登录 |下载 |刷新   注意:如果你不能正常浏览本页,请关闭上网助手等拦截工具的所有拦截选项!
首页 > 科技 > 加工工艺
机器人在家禽加工中的应用趋势
  作者: 摘自:机器人技术与应用 日期:2013-10-09  

  《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,欧美发达国家在肉鸡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。

  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。

  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(HACCP)和卫生标准操作程序(SSOP)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:

  (1)站立作业时间长;

  (2)对噪音不能太敏感;

  (3)不能有幽闭恐惧症;

  (4)对人工光照不能太敏感;

  (5)不能晕血,能接受处理羽毛、脂肪、胆汁和粪便的工作;

  (6)能接受地面湿滑、地板可能残留油脂和血液的工作环境;

  (7)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:(1)工资、保险、培训费和辅助时间消耗的损失费等;(2)每年消耗的操作器具:如刀具,砧板等工具;(3)劳动保护:比如防护眼镜、面罩、帽子、靴子和围裙等;(4)配套设施的用水、燃料和管理人员费用等;(5)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。

  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(GTRI)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。

  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。

管理员信箱:cfiaic@chinafeed.org.cn
 

Copyright © 1998-2002 All Rights Reserved 版权所有 中国饲料工业协会信息中心
Email:cfiaic@chinafeed.org.cn