中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化研究報(bào)告
文:睿工業(yè)2023年第一期
目前,包裝機(jī)械制造主要集中在美國(guó)、歐洲、日本、中國(guó)等國(guó)家和地區(qū)。而紙包裝機(jī)械作為包裝機(jī)械重要細(xì)分行業(yè)之一,隨著近年來(lái)食品、飲料等快速消費(fèi)品、電子、家電、醫(yī)藥、輕工等下游行業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)了高速增長(zhǎng)。雖然近年來(lái)發(fā)展中國(guó)家機(jī)械制造能力迅速提升,但是由于紙包裝機(jī)械成套設(shè)備的生產(chǎn)對(duì)智能數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)、精密零件精加工、鋼材材質(zhì)等方面的要求較高,因此意大利、德國(guó)、日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在紙包裝機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域仍具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
20世紀(jì)80年代以前,中國(guó)包裝機(jī)械主要從德國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等世界機(jī)械設(shè)備制造強(qiáng)國(guó)進(jìn)口。隨著中國(guó)機(jī)械工業(yè)的崛起和伴隨機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)調(diào)整的大環(huán)境,國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械企業(yè)逐漸突破了國(guó)際生產(chǎn)商壟斷競(jìng)爭(zhēng)格局,機(jī)械制造與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距不斷縮小,產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)如工作速度、定位精度、運(yùn)行穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度等已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。
目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備替代進(jìn)口產(chǎn)品成為趨勢(shì),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位已經(jīng)由中國(guó)企業(yè)所占據(jù),越來(lái)越多的紙包裝生產(chǎn)企業(yè)也因此選擇國(guó)產(chǎn)包裝設(shè)備,替代進(jìn)口機(jī)械已成為市場(chǎng)主流和必然趨勢(shì)。一方面,世界發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)使得包裝機(jī)械的市場(chǎng)需求快速提升;另一方面,發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體包裝機(jī)械成套設(shè)備保有量較大,隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步復(fù)蘇,設(shè)備更新、機(jī)械設(shè)備下游廠商擴(kuò)建仍將支撐包裝機(jī)械成套設(shè)備的市場(chǎng)需求,全球包裝機(jī)械需求未來(lái)將保持穩(wěn)步增長(zhǎng),海外市場(chǎng)空間廣闊,中國(guó)企業(yè)出口的潛力巨大。
A 相關(guān)政策分析
A-1樹(shù)立綠色低碳的環(huán)保理念
中國(guó)包裝工業(yè)始終貫徹綠色發(fā)展理念,把發(fā)展綠色包裝作為重要的戰(zhàn)略方向。推進(jìn)企業(yè)社會(huì)責(zé)任和產(chǎn)品全生命周期綠色管理。包裝行業(yè)正在推動(dòng)綠色工廠、綠色產(chǎn)品、綠色供應(yīng)鏈行業(yè)示范,加強(qiáng)綠色產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計(jì),大力發(fā)展綠色材料技術(shù)、綠色制造技術(shù)、資源循環(huán)再利用技術(shù),建立綠色低碳循環(huán)應(yīng)用體系,配合相關(guān)部門(mén)在包裝全產(chǎn)業(yè)鏈推廣清潔生產(chǎn)技術(shù),加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的污染物管控與綜合治理。
A-2推動(dòng)包裝智能化水平提升
當(dāng)前,人工智能、大數(shù)據(jù)等新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,催生大量新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式,包裝工業(yè)要推動(dòng)包裝裝備的智能化改造、高端化發(fā)展,打造基于大數(shù)據(jù)、人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能車(chē)間、智能工廠。
智能制造是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,也是目前包裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展短板。包裝行業(yè)要提升數(shù)字賦能水平,加快智能包裝裝備創(chuàng)新研發(fā),在智慧包裝產(chǎn)品發(fā)展上,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)交互式、個(gè)性化、趣味性、沉浸式、智慧型包裝產(chǎn)品。加快研發(fā)集商品真?zhèn)舞b別、流程追溯管理、品牌數(shù)字營(yíng)銷(xiāo)等多功能于一體的智慧型包裝產(chǎn)品。
總體來(lái)看,中國(guó)包裝業(yè)正在向包裝強(qiáng)國(guó)邁進(jìn),而行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)及行業(yè)內(nèi)企業(yè)眾多,競(jìng)爭(zhēng)加劇的格局非常明顯。“十四五”時(shí)期,包裝行業(yè)將重點(diǎn)發(fā)展綠色包裝、智能包裝、安全包裝等六大工程,推進(jìn)包裝工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展,打造包裝經(jīng)濟(jì)升級(jí)版,實(shí)現(xiàn)行業(yè)由大到強(qiáng)的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變。
B 包裝行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模概述(工業(yè)總產(chǎn)值)
2021年包裝行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為12041億元人民幣,包裝市場(chǎng)需求量大幅上漲,同比增長(zhǎng)19.6%(圖1)。2022年行業(yè)整體的需求量預(yù)計(jì)還會(huì)增加,主要得益于:
行業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)拉動(dòng)包裝機(jī)械行業(yè)整體增長(zhǎng)。食品、飲料等快速消費(fèi)品、電子、醫(yī)藥等自動(dòng)化、智能化程度較高的細(xì)分領(lǐng)域,以數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造為主要推動(dòng)力,以傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造升級(jí)為主要形式,對(duì)智能裝備和智能生產(chǎn)線的需求越來(lái)越多。隨著近年來(lái)傳統(tǒng)食品、自動(dòng)化釀造、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、固體型藥品等領(lǐng)域正在實(shí)現(xiàn)快速的產(chǎn)業(yè)升級(jí),也進(jìn)一步拉動(dòng)了中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)整體增長(zhǎng)。
包裝機(jī)械智能化水平顯著提升。中國(guó)自2015年發(fā)布《中國(guó)制造2025》開(kāi)始,中國(guó)制造的進(jìn)程就開(kāi)啟了加速階段。在智能化浪潮下,機(jī)械智能化成為了工業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)重要的發(fā)展重心,這也使包裝機(jī)械必然要向智能化轉(zhuǎn)變。近年來(lái)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的扶持下,部分企業(yè)通過(guò)自主創(chuàng)新、引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),技術(shù)水平大幅提高,中國(guó)包裝機(jī)械領(lǐng)域的自動(dòng)化比例已經(jīng)超過(guò)了50%,這為智能化的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。
圖1 包裝行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值規(guī)模及預(yù)測(cè)(億元)(數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)包裝聯(lián)合會(huì))
C 包裝專(zhuān)用設(shè)備產(chǎn)量及增長(zhǎng)情況
圖2 包裝專(zhuān)用設(shè)備總產(chǎn)量(萬(wàn)臺(tái))(數(shù)據(jù)來(lái)源:國(guó)統(tǒng)局)
圖3 包裝專(zhuān)用設(shè)備月產(chǎn)量(臺(tái))(數(shù)據(jù)來(lái)源:國(guó)統(tǒng)局)
中國(guó)的包裝工業(yè)作為服務(wù)型制造業(yè),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重要支撐。隨著中國(guó)制造業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和創(chuàng)新體系的日益完善,包裝工業(yè)在服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、適應(yīng)民生需求、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面,將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用和影響,中國(guó)包裝行業(yè)經(jīng)歷了高速發(fā)展階段,目前已經(jīng)成為全球發(fā)展最快、規(guī)模最大,最具潛力的包裝市場(chǎng)。在下游食品、藥品、日化等行業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)拉動(dòng)下,中國(guó)包裝專(zhuān)用設(shè)備產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)。2021年,中國(guó)包裝專(zhuān)用設(shè)備產(chǎn)量達(dá)74.2萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)175.8%(圖2),2021年全年包裝專(zhuān)用設(shè)備產(chǎn)量較2020年全年包裝設(shè)備同比增長(zhǎng)幅度較大,2021年5月包裝專(zhuān)用設(shè)備產(chǎn)量達(dá)75444臺(tái),同比增長(zhǎng)131.0%(圖3)。
D 包裝機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品分析
D-1包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
2021年是中國(guó)“十四五規(guī)劃”的開(kāi)局之年,是新冠疫情爆發(fā)的第二年。隨著新冠病毒疫苗的研發(fā)不斷取得進(jìn)展以及國(guó)內(nèi)人民的積極接種,中國(guó)疫情形勢(shì)整體保持平穩(wěn),但新冠病毒不斷變異,疫情防控形勢(shì)仍然復(fù)雜嚴(yán)峻,給中國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了諸多變數(shù)。
對(duì)包裝機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō),2021年新型的奧密克榮變異株對(duì)中國(guó)的制造業(yè)造成了一定的沖擊,但是隨著國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)政策效應(yīng)的進(jìn)一步釋放,新一輪產(chǎn)能周期啟動(dòng),國(guó)內(nèi)下游食品飲料行業(yè)、乳品行業(yè)、藥品行業(yè)和日化等行業(yè)均呈現(xiàn)出較為穩(wěn)健的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),下游需求的增長(zhǎng)帶來(lái)了包裝機(jī)械行業(yè)的高度景氣?!笆奈濉逼陂g,新一代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)和裝備制造業(yè)的深度融合將成為趨勢(shì),智能制造、綠色制造、柔性制造和服務(wù)型制造將成為食品和包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的方向。
?、僦圃旆绞骄G色化。行業(yè)積極開(kāi)展基于裝備全生命周期的技術(shù)創(chuàng)新和集成,實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、報(bào)廢與回收利用等全生命周期的綠色化。
?、谠O(shè)備衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),制/修訂一批產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及通用技術(shù)要求,提高裝備的技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
③技術(shù)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成化。持續(xù)開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新與新產(chǎn)品研發(fā),縮短與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)與裝備的差距;通過(guò)仿真技術(shù)研究高端裝備存在的震動(dòng)、噪音、效率等問(wèn)題。
?、苄畔⒓夹g(shù)與制造技術(shù)融合及智能化。通過(guò)制造技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等的融合,提高食品和包裝機(jī)械的自動(dòng)化、柔性化、智能化和成套化水平,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、分析處理、控制的實(shí)時(shí)化和設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維。
⑤制造服務(wù)化。圍繞裝備的全生命周期服務(wù),提供更加注重用戶(hù)體驗(yàn)的個(gè)性化創(chuàng)新、協(xié)同制造、協(xié)作生產(chǎn)的新型服務(wù),提高服務(wù)型收入的占比。
E 包裝機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品整體概述
E-1 包裝機(jī)械自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)
圖4 2018-2023年包裝機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模
2019-2021年包裝機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步上升。2021年包裝機(jī)械自動(dòng)化市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)32.44億元,同比增長(zhǎng)35.6%(圖4)。2022年由于下游需求的持續(xù)增長(zhǎng),給包裝機(jī)械行業(yè)帶來(lái)了高度景氣,預(yù)計(jì)今年還會(huì)有小幅上漲。
2022年以后,國(guó)產(chǎn)化率有望進(jìn)一步提升。2021年1月23日,財(cái)政部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于支持“專(zhuān)精特新”中小企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的通知》,同時(shí)“十四五智能制造規(guī)劃”和智能制造2025等政策中均有相關(guān)內(nèi)容支持工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展。隨著工業(yè)自動(dòng)化政策扶持力度的進(jìn)一步加大,工業(yè)自動(dòng)化高精尖技術(shù)有望得到突破,國(guó)產(chǎn)替代率有望進(jìn)一步提升。
E-2 包裝機(jī)械自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模按產(chǎn)品分析
包裝機(jī)械行業(yè)使用的自動(dòng)化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng),傳動(dòng)控制,運(yùn)動(dòng)控制,人機(jī)界面和傳感器這幾類(lèi)(圖5),大致上包括:控制系統(tǒng)(嵌入式產(chǎn)品、PLC、IPC、現(xiàn)場(chǎng)總線等)、傳動(dòng)控制(變頻器、直流調(diào)速等)、運(yùn)動(dòng)控制(伺服、步進(jìn)、運(yùn)動(dòng)控制器等)、人機(jī)界面(文本顯示器、觸摸屏、平板電腦等)、電器元件及傳感器(光電開(kāi)關(guān)、溫度傳感器、壓力傳感器、行程開(kāi)關(guān)、RFID等)。
圖5 2021年包裝機(jī)械自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模-分產(chǎn)品
E-3 包裝機(jī)械自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模按技術(shù)分析
?、佻F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)首先“解放”大部分硬件,使得繁瑣的安裝環(huán)節(jié)得到簡(jiǎn)化,還可以將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和ERP系統(tǒng)集成,便于調(diào)取、分析運(yùn)行數(shù)據(jù)。
②傳感器技術(shù)。主要應(yīng)用于食品飲料包裝機(jī)械行業(yè)中,具體用于食品飲料的存儲(chǔ)罐的監(jiān)控、灌裝封裝、混合和加工、冷卻和加溫等工序中。
?、蹅鲃?dòng)控制技術(shù)。主要用于調(diào)整主工藝速度和控制電機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程的周期性變化,但對(duì)于包裝機(jī)械而言,變頻器的使用率比較低。
④運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在包裝機(jī)上的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步,用于裝卸、輸送、打標(biāo)、碼垛、卸垛等工序。
?、萑藱C(jī)界面技術(shù)。包裝機(jī)械的HMI通常與PLC配合使用,用以設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù),監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),記錄設(shè)備生產(chǎn)歷史等。
?、尬锪髯詣?dòng)化技術(shù)。物流自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就使得整個(gè)食品加工與包裝生產(chǎn)線得到完善,大大節(jié)省了人力成本。
?、咦詣?dòng)識(shí)別技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等,通過(guò)電腦反饋到機(jī)械手手調(diào)整動(dòng)作幅度,保證不反彈且準(zhǔn)確無(wú)誤地將物品按準(zhǔn)確的位置和方向放置。
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