物料从进厂到市场，完整的自动化该如何实现？

物料，所有制造企业都不陌生的部分。在智能制造发展如此火热的当下，物料的自动化处理自然也受到广泛关注，尤其是对于一些特殊物料或于人体有害的物料而言，在制造流程中该如何实现智能化的运转？本文中，我们一起来探讨物料处理智能化发展历程中的关键部分——自动化物料搬运设备（AMHE）的应用机制和场景、市场发展趋势，以及它在具体行业的应用样例。

 

 

不会疲倦的“搬运工”

自动化物料搬运设备是一种集成系统，用于在产品制造、仓储和配送流程的各个阶段有效处理和存储物料。这些系统旨在调节生产设施内的物料流，同时优先考虑安全性、及时交付和成本效益。此类设备包括自动导引车（AGV）、自动存储和检索系统（ASRS）、起重机、机器人、仓库管理系统以及输送机和分拣系统。传统的物料搬运以人工操作为主，通常需要耗费大量的时间、物力、人力，生产效率较低，而自动化物料搬运设备能够对物料的运输、搬运、装配等进行自动化操作，从而显著提高生产的安全性和效率。

自动化物料搬运设备能用于实现流程型工业中物理形态为粒料、粉料、液料及浆料等物料的处理。在物料流转过程中，通过将物料自动化搬运设备、处理设备与生产线/设备控制系统等组合成成套装备，借助计量传感、数据分析等现代技术手段对物料的温度、压力、精度等工艺参数进行自动采集、传输、汇总与分析，实现物料处理过程的可视化管理，提高生产的精益化程度，减少人工操作所带来的失误及安全隐患，为质量控制与溯源、工艺流程优化奠定良好的基础。此外，还可以实现对生产线及设备的实时监控和预警，有效提高生产线及设备运行的稳定性，降低整体运维成本。

随着制造业的不断发展，物料自动化搬运设备已成为现代工业生产中不可或缺的部分，在汽车、电池、化工、消费品、食品饮料、能源、半导体等多个行业广泛应用。目前在发达国家，基于其可以实现24/7不间断工作的特性，物料自动化搬运行业已成为工业自动化以及智能制造体系的重要组成部分。据调研机构MarketsandMarkets发布的研究报告预测，从2024年到2029年，全球自动化物料搬运设备市场规模预计将从333亿美元增长至510亿美元，期间将以8.9%的复合年增长率持续保持增长。

 

市场的机遇与制约

MarketsandMarkets预计，AMHE的市场表现将受到多种因素的影响。积极方面包括提供仓库自动化机器人解决方案的初创企业数量不断增加，自动化物料搬运设备行业在主要行业中日益普及，以及人们对劳动力成本和安全性的日益关注等；消极方面则来自于中小企业购买自动化物料处理设备的前期成本较高，以及集成和转换成本也较高等。

机遇1：市场对精益生产和准时制（JIT）实践的需求
精益生产和JIT原则旨在最大限度地减少浪费、缩短交付周期并优化流程，而AMHE能简化工作流程，使整个生产或配送设施的物料流动更快、更高效。这种效率的提高与精益生产和JIT的目标简直不谋而合，从而推动了企业集团对AMHE的采用。

具体来看，JIT实践强调保持最低库存水平，只在需要时才补充库存。AMHE系统通过准确跟踪库存水平，促进精确的库存管理，使公司能够最大限度地减少多余库存，避免缺货。这种能力可确保生产所需的材料和部件随时可用，有助于实现JIT目标。精益生产侧重于消除非增值活动和优化价值流流程。AMHE可将重复性的人工任务自动化，减少材料处理流程中的人工干预需求。通过最大限度地减少材料运输和处理等非增值活动，有助于提高整体流程效率和降低成本。

此外，JIT实践也强调生产质量稳定的产品，以满足客户的要求。AMHE系统可降低材料处理和加工过程中出现错误、损坏和污染的风险，从而有助于确保产品质量。通过保持质量标准和最大限度地减少缺陷，AMHE支持了向客户提供无缺陷产品的JIT目标。

机遇2：与物联网和数据分析集成
支持物联网的AMHE系统可以收集和分析有关设备健康和性能指标的数据，如温度、振动和能耗。通过将AMHE与传感器、执行器等物联网设备集成，企业可以实时监控设备的性能、状态和状况。从而进行预测分析、主动维护和优化物料处理流程，最大限度地减少停机时间并提高效率。

与此同时，联合数据分析平台也使得AMHE供应商能够分析从设备、传感器和其他来源收集到的大量运营数据。通过应用机器学习和人工智能等分析技术，公司可以识别物料处理流程中的模式、趋势和低效率。这种洞察力有助于持续改进和优化流程，从而提高生产率并降低运营成本。此外，与物联网和数据分析的整合还能提高整个供应链的可见性和透明度。

 

AMHE系统可以实时跟踪物料移动、库存水平和订单状态，为利益相关者提供有关供应链绩效的可行见解。这种可视性有助于做出更好的决策、改善库存管理和提高定制化服务。

限制1：集成的复杂性
将AMHE与现有的管理系统和其他操作软件整合起来可能很复杂。以仓储体系为例，目前许多企业仓储都有各种软件系统来管理不同方面的业务，包括仓库管理系统（WMS）、企业资源规划（ERP）、库存管理系统和运输管理系统（TMS）等。要将AMHE与这些不同的系统集成在一起，需要它们之间的兼容性和无缝通信。此外，每个仓库都有其独特的流程、工作流和要求，现成的解决方案可能无法完全满足特定仓库运营的具体需求。通常需要进行定制，以确保AMHE与现有软件顺利集成，并与仓库的业务工作流程保持一致。

将AMHE与现有软件系统集成可能还需要确保与自动化设备的硬件组件兼容。这包括与传感器、控制器和其它硬件设备的接口，以实现无缝通信和控制。与此同时，遵守数据隐私法和行业标准等监管要求也为集成工作增加了另一层复杂性，要避免合规问题和潜在的法律后果，确保集成系统符合所有监管义务至关重要。

 

限制2：与传感元件有关的技术难题
与物料搬运设备中任何传感元件相关的实时技术挑战都可能导致整个流程停止。例如，如果AGV的传感元件配备不当，AGV将无法对指令做出有效反应。如果该系统中的传感器发生故障，整个过程就会停止。此外，控制软件中的任何错误或漏洞都可能导致AGV的不正常运行，这可能会延误整个生产流程。

维护不当会导致机械故障，造成生产和性能损失。同样，定期维护对于自动仓储系统、输送机和分拣系统以及起重机的顺利运行也至关重要。由于所有自动化物料装卸设备都装有传感器，可以毫不费力地自动运行，因此与自动化物料装卸设备传感器相关的技术挑战对市场增长构成了挑战。

 

积极的行业信号

MarketsandMarkets预测，在未来五年内，区域分布上亚太地区有可能占据AMHE市场的最大份额。随着亚太地区经济的快速发展，尤其是制造业、航运业、电子商务和汽车行业的快速发展，对AMHE的需求急剧增加；消费品、电子和汽车等许多行业的生产设施激增，导致对高效物料搬运解决方案的需求也显著增加；对提高供应链管理程序、削减劳动力开支和提高运营效率的日益重视，进一步推动了这一趋势的发展。

据了解，以中国、日本和韩国等国家为代表的汽车工业蓬勃发展，是亚太地区在AMHE市场占据主导地位的部分原因。

汽车行业奉行精益生产原则，并不断融入工业4.0技术，从而推动了对高度自动化物料处理解决方案的需求。同时，汽车行业也非常重视自动化物料装卸技术，该技术正成为生产和物流战略的重要组成部分，因为企业旨在减少停机时间、优化运营并满足不断变化的市场需求。AMHE对于汽车制造商最大限度地提高产量、提高生产率和保证物流运作顺畅至关重要。市场上的AMHE解决方案涵盖了广泛的技术，且能够专为满足汽车装配线和仓库的需求而设计，如机械臂、输送系统、码垛机和自动导引车等。

 

中国的产业现状

相较于国际舞台，中国物料自动化处理行业发展历程还比较短。在生产工艺与技术水平上，国内物料自动化处理产线及设备与海外市场之间，仍存在着不小的差距：

在技术层面，国内产业面临技术水平相对滞后、自动化集成度有待提升、设备种类相对有限，以及缺乏统一的行业标准等瓶颈；

在产业布局层面，国内市场产业分散，尚未涌现出能够全面覆盖多个应用领域并引领行业发展的龙头型企业。多数企业选择专注于某一或少数几个特定应用领域，凭借长期积累的技术优势，来为市场提供专业化的物料自动化处理产线或核心单机设备。

近年来，随着我国工业自动化战略的深入实施，制造业对于自动化、智能化生产线的需求正以前所未有的速度增长。这一趋势不仅为自动化物料搬运设备提供了广阔的市场空间，也为其技术进步与产业升级注入了强大动力。

据智研瞻产业研究院在《2024-2030年中国物料自动化处理行业全产业结构深度分析及投资战略可行性评估预测报告》中的描述，2023年中国物料自动化处理行业市场规模约为461.49亿元，到2030年有望达到619.04亿元，在未来几年或将处于平稳上升状态，行业未来发展可期。

（本文综合整理自MarketsandMarkets、智研瞻产业研究院）

 

来源：荣格-《智能制造纵横》

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