(shí)間最多只有4個(gè)小時(shí)；而在正月初二復(fù)工的仙桃漢克防護(hù)用品公司以五倍工資勸當(dāng)?shù)毓と嘶貜S，勸工人上班，還需要解決他們的后顧之憂，對(duì)廠區(qū)進(jìn)行消毒、讓工人穿上防護(hù)服。?

前段時(shí)間，即便是提高工資，還是缺人。“為防控疫情需要隔離，很多回村的工人都出不來(lái)，出來(lái)的到工廠又進(jìn)不去，大大影響了產(chǎn)線效率?！庇锌谡稚a(chǎn)廠商吐槽。

此前，36氪發(fā)表了一篇名為《一個(gè)口罩廠商的自述：一直在想辦法挺下去》的文章，文章中，中環(huán)力諾創(chuàng)始人龔興錄提到，“我們合作的工廠用的都是次先進(jìn)的機(jī)器，工人需求量很大。一天生產(chǎn)200萬(wàn)片醫(yī)用平面口罩和6萬(wàn)個(gè)KN95折疊口罩，大概需要500多個(gè)工人?！?

龔興錄還提到，一次性平面口罩對(duì)工人需求不大，只要設(shè)好機(jī)器，一下子就出來(lái)了，直接打包就OK了。KN95是折疊的，要求密合性，鼻梁條和里邊的鼻梁墊都需要人粘上去。 在人員緊缺的情況下，黨員干部、餐飲員工、二胎寶媽、休假白領(lǐng)等都不得不進(jìn)入了口罩生產(chǎn)車(chē)間。?

“現(xiàn)在口罩急缺，口罩廠需要包裝工，我們義不容辭頂上！”1月29日，金華市金東區(qū)孝順鎮(zhèn)的金華美鑫防護(hù)用品有限公司車(chē)間里，45歲的黨員志愿者莊志洪對(duì)采訪他的記者說(shuō)。在他所在的車(chē)間，還有10多位志愿者也在爭(zhēng)分奪秒趕工。

業(yè)內(nèi)人士提出，目前口罩產(chǎn)線提高效率的方式，就是增加流水線機(jī)器，機(jī)器越多，生產(chǎn)越快，一個(gè)車(chē)間只需要幾個(gè)工人就可以看住了。?

目前全自動(dòng)化的口罩產(chǎn)線還是需要部分人工，主要是后段包裝部分，分組進(jìn)行小包裝，然后多個(gè)小包裝入大箱，準(zhǔn)備運(yùn)輸，而這部分人工其實(shí)都可以用機(jī)器人替代。?

機(jī)器人在口罩產(chǎn)線中

在這次跨界生產(chǎn)口罩的大軍中，車(chē)企反應(yīng)迅速，在極短的時(shí)間內(nèi)搭建起了口罩生產(chǎn)線，除了擁有潔凈要求達(dá)標(biāo)的車(chē)間之外，更得益于機(jī)器人的應(yīng)用，因?yàn)闄C(jī)器人在柔性生產(chǎn)中具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。?

有知情人士指出，現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)車(chē)企，已經(jīng)開(kāi)始使用機(jī)器人制造，大量的自動(dòng)化裝備充斥著整個(gè)車(chē)間，只要迅速的采購(gòu)生產(chǎn)口罩的設(shè)備，略微更改一下智能程序，批量生產(chǎn)就沒(méi)有問(wèn)題。比如陜西晉城的一家車(chē)企只用了48小時(shí)就完成了談判、落地、生產(chǎn)兩條醫(yī)用口罩生產(chǎn)線，效率可見(jiàn)一斑。

口罩自動(dòng)化生產(chǎn)的主要工藝流程分為：耳帶自動(dòng)入料、超聲波耳帶熔接、無(wú)紡布邊帶入料及包邊、超聲波邊帶熔接、邊帶切斷、成品輸出、計(jì)數(shù)、堆疊、輸送帶裝置送出。

目前機(jī)器人在口罩生產(chǎn)中雖然有應(yīng)用，但量還比較少。這從另外一個(gè)角度也表明，機(jī)器人在口罩生產(chǎn)中的應(yīng)用還是有機(jī)會(huì)的。

在給口罩生產(chǎn)廠商提供產(chǎn)線自動(dòng)化完整的運(yùn)控解決方案的同時(shí)，埃斯頓還提供了口罩生產(chǎn)中對(duì)口罩的抓取、裝盒裝箱等需求。

其中，口罩的高速抓取，可根據(jù)節(jié)拍選擇六軸迷你機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人或者高速運(yùn)控機(jī)構(gòu)模組，搭配英國(guó)TRIO運(yùn)動(dòng)控制器和埃斯頓伺服；口罩高速裝盒可將成品口罩進(jìn)行高速裝盒處理，大量節(jié)省人工在裝盒時(shí)間，可根據(jù)節(jié)拍選擇水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人或者并聯(lián)機(jī)器人；裝箱應(yīng)用采用埃斯頓六軸迷你機(jī)器人，滿足快速裝箱的需求。

在翼菲自動(dòng)化自主研發(fā)、設(shè)計(jì)的口罩智能化包裝系統(tǒng)高效解決方案中，以高速并聯(lián)機(jī)器人為核心，結(jié)合傳送帶跟蹤技術(shù)以及視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，單套系統(tǒng)可代替人工4-6人，生產(chǎn)效率提高一倍以上，可24小時(shí)不間斷作業(yè)，較大程度緩解人工緊缺的問(wèn)題。

在匯通自動(dòng)化口罩生產(chǎn)車(chē)間，華盛控的并聯(lián)機(jī)器人也發(fā)揮了巨大的作用。相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在抓取過(guò)程中，如果是人工操作的話，2個(gè)人同時(shí)操作，一分鐘也只能抓取產(chǎn)品60片左右，但是通過(guò)并聯(lián)機(jī)器人，每分鐘可以抓取100片左右，而且全部工序下來(lái)可以節(jié)省8-10名勞動(dòng)力，不僅大大節(jié)約了勞動(dòng)力，還提高了效率。?

除此之外，還有眾為興依托于醫(yī)療行業(yè)所積累的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，利用眾為興SCARA機(jī)器人，配合眾為興控制器+伺服來(lái)完成分揀、碼垛等工藝。?

機(jī)器人不僅僅可以應(yīng)用在口罩生產(chǎn)線上，還可以應(yīng)用在口罩原材料產(chǎn)線中。?

湖北仙桃是全國(guó)重要的無(wú)紡布生產(chǎn)基地。自1月21日起，仙桃恒天嘉華非織造公司就借助發(fā)那科10臺(tái)碼垛機(jī)器人24小時(shí)在口罩生產(chǎn)流水線上的引導(dǎo)、定位、識(shí)別和自動(dòng)化生產(chǎn)線集成應(yīng)用的性能優(yōu)勢(shì)，提高制造速度、加大無(wú)紡布產(chǎn)量。

在佛山南海九江口罩無(wú)紡布廠，發(fā)那科機(jī)器人口罩生產(chǎn)線也全力開(kāi)工生產(chǎn)。該廠主要生產(chǎn)口罩和防護(hù)服原材料等，從1月22日起，10臺(tái)上海發(fā)那科碼垛機(jī)器人沒(méi)有待工過(guò)。?

機(jī)器人生產(chǎn)表現(xiàn)出了非常大的優(yōu)勢(shì)，據(jù)悉，40余名工人一天就可生產(chǎn)80噸無(wú)紡布，預(yù)計(jì)可制作40萬(wàn)件防護(hù)服、100萬(wàn)只普通醫(yī)用外科口罩或30萬(wàn)至50萬(wàn)只N95口罩。?

“現(xiàn)在我們了解到的機(jī)器人在口罩生產(chǎn)中的應(yīng)用還是在后道包裝環(huán)節(jié)，比如從口罩機(jī)上下來(lái)的口罩放在傳送帶上用并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行抓取，因?yàn)楝F(xiàn)在一拖二的平面口罩機(jī)的速度大概是一分鐘100個(gè)左右，一包一個(gè)包裝的話，只有并聯(lián)機(jī)器人的速度能夠滿足產(chǎn)線需求。所以我們推的后道包裝是采用并聯(lián)機(jī)器人的方案?！币矸谱詣?dòng)化總經(jīng)理張賽說(shuō)：“包裝后面還有裝箱和碼垛的環(huán)節(jié)，這兩個(gè)環(huán)節(jié)既可以用并聯(lián)機(jī)器人也可以用串聯(lián)機(jī)器人?！?

在眾為興的方案中，王亮提到，機(jī)器人主要應(yīng)用于半自動(dòng)口罩生產(chǎn)線銜接部分，目前該方案已經(jīng)應(yīng)用到客戶產(chǎn)線中，正在緊急調(diào)試中。在抓取方案中，用并聯(lián)機(jī)器人還是SCARA，主要基于速度的考量。

張賽指出，因?yàn)镾CARA速度比并聯(lián)機(jī)器人稍微慢點(diǎn)，所以如果是一拖二的口罩機(jī)，一個(gè)包裝包一個(gè)的話，SCARA就跟不上節(jié)拍，但是SCARA可以應(yīng)用在一個(gè)包裝袋包多個(gè)的方案中，比如一個(gè)包裝帶包5個(gè)或者10個(gè)，甚至50個(gè)。?

從口罩的類(lèi)型來(lái)看，立體口罩和平面口罩因?yàn)橄铝系姆绞讲灰粯樱跈C(jī)器人應(yīng)用的抓取方案中，也有一些區(qū)別：平面口罩是平著下來(lái)的，這樣便于機(jī)器人抓取，而立體口罩的下料是豎著下來(lái)的，還需要配合轉(zhuǎn)料機(jī)構(gòu)將口罩放平；此外，平面口罩和立體口罩的抓取的方式也不太一樣。

除了并聯(lián)機(jī)器人和SCARA的抓取方案之外，針對(duì)N95口罩的柔性抓取搬運(yùn)，重慶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合遨博協(xié)作機(jī)器人和生態(tài)合作伙伴柔觸機(jī)器人，擁有完整而成熟的應(yīng)用場(chǎng)景解決方案，可以為此類(lèi)產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)方案。?

而在阿童木機(jī)器人的抓取方案中，機(jī)器人抓取口罩入包裝機(jī)，可以靈活設(shè)計(jì)抓手，可以單抓和多抓，具體選用哪種模式，則根據(jù)包裝機(jī)產(chǎn)能及放置要求做選擇，而且末端抓手可以根據(jù)產(chǎn)品靈活調(diào)整，更加柔性化的配合產(chǎn)線。?

口罩生產(chǎn)百億市場(chǎng)

分析師認(rèn)為，“口罩行業(yè)規(guī)模增速提升，醫(yī)用口罩增速高于行業(yè)整體。2019年我國(guó)口罩行業(yè)整體產(chǎn)值達(dá)到102億元，同比增長(zhǎng)12.6%，其中醫(yī)用口罩產(chǎn)值55億元，同比增長(zhǎng)15.5%。受新冠肺炎疫情影響，2020年行業(yè)增速有望大幅提升?！?

不過(guò)不得不面對(duì)的一個(gè)事實(shí)是：口罩行業(yè)長(zhǎng)期都是薄利，代工企業(yè)利潤(rùn)更薄。江蘇省江陰某口罩工廠曾對(duì)外表示，工廠一年給日本代工口罩3億只，每只出廠價(jià)兩分錢(qián)，每只賺不到五厘錢(qián)。?

也有業(yè)內(nèi)人士提出，N95等高端口罩溢價(jià)空間較大，利潤(rùn)也就比一般的口罩高很多，有些甚至可以達(dá)到70%的利潤(rùn)，而一般口罩利潤(rùn)也就在30%左右。?

而在此之前，KN95等高端口罩市場(chǎng)被3M和霍尼韋爾等海外巨頭占據(jù)。一位長(zhǎng)期浸染于自動(dòng)化行業(yè)的撰稿人認(rèn)為，口罩產(chǎn)業(yè)，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)在低成本和產(chǎn)能，口罩背后是材料的競(jìng)爭(zhēng)，也是裝備的競(jìng)爭(zhēng)。?

這次疫情對(duì)口罩的需求巨大，這給國(guó)產(chǎn)口罩行業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇，未來(lái)高端口罩國(guó)產(chǎn)品牌可能會(huì)逐漸崛起。然而國(guó)產(chǎn)口罩品牌的崛起勢(shì)必要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，其中，智能裝備會(huì)是一個(gè)方向。不僅僅是用于口罩生產(chǎn)線，事實(shí)上，智能裝備本身也可以成為口罩生產(chǎn)企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)多元化方向。?

近期投入口罩自動(dòng)化產(chǎn)線的河南創(chuàng)景科技有限公司總經(jīng)理董清永在接受高工機(jī)器人的采訪時(shí)表示，雖然之前沒(méi)有用過(guò)機(jī)器人，但是能省人工的話肯定會(huì)考慮投入的，畢竟除了口罩產(chǎn)線之外，他們還涉足各種醫(yī)藥產(chǎn)品，機(jī)器人更換夾爪之后還可以應(yīng)用在其它醫(yī)藥產(chǎn)品的產(chǎn)線中。?

有一個(gè)細(xì)節(jié)需要注意：早在2018年1月，3M公司研磨產(chǎn)品事業(yè)部亞太地區(qū)總監(jiān)Carl Doeksen在參觀了庫(kù)柏特機(jī)器人高速柔性抓取解決方案CGrasp時(shí)就談到了物流分揀機(jī)器人的潛在市場(chǎng)。?

事實(shí)上，3M對(duì)機(jī)器人的關(guān)注遠(yuǎn)不止這一點(diǎn)。2016年，3M成立了中國(guó)首個(gè)專(zhuān)業(yè)的機(jī)器人研磨實(shí)驗(yàn)室，去年，3M還在上海成立了機(jī)器人研發(fā)中心，致力于幫助機(jī)器人打磨行業(yè)中的合作伙伴以及終端客戶實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化打磨。?

另一家口罩生產(chǎn)巨頭霍尼韋爾與機(jī)器人的關(guān)系就更無(wú)需遑論了，口罩是霍尼韋爾工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一款“副產(chǎn)品”。去年10月，霍尼韋爾宣布成立了霍尼韋爾機(jī)器人技術(shù)有限公司。?

機(jī)器人能否短期內(nèi)在口罩生產(chǎn)中大量普及目前還不可預(yù)見(jiàn)，畢竟疫情過(guò)去后，回歸到正常軌道的口罩生產(chǎn)商們能有多大的欲望變革還不得而知，但可以預(yù)見(jiàn)的是，這次疫情過(guò)后，機(jī)器人企業(yè)要敲開(kāi)口罩廠商的大門(mén)，會(huì)比之前容易很多。