智能機器人促進日用玻璃柔性制造升級

　　“機器換人”的風潮正在席卷千行百業，小小玻璃瓶背后，是一個正在興起的“智造“藍海市場。

　　我國是全球最大的玻璃生產和消費國，食品、飲料、化妝品、飲具、藥包材、燈具、裝飾、小家電等日用玻璃制品(簡稱“日玻”)更是與人們的生活息息相關。據中國包裝聯合會、中國日用玻璃協會數據顯示，2023年我國規模以上日用玻璃制造企業數量超過一千家，日用玻璃制品及玻璃包裝容器產量達2482.27萬噸，市場規模超過1800億元。

　　傳統標準化的玻璃瓶、玻璃杯產品最為常見，占據了日用玻璃行業大部分市場份額，但隨著人們生活水平提高和消費群體的變化，消費者對食品、飲料、化妝品、醫藥等領域玻璃制品的多樣化、個性化、美觀性提出了更多要求。

　　雖然我國日用玻璃行業制造企業數量眾多，但市場分散，智能制造裝備滲透率低，整體技術水平、智能化程度、產出效率與國際知名企業尚有較大差距。

　　尤其是中高端日用玻璃領域制造難度大、技術薄弱，過去許多設計精美的中高端玻璃器皿、異形瓶需要借助人力手工或機械化生產，存在高溫作業環境惡劣、產品多瑕疵、容量形體不均勻等問題，生產難度較大且最終良品率低。

　　人工智能、云計算、機器人、IOT、數字孿生等技術掀起全球制造業自動化、智能化的變革浪潮，日用玻璃行業正迎來轉型升級的關鍵時期，發展“新質生產力”，提高生產人效比，實現日用玻璃制造業中高端、小批量、多規格、高質量生產迫在眉睫。

　　當前日用玻璃行業已經迎來多個創新技術成果，一些頭部企業掌握了長期制約日用玻璃器皿產業發展的部分智能制造技術，如機器人技術、感知技術、復雜制造系統、智能信息處理技術等。

　　隨著國產機器人產業鏈的完善，國產替代、機器換人的風潮正在深刻改變日用玻璃生產制造行業。在玻璃從原料到成型的生產過程中，作業環境變量多、工藝機理復雜，對機器人的穩定性、部署便易性、耐高溫防護、工作節拍都有相當高的要求。

　　根據實際產線需求，目前日用玻璃生產機器人主要有并聯機器人、桁架機器人、SCARA機器人、四六軸通用機器人等品類，可以應用在配料搬運、拆袋、窯爐巡檢、熱修、模具涂油、挑料、翻料成型、分揀進窯、上下瓶、噴涂、印刷、裝箱、包裝、碼垛、倉儲物流等工藝段，覆蓋了玻璃行業熱端、冷端、深加工等生產環節。

　　傳統日用玻璃產線一旦啟動，需要不間斷的人力配合工作，日用玻璃生產機器人可以24小時工作，替代人力在高溫、油污、噪音環境下的重復工作，結合機器視覺的檢測、識別、定位技術，從生產前端開始保障整個生產線的質量，減少玻璃制品的人為損壞和瑕疵，縮短企業產品交付周期。

　　作為日用玻璃制造智能化生產線的關鍵一環，當前日用玻璃生產機器人處于早期階段，不論是核心技術還是應用工藝都需要持續迭代優化，但其智能化發展的趨向，正在引領全球日用玻璃生產方式的變革，讓中高端日用玻璃制品的生產加工更為輕松便捷，滿足新時代消費者的多元化需求。

　　日用玻璃生產機器人 待發掘的藍海市場應用

　　據高工機器人產業研究所（GGII）數據，2024年我國工業機器人出貨量30.2萬臺，汽車及零部件、3C電子、新能源這三大基本盤領域應用占比超過70%。

　　日用玻璃行業是機器人下游新興的細分應用領域，國內外日用玻璃制造企業眾多，智能化、柔性化生產的升級需求旺盛，尤其是在食品飲料、化妝品、藥品的玻璃包裝制造領域，已成為全球工業機器人出貨增長的應用新秀。

　　據高工機器人調研了解，日用玻璃領域工藝繁多，約有20種日用玻璃生產機器人可以應用在配料、成型、退火、包裝、深加工、倉儲搬運整個產線中，完成拆袋、翻料、上下瓶、分揀、噴涂、印刷、上下蓋、碼垛、搬運等工藝。

　　從配料到深加工倉儲環節，在單條產線引入不到20臺機器人就可以替代完成約67人的工作，平均每臺機器人可以替代完成3-4人的工作，單個工廠（如2個窯爐、8條產線）完成智能化升級后，機器人可替代完成原有約280人的產出。

　　玻璃包裝容器制造工藝流程及所需機器人智能設備圖

　　從IFR（國際機器人聯合會）公布的2023年中國機器人保有量數據175.5萬來推算，當前中國工業機器人在制造業整體滲透率超過15%，而在食品飲料、日化包裝領域機器人滲透率不足3%，有巨大的發展前景。

　　2023年我國規模以上日用玻璃制造企業數量超過1000家，高工機器人通過行業調研及測算了解到，2023年我國日用玻璃行業機器人市場規模大約在7.8億元，國內日用玻璃生產企業對機器人的需求在4000臺左右規模。

　　隨著機器人在日用玻璃行業滲透率的提升，日用玻璃制品及玻璃容器行業規模企業數量增加，智能化產線的更新換代將大大提速，預計2028年中國日用玻璃生產機器人市場規模可達19.85億元，全球日用玻璃生產機器人市場規模可達141.6億元。

　　圍繞日用玻璃制造的核心生產工藝，已有多個型號的日用玻璃生產機器人成功問市并進廠應用，但該領域整體技術壁壘高，下游客戶分散滲透率較低，傳統機器人產業鏈集成商少有涉足，目前日用玻璃生產機器人多為日用玻璃行業設備商在做，市場成熟度仍處于萌芽期。

　　當前日用玻璃機器人廠商的產品大多集中在冷端生產的上下料、碼垛、搬運等單個工藝，少部分廠商可覆蓋成型端、熱端、冷端、后端全生產流程的多種工藝。

　　如湖北楚大智能開發了翻料機器人、無序分揀機器人、噴涂上下瓶機器人、烤花爐上下瓶機器人、碼垛機器人等十余種機器人應用，覆蓋工藝段較廣；上海順章研發了挑料、器皿上下料機器人；瑞士布赫埃姆哈特（Bucher Emhart Glass）、德國海葉（HEYE）、山東三江智能等推出了成型端涂油機器人；德國麥斯凱包裝（MSK）、意大利All Glass、杭州永創智能、江蘇斯泰克等公司推出了冷端碼垛機器人。

　　從機器人相關產品的營收規模和出貨情況來看，楚大智能為該細分領域的龍頭企業，已在日用玻璃生產線布局多款智能機器人產品。

　　從日用玻璃生產線的制造工藝應用情況來看，機器人在玻璃制品質量一致性、生產效率提升、高溫環境適應性、多品種混線生產等層面具有獨特優勢。

　　在玻璃瓶罐成型階段，翻料機器人可以替代傳統人工將高溫初模料胚進行取、揉、翻、放的操作，實現無夾持環玻璃瓶的高度一致性生產，解放人工勞動力在該高溫環節的高強度重復作業。

　　涂油機器人可以在成型階段實現對初模、口模的飛涂，替代完成原本人力在8小時內約700次的涂油動作，在節約涂料用量的同時，能夠確保涂油效果的一致性，減少不良品，降低油灰產生，延長模具使用壽命。如三金玻璃（埃姆哈特）開發的涂油機器人，可以讓工廠從原有3條產線9位工人高強度的涂油工作，變成機器自動化精準涂油作業。

　　在熱端生產中，機器人末端執行器需要在高溫環境完成抓取工作，其結構形狀設計、耐高溫性、材料強度都有極高要求。如上海順章采用ABB的玻璃挑料手機器人方案，可以將融化的液體玻璃從熔窯中分等重取出。

　　在熱端無序分揀環節，機器人可以在200℃~300℃退火爐的爐口高溫環境下，代替人工完成對多種瓶罐的分揀作業。像楚大智能定制開發的耐高溫雙機版本無序分揀機器人，結合機器視覺技術，可以實現上料、分揀多重功能。

　　在玻璃瓶罐深加工階段，烤花爐上下料機器人可以完全替代人工精準完成抓取、放置、上蓋、下蓋的操作。

　　在冷端堆碼垛和包裝階段，憑借機器識別和運動控制技術，堆碼垛機器人可以實現對玻璃容器高強度、快節拍的自動堆垛、碼垛、搬運、裝箱等復雜組合任務。

　　GGII數據顯示，2023年我國工業機器人應用市場中，用于搬運碼垛、上下料的工藝應用的機器人占比超過60%，日用玻璃產線機器人的智能化應用也大多集中在該領域，具備廣闊的市場認知度和細分應用前景。

　　技術攻堅突破 從單線智能到智能工廠

　　日用玻璃行業生產智能化、中高端產品升級的需求迫切，但機器人細分市場應用處于早期階段，在市場觀念教育、產品易用性、工廠智能化需求洞察、工藝優化迭代、痛點難點技術壁壘攻堅等領域仍有一段路要走。

　　從技術層面，日用玻璃生產智能機器人只有攻克這幾個核心難點才算“入門” 。

　　第一是耐高溫性，熱端的機器人本體和配套夾具要具備在200℃~300℃高溫環境下工作能力，具備高防護性、高穩定性，在有限空間里還要容易部署，對機體自重、負載重量、器具材料均有要求。

　　第二，在機器人的工作節拍上，需要高機速運動控制和產線統籌能力，確保制瓶設備和機器人在上下料、分揀、搬運、噴涂等工藝中運行節拍協調一致。

　　第三是視覺識別技術，不同品種的玻璃瓶混線生產，瓶體大小、顏色變化、環境光強弱、高度差等因素均會影響視覺識別的結果，需要對算法程序持續優化，實現柔性生產。

　　最后就是需要具備對日用玻璃生產線過程中不同工藝段的理解積累，實現與多種自動化設備的配合互通，具備長時間高度穩定的工作能力，滿足玻璃制造廠商的個性化需求。

　　從技術發展方向來看，日用玻璃制品的中高端、定制化、柔性化生產技術亟待提升，制造企業降本增效需求增加，勢必會給日用玻璃制造廠商帶來更為深刻的生產方式變革。

　　從單個工藝的自動化生產，到整個生產線的智能化以及全生產工序的質量檢測，再到整個工廠的生產情況可視化、數據化，是日用玻璃行業未來演進的方向。

　　將機器人與視覺技術深度融合，提升作業精度，攻克更多工藝產線的機器換人方案，完成整體產能效率的提升，仍然是現階段亟待攻克的目標。

　　以行業頭部企業楚大智能為例，楚大智能正在研發更高效率的融合技術，包括行業定制機器人、高速混合機器人、智能視覺檢測等，滿足產能≥6000個/小時的玻璃瓶上下瓶、拆垛、碼垛等工藝要求，通過攻克更多生產流程的核心工藝，推動行業進一步邁向自動化和智能化生產。

　　作為一個新興應用市場，日用玻璃行業的復雜工藝和生產特性，對機器人相關技術提出了更高的要求。而在日用玻璃產品的生產工序之外，機器人的運動控制、視覺檢測等底層技術同樣適用于其他行業，如在食品、3C電子、汽車零部件等行業的搬運、包裝、碼垛、檢測等柔性生產應用中，同樣具備廣闊的市場遷移前景。

　　不論是在日用玻璃行業還是其他千行百業中，立足機器人核心技術，積累柔性生產的解決方案經驗，推動從單個產線智能到多工序、全流程的智能工廠，是所有智能制造企業的使命和愿景，在機器人創新技術的迭代中，日用玻璃制造行業的智能化藍圖終將實現，路雖遠，行則將至。（文/高工機器人）

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