中国包装机械行业自动化研究报告

文:睿工业2023年第一期

  目前,包装机械制造主要集中在美国、欧洲、日本、中国等国家和地区。而纸包装机械作为包装机械重要细分行业之一,随着近年来食品、饮料等快速消费品、电子、家电、医药、轻工等下游行业的快速发展,产销实现了高速增长。虽然近年来发展中国家机械制造能力迅速提升,但是由于纸包装机械成套设备的生产对智能数控系统、机电一体化设计、精密零件精加工、钢材材质等方面的要求较高,因此意大利、德国、日本等少数发达国家在纸包装机械生产领域仍具有一定技术优势。

  20世纪80年代以前,中国包装机械主要从德国、法国、意大利、日本等世界机械设备制造强国进口。随着中国机械工业的崛起和伴随机械设备结构调整的大环境,国内包装机械企业逐渐突破了国际生产商垄断竞争格局,机械制造与国外发达国家的水平差距不断缩小,产品的主要技术指标如工作速度、定位精度、运行稳定性、自动化程度等已经达到或接近国际先进水平。

  目前国产设备替代进口产品成为趋势,国内市场的主导地位已经由中国企业所占据,越来越多的纸包装生产企业也因此选择国产包装设备,替代进口机械已成为市场主流和必然趋势。一方面,世界发展中国家和地区经济的快速增长使得包装机械的市场需求快速提升;另一方面,发达经济体包装机械成套设备保有量较大,随着经济的进一步复苏,设备更新、机械设备下游厂商扩建仍将支撑包装机械成套设备的市场需求,全球包装机械需求未来将保持稳步增长,海外市场空间广阔,中国企业出口的潜力巨大。

  A 相关政策分析

  A-1树立绿色低碳的环保理念

  中国包装工业始终贯彻绿色发展理念,把发展绿色包装作为重要的战略方向。推进企业社会责任和产品全生命周期绿色管理。包装行业正在推动绿色工厂、绿色产品、绿色供应链行业示范,加强绿色产品研发与设计,大力发展绿色材料技术、绿色制造技术、资源循环再利用技术,建立绿色低碳循环应用体系,配合相关部门在包装全产业链推广清洁生产技术,加强生产过程的污染物管控与综合治理。

  A-2推动包装智能化水平提升

  当前,人工智能、大数据等新一轮科技革命和产业变革,催生大量新产业、新业态、新模式,包装工业要推动包装装备的智能化改造、高端化发展,打造基于大数据、人工智能和工业互联网平台等新一代信息网络技术的智能车间、智能工厂。

  智能制造是现代产业的发展方向,也是目前包装产业的发展短板。包装行业要提升数字赋能水平,加快智能包装装备创新研发,在智慧包装产品发展上,重点开发交互式、个性化、趣味性、沉浸式、智慧型包装产品。加快研发集商品真伪鉴别、流程追溯管理、品牌数字营销等多功能于一体的智慧型包装产品。

  总体来看,中国包装业正在向包装强国迈进,而行业竞争及行业内企业众多,竞争加剧的格局非常明显。“十四五”时期,包装行业将重点发展绿色包装、智能包装、安全包装等六大工程,推进包装工业创新发展、绿色发展,打造包装经济升级版,实现行业由大到强的实质性转变。

  B 包装行业产业规模概述(工业总产值)

  2021年包装行业工业总产值为12041亿元人民币,包装市场需求量大幅上涨,同比增长19.6%(图1)。2022年行业整体的需求量预计还会增加,主要得益于:

  行业新增长点拉动包装机械行业整体增长。食品、饮料等快速消费品、电子、医药等自动化、智能化程度较高的细分领域,以数字化转型和智能制造为主要推动力,以传统生产线的改造升级为主要形式,对智能装备和智能生产线的需求越来越多。随着近年来传统食品、自动化酿造、消费类电子产品、固体型药品等领域正在实现快速的产业升级,也进一步拉动了中国包装机械行业整体增长。

  包装机械智能化水平显著提升。中国自2015年发布《中国制造2025》开始,中国制造的进程就开启了加速阶段。在智能化浪潮下,机械智能化成为了工业领域中的一个重要的发展重心,这也使包装机械必然要向智能化转变。近年来在国家产业政策的扶持下,部分企业通过自主创新、引进吸收国外先进技术,技术水平大幅提高,中国包装机械领域的自动化比例已经超过了50%,这为智能化的发展奠定了良好基础。

  图1 包装行业工业总产值规模及预测(亿元)(数据来源:中国包装联合会)

自动化

  C 包装专用设备产量及增长情况

  图2 包装专用设备总产量(万台)(数据来源:国统局)

自动化

  图3 包装专用设备月产量(台)(数据来源:国统局)

自动化

  中国的包装工业作为服务型制造业,是国民经济与社会发展的重要支撑。随着中国制造业规模的不断扩大和创新体系的日益完善,包装工业在服务国家战略、适应民生需求、建设制造强国、推进经济发展等方面,将发挥越来越重要的作用和影响,中国包装行业经历了高速发展阶段,目前已经成为全球发展最快、规模最大,最具潜力的包装市场。在下游食品、药品、日化等行业新增长点拉动下,中国包装专用设备产量逐年增长。2021年,中国包装专用设备产量达74.2万台,同比增长175.8%(图2),2021年全年包装专用设备产量较2020年全年包装设备同比增长幅度较大,2021年5月包装专用设备产量达75444台,同比增长131.0%(图3)。

  D 包装机械自动化产品分析

  D-1包装机械行业发展趋势

  2021年是中国“十四五规划”的开局之年,是新冠疫情爆发的第二年。随着新冠病毒疫苗的研发不断取得进展以及国内人民的积极接种,中国疫情形势整体保持平稳,但新冠病毒不断变异,疫情防控形势仍然复杂严峻,给中国的经济社会发展带来了诸多变数。

  对包装机械行业来说,2021年新型的奥密克荣变异株对中国的制造业造成了一定的冲击,但是随着国内宏观经济政策效应的进一步释放,新一轮产能周期启动,国内下游食品饮料行业、乳品行业、药品行业和日化等行业均呈现出较为稳健的增长态势,下游需求的增长带来了包装机械行业的高度景气。“十四五”期间,新一代信息技术、人工智能技术和装备制造业的深度融合将成为趋势,智能制造、绿色制造、柔性制造和服务型制造将成为食品和包装机械行业发展的方向。

  ①制造方式绿色化。行业积极开展基于装备全生命周期的技术创新和集成,实现从产品设计、制造、包装、运输、使用、报废与回收利用等全生命周期的绿色化。

  ②设备卫生安全标准化。通过标准化建设,制/修订一批产品标准及通用技术要求,提高装备的技术水平和国际竞争力。

  ③技术创新与系统集成化。持续开展技术创新与新产品研发,缩短与国际先进技术与装备的差距;通过仿真技术研究高端装备存在的震动、噪音、效率等问题。

  ④信息技术与制造技术融合及智能化。通过制造技术与互联网技术、传感技术、机器视觉技术、机器人技术等的融合,提高食品和包装机械的自动化、柔性化、智能化和成套化水平,实现生产过程的数据采集、分析处理、控制的实时化和设备的远程运维。

  ⑤制造服务化。围绕装备的全生命周期服务,提供更加注重用户体验的个性化创新、协同制造、协作生产的新型服务,提高服务型收入的占比。

  E 包装机械自动化产品整体概述

  E-1 包装机械自动化市场规模及预测

  图4 2018-2023年包装机械行业自动化产品市场规模

自动化

  2019-2021年包装机械行业自动化市场规模稳步上升。2021年包装机械自动化市场销售额达32.44亿元,同比增长35.6%(图4)。2022年由于下游需求的持续增长,给包装机械行业带来了高度景气,预计今年还会有小幅上涨。

  2022年以后,国产化率有望进一步提升。2021年1月23日,财政部、工业和信息化部联合印发《关于支持“专精特新”中小企业高质量发展的通知》,同时“十四五智能制造规划”和智能制造2025等政策中均有相关内容支持工业自动化发展。随着工业自动化政策扶持力度的进一步加大,工业自动化高精尖技术有望得到突破,国产替代率有望进一步提升。

  E-2 包装机械自动化市场规模按产品分析

  包装机械行业使用的自动化产品主要有控制系统,传动控制,运动控制,人机界面和传感器这几类(图5),大致上包括:控制系统(嵌入式产品、PLC、IPC、现场总线等)、传动控制(变频器、直流调速等)、运动控制(伺服、步进、运动控制器等)、人机界面(文本显示器、触摸屏、平板电脑等)、电器元件及传感器(光电开关、温度传感器、压力传感器、行程开关、RFID等)。

  图5 2021年包装机械自动化市场规模-分产品

自动化

  E-3 包装机械自动化市场规模按技术分析

  ①现场总线技术。运用现场总线技术首先“解放”大部分硬件,使得繁琐的安装环节得到简化,还可以将现场总线技术和ERP系统集成,便于调取、分析运行数据。

  ②传感器技术。主要应用于食品饮料包装机械行业中,具体用于食品饮料的存储罐的监控、灌装封装、混合和加工、冷却和加温等工序中。

  ③传动控制技术。主要用于调整主工艺速度和控制电机在生产过程的周期性变化,但对于包装机械而言,变频器的使用率比较低。

  ④运动控制技术。运动控制产品在包装机上的应用主要是实现精确的位置控制和严格的速度同步,用于装卸、输送、打标、码垛、卸垛等工序。

  ⑤人机界面技术。包装机械的HMI通常与PLC配合使用,用以设定生产工艺参数,监控设备运行状态,记录设备生产历史等。

  ⑥物流自动化技术。物流自动化的进一步发展就使得整个食品加工与包装生产线得到完善,大大节省了人力成本。

  ⑦自动识别技术。自动识别包装材料的厚度、硬度、反弹力等,通过电脑反馈到机械手手调整动作幅度,保证不反弹且准确无误地将物品按准确的位置和方向放置。

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