食品流水线自动 食品行业怎么实现自动化

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这一讲我想聊聊食品行业自动化。为什么聊这个话题呢？原因有两个：

第一，我最近在Just-food网站上，读到一篇报道，题目是《找不到员工——食品行业的阵痛》。为什么这个行业找不到员工？除了欧美“用工荒”和新冠疫情这两个大背景以外，主要是它的一线工人太辛苦了。不光工作内容繁重、枯燥，工作环境还很恶劣。像文章中说的，再怎么改善工作条件，你也改变不了寒冷的生产线上，大家穿保暖服上班这个事实。所以食品行业得发展自动化。

那怎么发展自动化呢？这就是我聊这个话题的第二个原因，我正好投资了一家研发柔性机器手的美国公司，叫做Soft Robotics。它最近两年正在做的事情，就是为它的客户泰森食品公司，这个全球最大的综合肉制品供应商，提供分拣自动化的解决方案。我在美国见证了这个过程，所以可以给你讲讲其中的门道。

机器手这个词，你应该不陌生。传统工厂车间引入自动化生产设备，本就不是什么新鲜事。像机械制造、冶金、电子这些领域，都有相应的焊接手、电子部件装配手、喷涂手、搬运手等等。这类技术算相对成熟了。不过，要想做好食品行业的自动化，却不是件容易事儿。

为什么呢？因为传统的自动化技术，是为工业零件设计的。这类产品都是金属一类的硬质品，比较经得起折腾，钢筋铁骨的机器手，不用担心把它抓坏。但食品不一样，食品都是软的。比如食品行业，泰森公司的鸡翅，传统机器手稍微哪个角度不对、哪次力道拿捏不准，都会把鸡翅抓坏。

现在你要问了，Soft Robotics公司怎么解决这个问题呢？其实，从它的名字就能看出来，soft，就是“软”。

这项技术专利，追根溯源来说，属于哈佛大学George M.Whitesides教授。他造柔性机器手的思路，就跟传统机器人工程师不一样。他没有从机械、传感器、机电装置，这些硬件方向入手，而是另辟蹊径，从材料科学和生物学的角度寻找灵感。

Soft Robotics公司的创始人Carl Vause，就是Whitesides教授的博士后。他们在一个小组一起研究，从章鱼的抓取行为中获得灵感，后来研发出了这种柔性机器手产品。我在文稿中给你放了张图，有时间你可以看看：

Soft Robotics的柔性机器手在抓取鸡翅

从构造上说，它别的地方跟一般机械臂区别不大，最值得关注的是机械臂末端，蓝色抓手的部分，这里使用的是一种特殊的软体材料。研发团队用充气的方式把它变硬，再调整气压，它就具有了一定力量弹性。所以这只机器手既能成功把鸡翅抓取、分拣，又能轻拿轻放，保证它们完好无损，把作业精准度控制在了1毫米以内。

好，说到这，关于怎么做到食品抓取，我大概你给解释清楚了。但光能“做到”，表明你有这个能力，其实还不够。一项新技术要想真正从研发跨越到市场，给客户用起来，必须和客户一起做工程调优，解决这个具体领域遇到的具体问题，才算把自动化“做好”。

就拿泰森公司所在的食品行业来说，Soft Robotics至少得解决以下3个具体问题，才能在生产线上扎下根来。

首先，抓取第一步，得提高识别食品的准确率。如果东西都抓不对、抓不准，其他的要求也就不用提了。

我跟它的创始人CarlVause正好认识，2018年我带国内企业家去参观的时候，前面说的基本抓取操作，Soft Robotics就已经实现了。下面要说的这些升级迭代，就是最近这两三年完成的。

之前他们尝试过几个领域，比如玩具、邮件包裹、垃圾分类，都没成功。直到跟泰森公司一拍即合，研发团队才开始针对食品的种种特征，改进机器手的人工智能系统，给它叠加了3D视觉技术，增加了远程控制程序。现在机器手已经具有了很强的学习能力，就算传送带上放一个它没见过的食品，只要操作员做个标记，它就能完成记忆，实行精准辨认。

好，跨过了“识货”这条门槛，接下来就是卫生监管问题了。这一点，凡是进入食品领域的公司，都必须达标，没有例外。

按照FDA，也就是美国食品药品监督管理局的要求，SoftRobotics的机器手，必须做到按时消毒、清洁。这就意味着，机器手上的软体材料部分，必须具有良好的密封性，还得能承受高温。

为什么呢？你想啊，食品行业，总不能给机器手用84消毒液吧。那就高温消毒。如果机器手的软体材料不能承受高温，变形了怎么办？另外，按时清洗，往往使用的是高压水枪，如果机器手密封性不好，洗一次短路一次怎么办？这些都是为了卫生监管达标，团队必须解决的难题。

当然，这些难题后来都被陆续攻克了。SoftRobotics的首席技术官，也是首席运营官的Mark说，他们的机器手已经能满足北美、欧盟和日本等地的食品监管要求了。

说到这里，前两个问题我们就说完了。你可能察觉到了，这两条问题都是对内的，属于内部技术的加强。接下来第三个问题是对外的。把内部技术先做好，再跟外部谈合作时才能顺风顺水。

为什么要对外合作？其实原因也简单，就是柔性机器手面对食品行业的自动化需求，往往“孤掌难鸣”。一只柔性机器手，性能再怎么厉害，也只有一只手，活动范围毕竟有限。想要在生产线上，完成更灵活、更大范围的操作，没有其他技术系统的配合还真不行。最起码，得先给机器手配一条“胳膊”吧。

机械臂，机器手，从名字上你就能听出来，这俩天然是一家。事实上，柔性机器手刚一做出来，在泰森公司这类客户企业还疑虑重重的时候，ABB、发那科这些机械臂大企业，已经向SoftRobotics抛来了橄榄枝。我们海银资本，当时就是和这些机械臂企业一起投资的。

从应用角度看，无论是机械臂，还是柔性机器手，都跟泰森这些食品企业的需求隔着一层。它们特别需要跟其他自动化企业联合，做一个打包好的智能抓取系统，让客户拿来直接能用，这样自动化技术才算是真正落地了。

一旦系统做好，就是个三赢局面。客户收获了新解决方案，企业A卖出了机器手，企业B卖出了机械臂，大家全都乐意。果然，2022年4月20日，SoftRobotics就宣布，与Quest公司的产品处理系统、发那科公司的机械臂，以及Ossid的托盘包装业务，三方联合，为食品行业提供一个全新的自动化解决方案。

所以，我的结论是，要想做好食品行业的自动化，除了要在食品识别、卫生监管这些方面实现技术升级以外，还要探索对外合作，把相关技术整合在一起，形成一整套技术集成的解决方案。这就比新科技企业靠单一产品，在市场上单打独斗容易生存。

Soft Robotics的发展，证明了这条路径的正确。2021年之前，这家公司的抓取系统销量还是个位数，到现在，它已经卖出数百个抓取系统，累计运行数十亿次拣选了。泰森公司的很多生产线，也由每周5天、每天8小时的生产效率，变成现在的每周7天、每天24小时的“实时”生产了。

不过一些具体的数据，我们现在还看不到。比如这些柔性机器手系统具体的工作数据，每条生产线能替代多少人工，为泰森公司降低了多少成本。出于商业利益的考量，买卖双方目前透露的信息有限。但我们可以拿其他公司的自动化方案做个参考：

像美国第二大鸡肉生产商Pilgrim'sPride，官网显示它现有58.000名员工。这家公司的首席执行官说，计划2022年在自动化方面投入1亿美元以上，相信这将会替代5,600个繁重的生产线岗位。简单换算一下，相当于1亿美金的机器人投入，能替代这家公司将近1/10的人工。

所以，照这个势头发展下去，像肉类行业分拣工人，这种环境恶劣、内容枯燥的工作岗位，应该很快就会被柔性机器手这些自动化设备，逐渐取代了。

好，说到这里，我想请你回想一下这个月的四讲内容，从波士顿动力的四足机器人、MAKO手术机器人，到上一讲的Drone up无人机物流，你会发现，所谓服务规模化，真的越来越可感知了。确实是在一步一步向我们走近，我们社会运转的底层操作系统，即将迎来全面的变革。

与此同时，科学家在技术前沿的探索，依然没有停止脚步。单从机器人产业看，以后机器人的拟人化程度会越来越高。为什么这么说？我想跟你分享2022年6月1日的《科学机器人》杂志，发表的一篇论文，说加州理工学院正在开发一种新型人造皮肤，可以让机器人获得感知系统，包括温度、压力甚至有毒化学物质。

你看，如果这项技术叠加到柔性机器手上，给它一个反馈系统，是不是它帮人干的工作就更多了？

不过从产业化的角度，我判断这项技术距离成熟应用，还有5-10年的时间。我们现在倒是有时间想一想，以后机器手感知能力更强了，还有哪些繁重、枯燥的工作能帮人类分担一下呢？

好，以上就是这一讲的全部内容。接下来每个月我都会选择一个科技细分领域，从全球挑选4个值得关注的产业动态为你讲解。

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