机器人将助力口罩智能化生产

2020年2月23日，在统筹推进新冠肺炎疫情防控和经济社会发展工作部署会议上。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席会议并发表重要讲话。

他强调，疫情对产业发展既是挑战也是机遇。 “一些传统行业受冲击较大，而智能制造、无人配送、在线消费、医疗健康等新兴产业展现出强大成长潜力。要以此为契机，改造提升传统产业，培育壮大新兴产业。”习主席说。 

以机器人为代表的智能制造企业，如何把握机遇？这个课题首先被放在了口罩生产的智能化提升上，尽管目前很多口罩生产厂商正疲于应付突然暴涨的需求，并未沉下心思升级设备，但疫情的“后遗症”或许会为机器人的进入打开一个。 

“口罩生产还是以半自动化为主”

“一罩难求”愈发严峻之后，在政府的主导下，各企业迅速行动起来：手工缝制口罩、用缝纫机缝制口罩、汽车流水线改造生产口罩等。

有媒体报道，内蒙古鄂尔多斯集团，在没有口罩生产线的情况下，调用几十名熟练的机缝工一个个地生产，并把生产出来的防护口罩、防护服交给防控指挥部消毒、调配。 

比这种因为“赶鸭子上架”而被迫采用原始生产方式更高级一点的是，拥有口罩生产线的传统口罩厂商，而口罩生产线又分为半自动化产线和全自动化产线。

有业内人士表示，口罩行业此前的自动化水平其实不高，不要说全自动化口罩机，其实很多口罩厂之前用的都是半自动化的设备，裁片和焊耳带都是分开的，基本上靠人工来串联，即使用自动化口罩机，也是人工在后面收集口罩，然后再进行，有的是用整包机包装，有的是直接买成品的袋子往里套。

“口罩行业有完整的自动化解决方案，但我们为业内集成商制定口罩机运控方案的时候发现，他们的生产能力参差不齐，半自动设备的产能也有较大差异。”众为兴市场总监王亮说。 

一位口罩生产企业负责人表示，他的工厂是半自动化机器作业，口罩生产线共两组，每天能生产15万只口罩。 而全自动生产从无纺布进布口开始，多层叠加、压实、分拣、口罩上袋、贴标，最后成品输出，大概是1秒1个口罩，或者2秒3个口罩。

目前最为紧缺的N95口罩，因为其材质柔软，又是半圆形结构，很难实现全自动的上下料搬运。普通医用口罩或是防护服，也大量采用各种无纺布材质，透气、柔软的特性，使得自动化分层、搬运成为行业难点，也制约了生产设备的自动化水平。 

疫情下被放大的人工问题

限制口罩生产产能的因素除了设备之外，还有人工，而人工这一限制因素在疫情的催化下被放大。

事实上，跟3C行业组装产线相比较，口罩生产线的人工算是比较少的，如果不是疫情，大家可能不会意识到人工的制约因素如此之大。 

据悉，朝美日化以3倍工资请员工返厂，仅除夕当日休息半天，工人平均的休息时间最多只有4个小时；而在正月初二复工的仙桃汉克防护用品公司以五倍工资劝当地工人回厂，劝工人上班，还需要解决他们的后顾之忧，对厂区进行消毒、让工人穿上防护服。 

前段时间，即便是提高工资，还是缺人。“为防控疫情需要隔离，很多回村的工人都出不来，出来的到工厂又进不去，大大影响了产线效率。”有口罩生产厂商吐槽。

此前，36氪发表了一篇名为《一个口罩厂商的自述：一直在想办法挺下去》的文章，文章中，中环力诺创始人龚兴录提到，“我们合作的工厂用的都是次先进的机器，工人需求量很大。一天生产200万片医用平面口罩和6万个KN95折叠口罩，大概需要500多个工人。” 

龚兴录还提到，一次性平面口罩对工人需求不大，只要设好机器，一下子就出来了，直接打包就OK了。KN95是折叠的，要求密合性，鼻梁条和里边的鼻梁垫都需要人粘上去。 在人员紧缺的情况下，党员干部、餐饮员工、二胎宝妈、休假白领等都不得不进入了口罩生产车间。 

“现在口罩急缺，口罩厂需要包装工，我们义不容辞顶上！”1月29日，金华市金东区孝顺镇的金华美鑫防护用品有限公司车间里，45岁的党员志愿者庄志洪对采访他的记者说。在他所在的车间，还有10多位志愿者也在争分夺秒赶工。

业内人士提出，目前口罩产线提高效率的方式，就是增加流水线机器，机器越多，生产越快，一个车间只需要几个工人就可以看住了。 

目前全自动化的口罩产线还是需要部分人工，主要是后段包装部分，分组进行小包装，然后多个小包装入大箱，准备运输，而这部分人工其实都可以用机器人替代。 

机器人在口罩产线中

在这次跨界生产口罩的大军中，车企反应迅速，在极短的时间内搭建起了口罩生产线，除了拥有洁净要求达标的车间之外，更得益于机器人的应用，因为机器人在柔性生产中具有不可比拟的优势。 

有知情人士指出，现在的国内车企，已经开始使用机器人制造，大量的自动化装备充斥着整个车间，只要迅速的采购生产口罩的设备，略微更改一下智能程序，批量生产就没有问题。比如陕西晋城的一家车企只用了48小时就完成了谈判、落地、生产两条医用口罩生产线，效率可见一斑。

口罩自动化生产的主要工艺流程分为：耳带自动入料、超声波耳带熔接、无纺布边带入料及包边、超声波边带熔接、边带切断、成品输出、计数、堆叠、输送带装置送出。

目前机器人在口罩生产中虽然有应用，但量还比较少。这从另外一个角度也表明，机器人在口罩生产中的应用还是有机会的。

在给口罩生产厂商提供产线自动化完整的运控解决方案的同时，埃斯顿还提供了口罩生产中对口罩的抓取、装盒装箱等需求。

其中，口罩的高速抓取，可根据节拍选择六轴迷你机器人、并联机器人或者高速运控机构模组，搭配英国TRIO运动控制器和埃斯顿伺服；口罩高速装盒可将成品口罩进行高速装盒处理，大量节省人工在装盒时间，可根据节拍选择水平关节四轴机器人或者并联机器人；装箱应用采用埃斯顿六轴迷你机器人，满足快速装箱的需求。

在翼菲自动化自主研发、设计的口罩智能化包装系统高效解决方案中，以高速并联机器人为核心，结合传送带跟踪技术以及视觉识别技术，单套系统可代替人工4-6人，生产效率提高一倍以上，可24小时不间断作业，较大程度缓解人工紧缺的问题。

在汇通自动化口罩生产车间，华盛控的并联机器人也发挥了巨大的作用。相关负责人介绍，在抓取过程中，如果是人工操作的话，2个人同时操作，一分钟也只能抓取产品60片左右，但是通过并联机器人，每分钟可以抓取100片左右，而且全部工序下来可以节省8-10名劳动力，不仅大大节约了劳动力，还提高了效率。 

除此之外，还有众为兴依托于医疗行业所积累的实际项目经验，利用众为兴SCARA机器人，配合众为兴控制器+伺服来完成分拣、码垛等工艺。 

机器人不仅仅可以应用在口罩生产线上，还可以应用在口罩原材料产线中。 

湖北仙桃是全国重要的无纺布生产基地。自1月21日起，仙桃恒天嘉华非织造公司就借助发那科10台码垛机器人24小时在口罩生产流水线上的引导、定位、识别和自动化生产线集成应用的性能优势，提高制造速度、加大无纺布产量。

在佛山南海九江口罩无纺布厂，发那科机器人口罩生产线也全力开工生产。该厂主要生产口罩和防护服原材料等，从1月22日起，10台上海发那科码垛机器人没有待工过。 

机器人生产表现出了非常大的优势，据悉，40余名工人一天就可生产80吨无纺布，预计可制作40万件防护服、100万只普通医用外科口罩或30万至50万只N95口罩。 

“现在我们了解到的机器人在口罩生产中的应用还是在后道包装环节，比如从口罩机上下来的口罩放在传送带上用并联机器人进行抓取，因为现在一拖二的平面口罩机的速度大概是一分钟100个左右，一包一个包装的话，只有并联机器人的速度能够满足产线需求。所以我们推的后道包装是采用并联机器人的方案。”翼菲自动化总经理张赛说：“包装后面还有装箱和码垛的环节，这两个环节既可以用并联机器人也可以用串联机器人。” 

在众为兴的方案中，王亮提到，机器人主要应用于半自动口罩生产线衔接部分，目前该方案已经应用到客户产线中，正在紧急调试中。在抓取方案中，用并联机器人还是SCARA，主要基于速度的考量。

张赛指出，因为SCARA速度比并联机器人稍微慢点，所以如果是一拖二的口罩机，一个包装包一个的话，SCARA就跟不上节拍，但是SCARA可以应用在一个包装袋包多个的方案中，比如一个包装带包5个或者10个，甚至50个。 

从口罩的类型来看，立体口罩和平面口罩因为下料的方式不一样，在机器人应用的抓取方案中，也有一些区别：平面口罩是平着下来的，这样便于机器人抓取，而立体口罩的下料是竖着下来的，还需要配合转料机构将口罩放平；此外，平面口罩和立体口罩的抓取的方式也不太一样。

除了并联机器人和SCARA的抓取方案之外，针对N95口罩的柔性抓取搬运，重庆机器人产业研究院联合遨博协作机器人和生态合作伙伴柔触机器人，拥有完整而成熟的应用场景解决方案，可以为此类产品自动化设备的生产企业提供技术方案。 

而在阿童木机器人的抓取方案中，机器人抓取口罩入包装机，可以灵活设计抓手，可以单抓和多抓，具体选用哪种模式，则根据包装机产能及放置要求做选择，而且末端抓手可以根据产品灵活调整，更加柔性化的配合产线。 

口罩生产百亿市场

分析师认为，“口罩行业规模增速提升，医用口罩增速高于行业整体。2019年我国口罩行业整体产值达到102亿元，同比增长12.6%，其中医用口罩产值55亿元，同比增长15.5%。受新冠肺炎疫情影响，2020年行业增速有望大幅提升。” 

不过不得不面对的一个事实是：口罩行业长期都是薄利，代工企业利润更薄。江苏省江阴某口罩工厂曾对外表示，工厂一年给日本代工口罩3亿只，每只出厂价两分钱，每只赚不到五厘钱。 

也有业内人士提出，N95等高端口罩溢价空间较大，利润也就比一般的口罩高很多，有些甚至可以达到70%的利润，而一般口罩利润也就在30%左右。 

而在此之前，KN95等高端口罩市场被3M和霍尼韦尔等海外巨头占据。一位长期浸染于自动化行业的撰稿人认为，口罩产业，中国的优势在低成本和产能，口罩背后是材料的竞争，也是装备的竞争。 

这次疫情对口罩的需求巨大，这给国产口罩行业带来了机遇，未来高端口罩国产品牌可能会逐渐崛起。然而国产口罩品牌的崛起势必要实现产业升级，其中，智能装备会是一个方向。不仅仅是用于口罩生产线，事实上，智能装备本身也可以成为口罩生产企业提升竞争力的一个多元化方向。 

近期投入口罩自动化产线的河南创景科技有限公司总经理董清永在接受高工机器人的采访时表示，虽然之前没有用过机器人，但是能省人工的话肯定会考虑投入的，毕竟除了口罩产线之外，他们还涉足各种医药产品，机器人更换夹爪之后还可以应用在其它医药产品的产线中。 

有一个细节需要注意：早在2018年1月，3M公司研磨产品事业部亚太地区总监Carl Doeksen在参观了库柏特机器人高速柔性抓取解决方案CGrasp时就谈到了物流分拣机器人的潜在市场。 

事实上，3M对机器人的关注远不止这一点。2016年，3M成立了中国首个专业的机器人研磨实验室，去年，3M还在上海成立了机器人研发中心，致力于帮助机器人打磨行业中的合作伙伴以及终端客户实现机器人自动化打磨。 

另一家口罩生产巨头霍尼韦尔与机器人的关系就更无需遑论了，口罩是霍尼韦尔工业自动化领域的一款“副产品”。去年10月，霍尼韦尔宣布成立了霍尼韦尔机器人技术有限公司。 

机器人能否短期内在口罩生产中大量普及目前还不可预见，毕竟疫情过去后，回归到正常轨道的口罩生产商们能有多大的欲望变革还不得而知，但可以预见的是，这次疫情过后，机器人企业要敲开口罩厂商的大门，会比之前容易很多。