雙匯是中國最大的肉類(lèi)加工基地，農業(yè)產(chǎn)業(yè)化國家重點(diǎn)龍頭企業(yè)，總部在河南省漯河市。雙匯在全國18個(gè)?。ㄊ校┙ㄓ?0個(gè)現代化肉類(lèi)加工基地和配套產(chǎn)業(yè)，形成了養殖、飼料、屠宰、肉制品加工、新材料包裝、冷鏈物流、連鎖商業(yè)等完善的產(chǎn)業(yè)鏈，年產(chǎn)銷(xiāo)肉類(lèi)產(chǎn)品近400萬(wàn)噸，擁有100多萬(wàn)個(gè)銷(xiāo)售終端。雙匯品牌價(jià)值619.46億元，連續多年居中國肉類(lèi)行業(yè)第一位。

作為肉制品行業(yè)的龍頭企業(yè)，雙匯集團早在10多年前就敏銳地認識到產(chǎn)品的質(zhì)量與食品安全對于企業(yè)的信譽(yù)起到至關(guān)重要的作用，委托中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研發(fā)火腿腸智能挑揀機。在沒(méi)有任何國內外同類(lèi)設備參照的情況下，沈自所憑著(zhù)在其它行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和智能檢測技術(shù)的積累，和對火腿腸生產(chǎn)特性的逐漸深入理解，原始創(chuàng )新，從初始的原理樣機開(kāi)始，逐步完善改進(jìn)，不斷探索，精益求精，形成了用戶(hù)滿(mǎn)意的國際首創(chuàng )的批產(chǎn)設備，填補了國內外肉制品行業(yè)相關(guān)檢測技術(shù)與裝備的空白?；鹜饶c挑揀機項目于2008年啟動(dòng)，歷經(jīng)兩年技術(shù)攻關(guān)，2010年完成原理樣機開(kāi)發(fā)，并于2011年成功實(shí)現設備批產(chǎn)，截至2019年累計推廣應用110余套。

中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所馬鉞

自動(dòng)挑揀機實(shí)現智能化檢測

針對火腿腸生產(chǎn)具有產(chǎn)量大、速度快和品種規格多樣化、檢測準確率要求高等特點(diǎn)，自動(dòng)挑揀機的設計要充分滿(mǎn)足火腿腸生產(chǎn)的規范要求。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保檢測率高，具有快速處理能力，產(chǎn)品的兼容性高，并保證生產(chǎn)均衡性。設備需滿(mǎn)足每天24小時(shí)連續運轉，保證設備的可靠性，還要避免火腿腸在檢測過(guò)程中造成損傷。并且在有限的布局空間情況下，盡可能縮小設備體積，達到檢測要求。綜合各方面因素制定出完善的解決方案。

為了保證每根火腿腸都能被全方位的檢測，首先要做到火腿腸從雜亂無(wú)章?tīng)顟B(tài)到整齊排列?；鹜饶c產(chǎn)品規格很多，機械結構的精巧，關(guān)鍵靈動(dòng)部位的設置，同步控制的精準，都需要精心設計。能夠兼容各種規格產(chǎn)品，并按產(chǎn)品的規格自適應調節檢測和控制參數，減少更換品種造成的停頓，精準調節能夠提高檢測精度。另外，我們憑借對高溫火腿腸特性的長(cháng)期摸索和試驗，解決了由于高溫火腿腸產(chǎn)量大、速度快、規格多，灌裝肉制品一致性差，采用類(lèi)似并聯(lián)機械手機器人抓取等方式難以解決的排序難題。我們在研制過(guò)程中深入掌握了火腿腸的群體和個(gè)體運動(dòng)姿態(tài)及生產(chǎn)流轉特征，創(chuàng )新設計了滿(mǎn)足產(chǎn)品智能檢測要求的高效率梳理排序方式，發(fā)明了火腿腸從雜亂無(wú)章堆積狀態(tài)到整齊排列的柔性排序整理機構。

針對產(chǎn)品存在劃破、微孔漏氣等密封不嚴問(wèn)題，通過(guò)研究火腿腸的外包裝腸衣溫濕度和材質(zhì)等物理特性、電介質(zhì)特性、腸體內部電荷運動(dòng)漂移分析、在線(xiàn)感知環(huán)境變化，結合數字信號處理技術(shù)，研發(fā)出了高頻高壓針孔檢測裝置，準確率達到99.95%以上，針孔泄露的檢測精度達0.1mm。

針對包裝外觀(guān)缺陷，基于機器視覺(jué)、深度學(xué)習和3D測量技術(shù)，融合可見(jiàn)光與近紅外光的成像檢測模型，建立綜合技術(shù)智能檢測平臺，通過(guò)對火腿腸姿態(tài)的全方位精確控制，實(shí)現了火腿腸生產(chǎn)過(guò)程中出現的多達11種外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題的自動(dòng)識別，準確率可達99.5%。

火腿腸挑揀機解決了長(cháng)期困擾肉制品生產(chǎn)企業(yè)高溫產(chǎn)品包裝工序的檢測精度低、市場(chǎng)反饋率居高不下等痛點(diǎn)問(wèn)題，填補了高溫肉制品行業(yè)專(zhuān)業(yè)檢測設備的空白，已經(jīng)在行業(yè)內部形成示范效應，累計推廣應用110余套，遍及全國14個(gè)省市。

根據火腿腸的不同規格品種尺寸、不同裝箱支數，創(chuàng )新研發(fā)了符合火腿腸產(chǎn)量要求的高速、精確的火腿腸自動(dòng)裝箱機。創(chuàng )新設計了精確整理機構，結合智能視覺(jué)姿態(tài)檢測和多伺服電機協(xié)同控制技術(shù)，實(shí)現了單支火腿腸的高速、有序裝箱。形成了從整理排序、智能檢測、缺陷剔除、精確計數到整齊裝箱的一體化解決方案。單支自動(dòng)裝箱機解決了物料緩沖整理、單層整齊排序、傾斜智能視覺(jué)檢測、高速運動(dòng)計數、多伺服協(xié)同控制、產(chǎn)品規格自動(dòng)調整以及紙箱規格自動(dòng)調整等關(guān)鍵問(wèn)題。減少了工人的勞動(dòng)強度，增加了裝箱的準確率，提高了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平。

火腿腸自動(dòng)檢測與裝箱設備克服了品種規格和外觀(guān)花色繁多，并且在生產(chǎn)過(guò)程中頻繁切換品種的難點(diǎn)，實(shí)現自適應調節機械間隙、檢測和控制參數的智能系統?？梢赃M(jìn)行遠程設備的運行狀態(tài)監控，遠程故障診斷，為生產(chǎn)過(guò)程的數字化管理提供實(shí)時(shí)數據。不僅大幅降低了企業(yè)的人力資源成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，還顯著(zhù)降低了威脅食品安全的風(fēng)險，減少了市場(chǎng)投訴率，提高了企業(yè)的信譽(yù)。智能檢測與包裝工序節省人力減員比例達70%，為企業(yè)減少了因人工二次污染造成的額外資源消耗。每年覆蓋雙匯集團高溫肉制品營(yíng)業(yè)收入中約100億元的產(chǎn)品，取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。進(jìn)一步推進(jìn)了我國高溫肉制品生產(chǎn)的技術(shù)提升和高水準自動(dòng)化裝備產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展，對于大幅提升中國肉類(lèi)食品加工制造業(yè)的自動(dòng)化水平和食品安全水平具有重大意義。

食品飲料行業(yè)自動(dòng)化前景可期

“民以食為天”，人們對食品多樣化、多層次需求的不斷提高，必將為食品行業(yè)自動(dòng)化提供良好的發(fā)展機遇和空間。隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的上漲，以及各能源的缺乏，食品加工行業(yè)在降低成本、提高效率、保證質(zhì)量方面的要求不斷提升，對自動(dòng)化生產(chǎn)需求比較其它行業(yè)更有突出的增長(cháng)趨勢。近幾年國內自動(dòng)化廠(chǎng)商也在積極跟進(jìn)，國內食品飲料自動(dòng)化設備發(fā)展速度很快，從功能和工藝等各方面都已經(jīng)逐漸趕超了國外同類(lèi)產(chǎn)品。但是，我國食品和包裝機械行業(yè)整體還存在著(zhù)諸多不足，主要體現在產(chǎn)品質(zhì)量的差距、科技水平的差距、標準化的差距、管理水平的差距等，這些無(wú)疑是制約我國食品裝備行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。從整體食品行業(yè)來(lái)看，只有啤酒、飲料、乳制品行業(yè)的自動(dòng)化程度比較高，成為行業(yè)高端自動(dòng)化產(chǎn)品應用的代表。其它很多食品行業(yè)諸如肉制品，諸多生產(chǎn)環(huán)節比較落后，雖然有些環(huán)節已經(jīng)實(shí)現了機械化、自動(dòng)化和機器人裝備，也僅局限于單機作業(yè)沒(méi)有形成完整的聯(lián)機生產(chǎn)線(xiàn)，工序轉接處于人工調度狀態(tài)，對于產(chǎn)品的質(zhì)量缺少有效的智能檢測手段，沒(méi)有實(shí)現智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化的運營(yíng)模式。

此外，食品飲料行業(yè)自動(dòng)化的特點(diǎn)是對于產(chǎn)品的質(zhì)量要求更高，這是智能檢測設備遇到的難度和挑戰。食品安全是一項關(guān)系國際民生的“民心工程”，直接關(guān)系到廣大人民群眾的身體健康和生命安全，關(guān)系到經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )穩定。食品等肉制品具有易變質(zhì)的特質(zhì)，發(fā)霉、變質(zhì)的產(chǎn)品流入市場(chǎng)，會(huì )造成很大的不良影響，食品安全對于產(chǎn)品的質(zhì)量檢測技術(shù)提出更高的要求。

食品生產(chǎn)的品種多樣化也是行業(yè)特點(diǎn)之一，為滿(mǎn)足用戶(hù)的口味和喜好，食品類(lèi)產(chǎn)品的種類(lèi)規格繁多，包裝的花色、尺寸體積千變萬(wàn)化，所有包裝檢測工藝都必須嚴格根據產(chǎn)品的形狀、特性進(jìn)行定制，在絕大多數情況下，難以實(shí)現標準化流程。

所以，包含滿(mǎn)足速度快、產(chǎn)量高，最大可能兼容各種產(chǎn)品規格的智能檢測自動(dòng)化設備，最終實(shí)現從食品原料加工、食品加工到倉儲物流，貫穿生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)整體解決方案是食品行業(yè)迫切的需求。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊