1　行業(yè)背景及用戶(hù)需求

1.1 項目的研發(fā)符合國家產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展要求

2020年9月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新業(yè)務(wù)新模式引領(lǐng)新型消費加快發(fā)展的意見(jiàn)》中指出，創(chuàng )新無(wú)接觸式消費模式，探索發(fā)展智慧超市、智慧餐廳等新零售業(yè)態(tài)；發(fā)展個(gè)性化定制、柔性化生產(chǎn)，加快傳統業(yè)態(tài)數字化改造和轉型升級?！霸诰€(xiàn)制造”是現代工業(yè)化發(fā)展的革命性創(chuàng )新，也是順應歷史潮流的必然產(chǎn)物、滿(mǎn)足了大家對個(gè)性化、就近化、快速化、低成本的需求共性，同時(shí)為現代制造業(yè)數字化轉型提供了良好的解決方案。

1.2 餐飲行業(yè)迎來(lái)智慧升級

餐飲行業(yè)屬于傳統服務(wù)業(yè)，長(cháng)期以來(lái)的運營(yíng)方式主要依賴(lài)于人工。一方面隨著(zhù)社保入稅政策的實(shí)施，餐飲用工成本提高，而且隨著(zhù)人口老齡化的加速，勞動(dòng)力不斷減少；另一方面勞動(dòng)力價(jià)值意識的提升，讓重復、沒(méi)有技術(shù)含量的工作越來(lái)越不受青睞，人力成本逐年增長(cháng)、人員流動(dòng)性增大、服務(wù)人員加速流失等棘手問(wèn)題成為餐飲行業(yè)發(fā)展的最大困擾。傳統依賴(lài)人工的服務(wù)模式已然成為餐飲行業(yè)的發(fā)展阻力，行業(yè)轉型升級刻不容緩。近年來(lái)“無(wú)人餐廳”、“智慧餐廳”等的出現和興起，表明無(wú)人化、智能化正成為餐飲行業(yè)升級發(fā)展的重要方向。

1.3 未來(lái)餐飲制作智能裝備發(fā)展前景廣闊

當前，國內餐飲機器人正面臨著(zhù)政策、資本、市場(chǎng)三方面的發(fā)展機遇?！吨袊圃?025》、《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》、《智能制造發(fā)展規劃》等政策的發(fā)布，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展營(yíng)造了良好的政策環(huán)境，同時(shí)也加大了對研發(fā)的補貼，帶動(dòng)資本市場(chǎng)的關(guān)注和支持。而餐飲市場(chǎng)和智能裝備（機器人）市場(chǎng)的雙重需求驅動(dòng)，更是帶動(dòng)了餐飲智能裝備市場(chǎng)的快速繁榮。在這樣的機遇背景下，未來(lái)餐飲智能裝備的發(fā)展前景大好、潛力無(wú)限。

1.4 餐廳智能化制作、服務(wù)成為營(yíng)銷(xiāo)法寶

傳統開(kāi)店模式很難實(shí)現規?；?，而餐飲制作智能裝備不僅能為傳統手工減負，還能在很大程度上提高出品質(zhì)量和效率，也是很多餐館用于吸睛的法寶。從原材料到成品，某種程度上實(shí)現自動(dòng)化、工業(yè)化、標準化生產(chǎn)。點(diǎn)餐、下單、送菜實(shí)現自動(dòng)化，并完成電子交付，對吸引顧客、提高營(yíng)銷(xiāo)效果很有益處?？梢灶A見(jiàn)，餐廳的智能化制作、服務(wù)將會(huì )更廣泛地普及。

2　基于在線(xiàn)制造模式下智慧餐飲解決方案

2.1 研究思路

食為天機器人（重慶）有限公司致力于基于在線(xiàn)制造模式下餐飲智能裝備的研究與應用，為餐飲制作工藝自動(dòng)化提供完整的解決方案和技術(shù)支持，以達到下列功能需求：

（1）全自動(dòng)餐飲智能裝備，即可以完成從食材到熟食所有工藝流程的加工制作，全程不需要人工操作。

（2）運用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維、智能制造技術(shù)，形成集廠(chǎng)家、店鋪、消費者為一體的生活、社交圈，打造一種方便、快捷且完整的智慧餐飲系統。

2.2 技術(shù)路徑

以在線(xiàn)制造的設計思路自主研發(fā)機器人面條工坊、機器人餃子工坊、機器人早餐工坊、機器人米飯工坊等系列智能化餐飲制作裝備，實(shí)現面條、餃子、米飯等食品從點(diǎn)餐——現場(chǎng)制作——出餐全過(guò)程無(wú)人化。

為表達更具體，本文以機器人面條工坊為例展開(kāi)詳述。

2.2.1　硬件系統

機器人面條工坊是一款通過(guò)自主研發(fā)的嵌入式智慧餐飲控制器結合視覺(jué)來(lái)完成和面、壓面、煮面、加菜、出面、加臊子等制造過(guò)程，實(shí)現從面粉到一碗面條成品的一體化智能設備?？腿酥恍枰贏(yíng)pp上選擇所需要的面條種類(lèi)、份量，然后下單支付，機器人面條工坊就會(huì )在收到信息后按照下單的先后順序開(kāi)始制作面條。制作過(guò)程不需要工作人員參與，制作好后會(huì )提示顧客去取餐口領(lǐng)取自己的面條。

（1）產(chǎn)品性能參數

（2）產(chǎn)品功能參數

2.2.2　軟件系統

軟件系統由接口系統、商家系統、用戶(hù)系統三部分組成。系統采用B/S結構。以點(diǎn)餐設備通信為中心、用戶(hù)為核心，接口系統提供數據、服務(wù)支撐，其軟件架構具有分層化、平臺化、模塊化、智能化等特點(diǎn)。

2.2.3　控制器

適用于在線(xiàn)制造模式的控制系統，主要特點(diǎn)有：

（1）實(shí)現IPC主控單元與運動(dòng)控制單元，及遠程服務(wù)器之間的信息交互?；赬86平臺的IPC主控單元，搭建嵌入式軟硬件主控平臺，利用X86處理器的豐富計算資源、快速的處理速度以及良好的外圍擴展能力，引入高性能控制系統，形成一個(gè)方便小巧的嵌入式系統應用軟件開(kāi)發(fā)平臺。滿(mǎn)足軟件、硬件均可裁剪，能適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。

（2）基于STM32F407系列單片機，通過(guò)脈沖式、總線(xiàn)式控制方式，實(shí)現多軸混合式直流電機、步進(jìn)電機的精準運動(dòng)控制，準確完成餐飲智能裝備要求的加工工藝流程。

（3）使用德國TRINAMIC的高性能、靜音電機驅動(dòng)方案，優(yōu)化散熱、ESD、EMC和可靠性設計，根據餐飲智能裝備加工流程的功能需求，實(shí)現30軸以上的復雜多軸機構的集成式H橋電機驅動(dòng)。

3　應用創(chuàng )新性、難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路

3.1　應用創(chuàng )新性

運用“互聯(lián)網(wǎng)+” 思維、智能制造技術(shù)打破餐飲行業(yè)規則，升級面條制作設備，并應用于無(wú)人餐廳、智能餐廳，真正實(shí)現每一碗面條、每一碗餃子都是由面粉現加工而成。帶消費者體驗到從點(diǎn)餐、制作到出餐全過(guò)流程化、無(wú)人化的在線(xiàn)制造，真正讓消費者自己從口味、口感、面條厚度及形狀等自定義個(gè)性化面條，讓經(jīng)營(yíng)者擺脫餐飲行業(yè)對廚師的依賴(lài)，讓經(jīng)營(yíng)變得更簡(jiǎn)單。

3.2　應用中的難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路

基于在線(xiàn)制造模式下智慧餐飲解決方案，讓設計系統高度集中化（線(xiàn)上），制造系統高度分散化（線(xiàn)下），實(shí)現制造和交付的最快和最低成本。以在線(xiàn)制造這種制造新模式滿(mǎn)足人民個(gè)性化、就近化、快速化以及低成本的需求，推動(dòng)現代制造業(yè)智能裝備的發(fā)展及應用。

3.2.1　“在線(xiàn)制造”概念

· 在一個(gè)連續流程中完成從原材料到最終包裝形態(tài)的制造過(guò)程，且這個(gè)過(guò)程可以實(shí)現全工藝流程的定制化；

· 該制造過(guò)程符合諸如個(gè)性化、就近化、快速化、低成本化等諸多方面的需求；

· 交易、制造、服務(wù)、社交在一個(gè)流程中可跨越時(shí)空全部完成。

3.2.2　“在線(xiàn)制造”特點(diǎn)

“在線(xiàn)制造”實(shí)現設計系統高度集中化（線(xiàn)上），制造系統高度分散化（線(xiàn)下），實(shí)現制造和交付的最快和最低成本。

· 制造系統支持在一定范圍內實(shí)現運營(yíng)和消費兩個(gè)層面的個(gè)性化工藝流程產(chǎn)品級定制；

· 全制造過(guò)程透明化并且可追溯；

· 全交易制造過(guò)程智能化、無(wú)人化；

· 消費者按照個(gè)性化需求定制產(chǎn)品；

· 系統實(shí)現低成本個(gè)性化制造；

· 系統實(shí)現“線(xiàn)上設計、線(xiàn)下制造”的C2M2C模式。

3.2.3 “在線(xiàn)制造”技術(shù)支撐（如圖1~圖3所示）

圖1 在線(xiàn)制造系統結構圖

圖2 在線(xiàn)制造軟件架構圖

圖3 在線(xiàn)制造“可重構”思維導圖

4　效益分析

目前市場(chǎng)上餐飲機器人主要有送餐機器人、迎賓機器人、點(diǎn)餐機器人、炒菜機器人、刀削面機器人、下水餃面條機器人等，其特點(diǎn)主要為功能單一、可操作性差。隨著(zhù)市場(chǎng)需求的變化，在一些展會(huì )上出現了智慧產(chǎn)業(yè)社區的無(wú)人面館體驗機，但未正式向市場(chǎng)進(jìn)行推廣。

市場(chǎng)上現在出現的機器人食堂，大部份采取的是食品級的工業(yè)機器人（機械臂）。整個(gè)流程用一兩臺單臂和一臺兩臂機械手，其特點(diǎn)一是占用空間面積大，二是設備投入成本高，很難面向市場(chǎng)進(jìn)行推廣。

基于在線(xiàn)制造模式下智慧餐飲解決方案，可實(shí)現低成本的個(gè)性化定制、全交易制造過(guò)程透明化、可追溯、智能化、無(wú)人化。且智能裝備整個(gè)布局更為緊湊，占用面積小、投入成本低，可面向市場(chǎng)推廣普及，提升智能裝備，尤其是智能型餐飲制作設備的整體水平。

我們以一家傳統面館來(lái)分析。用基于在線(xiàn)制造模式下機器人面條工坊建設智慧餐廳，設備出餐效率為50碗/小時(shí)，每天累計工作時(shí)間平均為4小時(shí)，一年按350天計算，可節省人工數量為3人。假設人工月平均工資為2800元，每年可節省人工成本為10.08萬(wàn)元，經(jīng)測算每碗面條平均利潤為2.5元，即每年設備盈利額為17.5萬(wàn)元。

5　案例意義

（1）低成本、個(gè)性化、柔性的在線(xiàn)制造是未來(lái)制造業(yè)的大趨勢，人們選擇就餐無(wú)外乎關(guān)注它的方便快捷、低成本、個(gè)性化和味道?；谠诰€(xiàn)制造模式下智慧餐飲解決方案正是沿著(zhù)在線(xiàn)制造的思路去設計，它的制作過(guò)程實(shí)現了流程化。

（2）打破餐飲行業(yè)規則，升級小面餐飲標準，真正做到口感統一、安全衛生，徹底打破餐飲行業(yè)對廚師的依賴(lài)，讓經(jīng)營(yíng)變得更簡(jiǎn)單。

（3）基于在線(xiàn)制造模式下智慧餐飲解決方案，采用“硬件+后臺控制系統”，其核心部件為智慧餐飲制作裝備、點(diǎn)餐系統、商家管理系統，填補了市場(chǎng)上餐飲自動(dòng)化一體機的空白，改變了人在快餐中的狀態(tài)和方式，同時(shí)也為向用戶(hù)提供一個(gè)社交平臺打造了一種生態(tài)系統，這將成為餐飲史上的一次重大變革。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年9月刊