張 寧

（吉林省艾斯克機(jī)電集團(tuán)有限公司 吉林 四平 136000）

《中國(guó)青年報(bào)》的一篇文章評(píng)論：國(guó)際金融危機(jī)爆發(fā)之后，發(fā)達(dá)國(guó)家掀起了“新工業(yè)革命”熱潮，開(kāi)始從“去工業(yè)化”向“再工業(yè)化”轉(zhuǎn)變。“再工業(yè)化”有人稱(chēng)之為 “機(jī)器人革命”，就是用機(jī)器人替代人。美歐力圖重新拿回那些“低利潤(rùn)環(huán)節(jié)的制造業(yè)”，并通過(guò)政治、經(jīng)濟(jì)、外交、軍事、貿(mào)易等手段的綜合運(yùn)用，打組合拳，搶占國(guó)際市場(chǎng)。美歐的“再工業(yè)化”以及智能機(jī)器人的應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)出信號(hào)，新一輪科技革命正處于大爆發(fā)的前夜[1]。

目前，機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車(chē)制造行業(yè)[1]，正逐步向其它行業(yè)滲透，如服裝行業(yè)，包裝行業(yè)[2]，豬肉加工項(xiàng)目[3]等。家禽加工屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，目前，整個(gè)家禽業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了“微利”時(shí)代[4]，員工費(fèi)用是對(duì)總體生產(chǎn)成本影響最大的因素之一[5，6]，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在肉雞屠宰加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已經(jīng)應(yīng)用了機(jī)器人智能化系統(tǒng)[7，8，9]，我國(guó)的家禽加工業(yè)也將掀起“再工業(yè)化”以及應(yīng)用智能機(jī)器人的熱潮。

1 家禽加工工藝

家禽屠宰加工是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到種禽、孵化、飼養(yǎng)、環(huán)保等諸多方面，運(yùn)轉(zhuǎn)鏈條長(zhǎng)，各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)度高，一環(huán)扣一環(huán)，一個(gè)環(huán)節(jié)的變化將對(duì)后續(xù)的環(huán)節(jié)產(chǎn)生很大影響[10]。

家禽屠宰加工工藝初步分為：活禽卸載、宰殺瀝血、浸燙脫毛、掏膛、內(nèi)臟及副產(chǎn)品加工、預(yù)冷、分割、包裝、速凍、換裝、冷藏等工藝區(qū)段[11]。

2 應(yīng)用機(jī)器人的必要性

2.1 減少基礎(chǔ)設(shè)施投入

由于家禽加工屬于操作技巧性行業(yè)，雇傭員工多，培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)。為了保障大量員工的正常工作，企業(yè)需要提供良好的基礎(chǔ)設(shè)施，包括車(chē)間的生活區(qū)、員工宿舍、食堂、娛樂(lè)場(chǎng)所、交通工具等。這些設(shè)施必須依照法規(guī)進(jìn)行布局和設(shè)計(jì)，輔助工程項(xiàng)目增加，占地面積增大，往往總體工程項(xiàng)目需要幾年才能達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模[5，6，11]。應(yīng)用機(jī)器人將大大減少員工數(shù)量，縮短工程項(xiàng)目建設(shè)周期和投資回收期，相應(yīng)減少了投資費(fèi)用。

2.2 員工安全有保障

在家禽加工車(chē)間內(nèi)，輸送設(shè)備遍布于每一個(gè)工段[11]，輸送設(shè)備將操作人員分割在各個(gè)工作區(qū)，由于人多，遇有火災(zāi)等緊急情況時(shí)，撤離困難，每年都有人員傷亡的事件發(fā)生。采用機(jī)器人，車(chē)間人員減少，人流、物流通暢，有助于人員迅速撤離。

家禽加工的工人，刀不離手，疲勞工作容易發(fā)生自傷情況，時(shí)刻危及員工安全。手工操作變成機(jī)械操作，工人只需要進(jìn)行一些輔助性工作，實(shí)現(xiàn)人機(jī)良好配合，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)系數(shù)；同時(shí)，自動(dòng)化設(shè)備的采用，對(duì)于改善加工車(chē)間環(huán)境也有顯著效果，能夠有效保護(hù)勞動(dòng)者的健康不受環(huán)境的影響[12]。

2.2 提高食品安全性

大量的勞務(wù)人員來(lái)自于不同地區(qū)，多數(shù)來(lái)自于落后地區(qū)，甚至來(lái)自于落后國(guó)家。人員流動(dòng)性大，健康狀況復(fù)雜，健康檢查控制困難。

員工遍布于各個(gè)工區(qū)，每天進(jìn)入車(chē)間時(shí)需要消毒，工作時(shí)需要定時(shí)消毒和衛(wèi)生清理，去衛(wèi)生間后需要消毒，員工的服裝、鞋帽都需要清洗和消毒，這些不但影響工作，而且使危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SSOP）控制難度加大[9，13]。

應(yīng)用機(jī)器人將上述控制變?yōu)楹?jiǎn)單，可以將生產(chǎn)車(chē)間的溫度降至更低，提高食品安全性。

2.3 機(jī)器人更適合惡劣環(huán)境

家禽加工車(chē)間，勞動(dòng)環(huán)境差，溫度低，濕度大，對(duì)工人的要求嚴(yán)格[5，6]：

⑴站立作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；

⑵對(duì)噪音不能太敏感；

⑶不能有幽閉恐懼癥；

⑷對(duì)人工光照不能太敏感；

⑸不能暈血，能接受處理羽毛、脂肪、膽汁和糞便的工作；

⑹能接受地面濕滑、地板可能殘留油脂和血液的工作環(huán)境；

⑺能熟練使用剪刀、刀子和研磨工具等。

在條件惡劣的環(huán)境中，工人工作時(shí)會(huì)感到不適和倦怠，這將影響他們的工作效率，降低每位工人在單位時(shí)間內(nèi)的加工數(shù)量。解決辦法是確保工作區(qū)域的所有方面都考慮周全，包括高度、照明、噪音和污染[5，6]。應(yīng)用機(jī)器人，只需考慮局部人員操作位置，使工藝設(shè)備布局更加合理流暢，更重要的是解決了招工難問(wèn)題。

2.4 降低運(yùn)行成本

按照國(guó)家法律，必須保障員工的福利和公民權(quán)利。這需要為員工支付大筆費(fèi)用，這些費(fèi)用包括：⑴工資、保險(xiǎn)、培訓(xùn)費(fèi)和輔助時(shí)間消耗的損失費(fèi)等；⑵每年消耗的操作器具：如刀具，砧板等工具；⑶勞動(dòng)保護(hù)：比如防護(hù)眼鏡、面罩、帽子、靴子和圍裙等；⑷配套設(shè)施的用水、燃料和管理人員費(fèi)用等；⑸為了保障員工的工作熱情，除了為他們提供必須的物質(zhì)條件之外，還要滿足他們的精神需要，如進(jìn)行一系列的宣傳活動(dòng)和文化活動(dòng)[5，6]。

采用自動(dòng)化設(shè)備能夠?qū)趧?dòng)力縮減至原先的一半左右，大大降低了勞動(dòng)成本的支出。以一個(gè)1 萬(wàn)只/小時(shí)的肉雞加工廠為例，員工從1300名可以減少至400名，同時(shí)，占地面積、土建投資等費(fèi)用也能得到有效縮減[12]。

2.5 減少“自動(dòng)化孤島”

由于受工藝、技術(shù)、設(shè)備等諸多因素的影響，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，各區(qū)段設(shè)備之間銜接不順暢，存在不同程度的 “自動(dòng)化孤島”問(wèn)題，自動(dòng)化設(shè)備僅僅是在局部提高了生產(chǎn)效率，而不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的全程自動(dòng)化，如果在這些節(jié)點(diǎn)應(yīng)用機(jī)器人，將改善家禽加工的“自動(dòng)化孤島”問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)各區(qū)段流水線之間的信息化傳遞[4，12，14]。

3 機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例

機(jī)器人在家禽加工方面的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已經(jīng)得到應(yīng)用。荷蘭的Stork 公司、Meyn 公司和丹麥的Linco 等公司在家禽加工方面都具有先進(jìn)的技術(shù)[12]。

幾年前，美國(guó)喬治亞州立大學(xué)和農(nóng)業(yè)研究服務(wù)署的研究組，以及Vendee Concept公司的研究人員，在活雞傳輸、肉品分份、包裝裝載、清洗等方面進(jìn)行了一系列研究，取得了可喜成果。他們采用計(jì)算機(jī)可視、智能抓取、自動(dòng)懸掛等先進(jìn)技術(shù)，大大提高了生產(chǎn)效率，并且改善了產(chǎn)品質(zhì)量。其中Delta Calibra robot分份機(jī)，分份數(shù)量可以達(dá)到每分鐘110 份[4，15]。

近幾年，美國(guó)的禽肉加工企業(yè)在設(shè)備方面加大了投資力度，特別在分割加工設(shè)備上的投資尤為明顯，希望通過(guò)設(shè)備投入提高生產(chǎn)效率，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加更多的效益。如Yield Plus 公司的自動(dòng)化計(jì)量和分配系統(tǒng)， Rapid HQ 公司的自動(dòng)胸骨剔除機(jī)，使生產(chǎn)工人操作更容易，生產(chǎn)效率更高[14]。

目前，機(jī)器人開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)集中在智能剔骨方面。

Stork 公司廣泛宣傳其FHF-XB /Sensor-X 智能切片解決方案。這套系統(tǒng)采用了X 光掃描技術(shù)和智能切片技術(shù)。FHF-XB 自動(dòng)剔骨系統(tǒng)將禽胴體剔骨后進(jìn)行切片，切片產(chǎn)品皮朝上并排放入兩個(gè)單道輸送帶上，切片被Sensor-X掃描，自動(dòng)校正擺放位置，將大于2mm 的帶骨切片分離并返回重新修正，然后再次Sensor-X掃描。這套設(shè)備優(yōu)勢(shì)：產(chǎn)品厚度一致，高產(chǎn)量、高品質(zhì)，高出成率，占地空間小，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。雙軌型產(chǎn)量可達(dá)每分鐘150 片蝴蝶胸[16，17]。

Meyn 公司也在大力宣傳其去骨機(jī)[18]。

美國(guó)喬治亞州研究院(GTRI)的研究人員在自動(dòng)去骨工藝上做了大量的研究工作。研制出“智能切割和剔骨系統(tǒng)”機(jī)器人。該系統(tǒng)由一個(gè)2 軸切割機(jī)械臂和一個(gè)6 軸雞胴體固定機(jī)械臂組成。視頻系統(tǒng)對(duì)雞胴體進(jìn)行探測(cè)，固定臂將雞送到切割臂的位置。運(yùn)用3D 成像技術(shù)，將信息反饋到傳感器，然后自動(dòng)調(diào)整刀鋒位置，精確地去除雞胴體上的骨頭。他們對(duì)雞的形體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，基于3D 分析系統(tǒng)，根據(jù)雞胴體的形態(tài)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，通過(guò)外部測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，能夠很好地匹配雞胴體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)理想的切割路徑，不論雞胴體的體積大小都能夠進(jìn)行精準(zhǔn)分割，同時(shí)很大程度地減少了碎骨殘留在成品肉的概率[19]。

繼GTRI 之后，日本Maye kawa 公司也推出了去骨機(jī)器人，每小時(shí)可處理1000 只雞，相當(dāng)于替代4 個(gè)工人操作[19]。

隨著美國(guó)“泰森”、“嘉吉”等國(guó)際著名公司進(jìn)入中國(guó)，推動(dòng)了中國(guó)家禽加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，肉雞屠宰加工能力已經(jīng)達(dá)到13500只/h，先后引進(jìn)了30條自動(dòng)掏膛生產(chǎn)線，有3 條自動(dòng)分割生產(chǎn)線也投入了使用。國(guó)內(nèi)的“艾斯克”公司也不甘示弱，也推出了自主品牌的自動(dòng)掏膛生產(chǎn)線。在這些自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)器人扮演著重要的角色。

4 機(jī)器人應(yīng)用前景

當(dāng)前惡劣的全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，很多企業(yè)對(duì)新設(shè)備的投資持謹(jǐn)慎態(tài)度，只有機(jī)器人行業(yè)例外，與其它行業(yè)呈現(xiàn)出低迷狀況恰恰相反，在機(jī)器人行業(yè)，新設(shè)備的投資前景樂(lè)觀，經(jīng)濟(jì)低迷的確放大了企業(yè)生產(chǎn)效率的重要性。企業(yè)興奮的發(fā)現(xiàn)尋求成本最低化，機(jī)器人已經(jīng)成為提高效率，減少勞動(dòng)成本最快捷的途徑之一[20]。2010 年美國(guó)機(jī)器人銷(xiāo)售勢(shì)頭強(qiáng)勁，共銷(xiāo)售13174 臺(tái)[21]。2010 年我國(guó)進(jìn)口機(jī)器人2.34 萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)130%；2011 年進(jìn)口機(jī)器人3.8 萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)62%。預(yù)計(jì)“十二五”期間，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求將有一個(gè)井噴式的發(fā)展，需求量每年將以15%~20%的速度增長(zhǎng)[1]。

在《肉類(lèi)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，明確提出 “著力提高我國(guó)肉類(lèi)加工裝備國(guó)產(chǎn)化率和整體發(fā)展水平，改變自主創(chuàng)新能力弱、技術(shù)裝備水平低、成套性和穩(wěn)定性差等現(xiàn)狀”，“重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高效成套屠宰設(shè)備”。

機(jī)器人非常適合勞動(dòng)密集、環(huán)境惡劣的家禽加工行業(yè)，它將大幅度提升家禽加工產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，將給家禽加工這個(gè)微利行業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)。自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)器人的應(yīng)用，將為我國(guó)禽肉加工企業(yè)減少1 /3 的土地占用面積、減少1 /3 的土建投資、節(jié)省50%的人員，一個(gè)大型工廠每年可以節(jié)約幾百萬(wàn)的運(yùn)行費(fèi)用[10]。

目前，ABB、FANUC、KUKA 等公司的機(jī)器人，已經(jīng)進(jìn)入了家禽加工領(lǐng)域[19，22，23]，這些機(jī)器人供應(yīng)商同家禽加工企業(yè)合作，運(yùn)用一系列先進(jìn)技術(shù)和手段，如超聲波、耐熱、可視、3D、激光及生物技術(shù)[14，24]，使機(jī)器人得到更加廣泛的應(yīng)用[4]。

智能自動(dòng)化系統(tǒng)在家禽加工行業(yè)是一次變革性創(chuàng)新[14]，一場(chǎng)系統(tǒng)化、智能化的技術(shù)革命浪潮正席卷而來(lái)，這場(chǎng)發(fā)生在家禽業(yè)的變革不僅會(huì)促進(jìn)家禽業(yè)的發(fā)展，更重要的是實(shí)現(xiàn)家禽加工業(yè)的全面進(jìn)步[4]。

[1] 眾石.機(jī)器人會(huì)殺死中國(guó)制造？[N] .中國(guó)青年報(bào)，北京： 2012-07-10.

[2] 童上高. 機(jī)器人在無(wú)人化包裝方案中的重要角色[J].現(xiàn)代制造-現(xiàn)代物流，2012，2：14.

[3] Norman Dunn.機(jī)器人主導(dǎo)世界頂級(jí)的豬肉工廠[J].國(guó)際肉食，2003，9：23-25.

[4] 呂玲. 禽產(chǎn)品自動(dòng)化加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) [J]. 中國(guó)家禽，2008，30，5：29-33.

[5] Eduardo Cervantes Lopez. Poultry processing-attention to detail and cost control [J]. Poultry International，2012，51 6：30-33.

[6] Eduardo Cervantes Lopez. Poultry processing and the importance of staff performance [J]. Poultry International，2012，51 （7）：42-45

[7] 徐幸蓮，王虎虎.我國(guó)肉雞加工業(yè)科技現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 食品科學(xué)，2010，31 （7）：1-5.

[8] 自動(dòng)化降低成本[J]. 國(guó)際食品加工及包裝商情，2002，4：12-14.

[9] 滿足禽肉加工商需求[J]. 國(guó)際食品加工及包裝商情，2002，4：14-16.

[10] 張奎彪.中國(guó)家禽屠宰加工技術(shù)及裝備在“十二五”期間的發(fā)展目標(biāo)［J］.肉類(lèi)工業(yè)，2011，2：8-10.

[11] 張寧. 變頻調(diào)速技術(shù)在家禽加工輸送設(shè)備上的應(yīng)用[J].包裝與食品機(jī)械，2013，1：31-33.

[12] 孫卉.中國(guó)禽肉加工的自動(dòng)化問(wèn)題[J].國(guó)際家禽，2012，1/2：14-18.

[13] 嚴(yán)燕，史衛(wèi)軍. 淺談HACCP 在出口冷鮮禽肉屠宰加工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2010，37（23）：4428-4430.

[14] Gary Thornton. Intelligent automation to offer processing safety, safety efficiency [J].Watt Poultry USA，2010，11 （11）：8-10.

[15] Vendee Concept. Vendee Concept Delta Calibra robot[J]. Poultry International，2012，51 （8）：38.

[16] Stork.Integrate your process[J].World Poultry，2011，27 （6）：51.

[17] Marel Stork Processing. FHF-XB /Sensor-X 智能解決方案 [J].Insight-Stork Poultry Processing，2011，5：10-13.

[18] Meyn. Meyn Rapid HQ deboner[J]. Poultry International，2008，47 （12）：25.

[19] LYNN PETRAK. At the speed of automation [J]. Meat&Poultry，2012，58（11）：6-69.

[20] 機(jī)器人革命[J].現(xiàn)代包裝，2010，1，1/2：40-42.

[21] 機(jī)器人技術(shù)大展拳腳[J].工業(yè)機(jī)器人，2012，6：12-13.

[22] Peter Best. Washable robots for poultry processing[J]. Poultry International，2008，10：20-24.

[23] 安全高效的包裝誕生于自動(dòng)化設(shè)備[J].現(xiàn)代包裝，2010，8：44-45.

[24] 顧碩.智能化是工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向[J].自動(dòng)化博覽，2012，9：82-85.