包装机械行业百科「图」

一、包装机械行业发展历程

包装是商品进入流通领域的必要条件,而包装设备是实现产品包装的主要手段。包装设备制造企业根据客户包装工艺的个性化需求,为其提供多样化的产品,满足其自动化生产的需要。包装设备融合了机械加工、电气控制、信息系统控制、工业机器人、图像传感技术、微电子等多领域技术,结合下游行业的生产工艺,实现成型、装填、封口、贴标、打码、捆扎、码垛、缠绕等一系列包装工序的自动化,已成为企业提高生产效率、降低劳动强度、改善作业环境、节约人工成本、优化生产工艺和实现大规模生产的关键因素之一。

包装机械行业发展初期以手动和半自动的传统包装设备为主,产品自动化程度较低,行业适应性差,市场推广受到极大限制。随着国民经济水平的快速发展,各行业生产自动化要求的提高,包装机械行业得到了快速发展,包装设备在食品、饮料、医药、化工、家用电器、造币印钞、机械制造、仓储物流、建筑材料、金属制造、造纸印刷、图书出版等行业领域得到广泛应用。特别是近几年,受下游行业市场竞争愈发激烈、规模化和集约化生产趋势、人力资源成本上升等因素的影响,包装设备在生产和物流环节发挥着越来越大的作用,高度自动化、高效化、智能化、节能化的包装设备逐渐受到下游行业青睐,传统的包装设备逐步与现场总线技术、传动控制技术、运动控制技术、自动识别技术和安全检测技术相结合,现代化的包装设备应运而生。

现代化的包装设备是利用现代信息技术进行操作与控制的单机设备和智能包装生产线,体现了包装设备高自动化、机电一体化、智能化的发展要求。与传统的包装设备相比,现代化的包装设备具有快节拍和连续生产、生产适应性强、无人化操作等特点,并可实现自动识别、动态监测、自动报警、故障自诊断、安全连锁控制和数据自动存储等功能,更加符合现代化大规模生产的需要。

包装设备分类方法较多,目前国际上普遍采用的是按包装工序进行分类。按照工序分类,包装设备主要可分为成型装填封口系列设备、捆扎码垛缠绕系列设备、贴标打码系列设备、智能包装生产线及其他设备五类。

包装设备分类

资料来源:公开资料整理

二、包装机械行业竞争情况分析

包装机械行业是涉及多学科、跨领域的综合行业,由于其下游行业使用环境、生产工艺、包装材料、被包装物形态各异,供应商须根据客户个性化的需求量身定制相应的包装单机设备或生产线。

德国、美国、意大利等制造业发达国家生产现代化水平位居全球领先地位,其包装设备以产品序列全、更新速度快、领先的研发设计能力、先进的加工制造能力获得了国际范围的品牌影响力。以德国克朗斯、德国博世、德国KHS等为代表的国际知名包装设备企业,通过提供大型、成套、高精度的单机设备和智能包装生产线,占据了世界包装机械市场的主导地位,也占据了我国高端包装设备市场的主要份额。

由于受到资金、技术、人才、经验等因素的综合影响,国内从事包装设备生产的企业大多数规模较小。国内包装机械行业中生产规模大、产品档次高的企业为数不多。数量众多的本土企业由于研发能力不强或者缺乏自主创新能力,产品技术含量低、质量稳定性差,主要生产低水平、功能单一的包装设备,市场竞争力普遍不强。随着包装设备下游行业现代化加工和规模化生产的要求不断提高,该类企业将难以满足包装设备高自动化、机电一体化、智能化的发展要求,在低端市场的竞争压力将日益加剧。

三、包装机械行业产业链分析

包装机械行业上游行业是钢材、机械元件、电气元器件和塑料颗粒等行业,下游行业主要覆盖食品、饮料、医药、化工、家用电器、造币印钞、机械制造、仓储物流、建筑材料、金属制造、造纸印刷、图书出版等。

包装机械行业产业链示意图

资料来源:公开资料整理

四、包装机械行业的技术水平及特点分析

1、包装机械行业技术水平

包装机械作为需求导向型行业,其发展水平主要取决于所在国家和地区的制造业现代化程度。国际知名的包装设备供应商主要集中在德国、美国、意大利等制造业发达地区,其包装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性强等特点,并充分运用机电一体化技术,向高精度、集成化、智能化包装生产线方向发展。

国内包装机械行业总体而言集中度低、技术力量分散、设计能力较薄弱,业务规模大多局限于包装单机设备或单一工序、环节的设计、生产。

2、包装机械行业技术特点

(1)注重提高包装设备生产效率和稳定性

包装设备的生产效率反映了包装设备在正常状态下单位时间内生产的产品数量。下游行业的需求旺盛,市场竞争加剧,以及劳动力成本提高,对食品、饮料、医药和化工等行业提高生产效率、控制运营成本提出了更高的要求,提高包装设备的生产效率也成为包装机械行业发展的必然趋势。提高包装设备的生产效率主要是通过技术改造使包装设备运行速度提高,然而故障率也会随之增加,因此应寻求两者最优平衡点。通过制定产品可靠性标准和加工规范,并在生产中严格执行,同时抓好产品部件的设计和加工质量,是提升产品稳定性的重要保障。在产品稳定、可靠的前提下不断提高包装设备运作速度,是包装设备生产企业体现技术水平和设计能力的重要指标,是行业内先进企业的共同目标。

(2)注重提升包装设备自动化和柔性化程度

提高包装设备自动化程度,已成为全球包装设备生产企业的共同需求。随着国内人力资源成本的提高,下游行业市场集中度的上升,包装设备下游客户对自动化程度的要求日益迫切。包装设备自动化程度的提升,可以提高包装效率,减少人为因素干扰,提高包装设备运行的稳定性。

同时,随着市场竞争日益加剧,产品更新换代的周期也越来越短,例如食品、饮料、化妆品、日用家化等快速消费品领域,产品生产量较大,品种不断推陈出新,包装设备的寿命远大于产品的寿命周期,因此要求包装设备具有较强的柔性,可以适应被包装物、包装材料、包装式样的变化,满足客户多样化的包装需要。

(3)注重开发智能包装生产线产品

智能包装生产线是指融合机械加工、电气控制、信息系统控制、工业机器人、图像传感技术、微电子等多种学科的先进技术,应用机电一体化,连续实现多个包装功能的有机结合,完成检测与控制、故障诊断与排除等复杂控制;拥有完备产品序列的包装设备生产企业,通过包装工序排布,产品整体设计和生产,可以将各环节的生产能力最大限度发挥;在生产过程检测与控制方面,智能包装生产线可以使包装设备运用信息技术,实现生产控制与检测的动态适应;在故障诊断与排除方面,能进行模态分析寻找故障,或者能通过工业以太网进行远程诊断,自动寻找、解决故障,降低故障率,提高包装生产效率。

智能包装生产线的应用,使下游客户能够实现包装过程的自动监控、动态监测、报警、安全连锁控制、过载和失控保护等功能,大大提高了包装设备的可靠性和适应性,其应用的行业领域越来越广。

(4)注重模块化设计能力

模块化设计是包装设备结构设计的有效方法。随着自动化、智能化要求日益提高,包装设备的系统结构越来越复杂,通过对多种包装设备的功能进行分析,分解出不同的技术模块和产品模块,可以大大缩短包装设备的设计周期。同时,运用模块化设计技术,可以方便的实现包装设备内部功能的整合、外部功能的扩展,既保持了成熟包装设备产品的内在优势,又提高了柔性化的设计能力,大大拓宽了产品创新发展的空间,使包装设备产品系列更加丰富,功能更加完善,能够快速应对市场的变化。

(5)注重包装设备应用中的生产安全和包装卫生

包装设备主要应用在食品、饮料、医药、化工等行业领域,这些行业领域对经济发展和社会稳定具有重要影响,关乎人民食品安全和人身健康。从世界范围来看,国际标准化组织也出台了覆盖食品机械、制药机械等在内的安全卫生规定,成为国际机械设计制造中安全卫生要求的纲领性文件,世界各国高度重视符合安全卫生要求的技术装备的发展,把安全卫生作为包装设备与国际接轨的重要条件。包装设备行业法律法规相继推出,也对食品、饮料、医药等行业领域的生产、包装、物流过程提出更高的安全、卫生等监管要求。将安全和卫生要求引入到包装设备的设计与制造中,可有效规避安全风险对工作人员的伤害,防止各类伤亡事故的发生,推进下游企业的安全生产,也可有效防止包装过程中有害成分向食品、药品等被包装物迁移,防止包装过程中的污染,提高食品、饮料、医药、化工等行业包装过程的安全性,促进行业健康发展。

五、进入包装机械行业的主要障碍

1、研发设计能力壁垒

包装设备制造企业需要根据用户的生产流程、技术工艺、场地布局、被包装物的形态和包装材料的不同,针对客户需求进行个性化设计,需要本行业企业具备较强的包装设备研发设计能力。从事本行业的企业需具备扎实的理论基础,融合多学科的先进技术,方可设计出符合客户要求的非标单机设备和智能包装生产线。同时,随着行业技术创新和产品升级换代的步伐加快,客户需求的持续变化,行业内企业需要不断研发新技术、新工艺以适应行业发展潮流。目前,行业内只有少数先进的生产厂商具备较强的自主创新、研发设计能力,可以根据市场和客户需求的变化开发出相应的新产品,并率先占领市场,这对后进入的企业构成较高的壁垒。

2、专业技术壁垒

包装机械行业尤其是非标单机设备和智能包装生产线融合了机械加工、电气控制、信息系统控制、工业机器人、图像传感技术、微电子等先进技术,属于技术密集型产业,具有较高的技术壁垒。以饮料包装生产线为例,产品由整层抓取装置、高速分纸装置、折盖机构、伺服分道机构等多个重要部件构成,对于行业初入者而言很难在短时间内全面掌握核心技术。

此外,近十年来,国内包装设备制造技术获得快速的发展,少数国内领先企业的包装设备单机制造水平已经接近或达到国际先进水平,随着包装机械行业生产企业专利保护意识的日益增强,专利申请量大幅增加,行业新进入者很容易造成专利技术侵权,因此很难逾越较为严密的专利技术壁垒。

3、品牌和服务壁垒

包装机械行业下游客户主要为食品、饮料、医药、化工等行业企业,上述行业是与人民日常生活息息相关、关乎国计民生的重要行业,下游客户对产品的安全性、稳定性、耐用性等方面要求较高。要成为下游品牌企业的包装设备供应商,必须具备丰富的下游行业应用经验。只有拥有大量类似项目的成功案例、规模较大、声誉良好的包装设备供应商才能具备较强的竞争实力。

因此,包装设备制造企业健全的服务网络、丰富的行业经验是下游客户的采购决策中的重要考虑因素。包装设备是下游客户生产线的重要组成部分,因此在考虑采购价格的同时,下游客户更会注重包装设备供应商的及时响应和持续服务能力,注重供应商的品牌和口碑,对于新进入者而言,从进入到被认可需要较长的时间。

4、人力资源壁垒

包装机械行业是集产品研发、系统设计、装备制造、安装调试、维护服务于一体的系统工程,是一个涉及多学科、跨领域的综合性行业,本行业企业需要大批掌握系统设计能力、机械系统设计、电气自动化控制系统设计等方面的高素质、高技能的复合型专业人才,需要大量的研发设计人员、安装调试人员、市场开发人员和售后服务人员组成团队相互合作,才能保证产品技术的先进性和市场适用性。

包装机械行业安装调试等某些关键岗位还需要经验丰富、效率高、掌握操作诀窍的熟练技术工人,尤其是定制化程度较高的非标产品对技术工人的装配技能要求更高。安装调试人员操作技能、装配诀窍的熟练程度是确保产品性能稳定、运转效率高的重要因素之一。专业的生产技术人员及管理人员的培养不是短期内能够完成的,这对包装机械行业新进入者也是一个较大的障碍。

六、包装机械行业前景展望

包装机械在我国属于新兴行业,起步较晚,经过30多年的发展,现已成为机械工业中的十大行业之一。包装机械下游应用行业广泛,多为快速消费品或生活必需品制造行业,抗周期性强,使得包装机械行业总体需求较为稳定。近年来,在我国人均消费水平提高、消费需求升级换代的持续拉动下,食品、饮料、医药、化工、家用电器、造币印钞、机械制造、仓储物流、建筑材料、金属制造、造纸印刷、图书出版等众多行业领域生产企业把握发展机遇,不断扩大生产规模,提高市场竞争力,为我国包装机械行业快速发展提供了有效保障。

1、我国居民可支配收入的提高带动了国内消费增长,随着居民消费能力、健康意识的提高,新包装材料、包装工艺和包装样式逐渐成为消费者关注的因素,为国内包装设备带来新的发展机遇。

2、随着我国人力资源成本增幅较大,部分地区出现用工荒现象,劳动成本上升的外在压力迫使企业调整生产要素的投入比例,积极引入先进技术和机械设备代替人工,通过自动化生产提高劳动效率,从而消化劳动成本上升的不利影响。通过技术和设备的引进,企业提高了生产效率,降低了工人劳动强度,实现规模化生产,巩固并提高市场份额。

3、国内消费支出的增长、人力资源成本的提高、规模化的生产要求和对新产品的需求等有利因素都在刺激国内包装机械市场的发展。同时,包装设备所具有的提高劳动生产率、降低劳动强度、降低包装成本等一系列特点,促进其在下游行业领域生产和仓储物流过程中的应用,使其拥有广阔的市场空间。

我国包装机械行业需求空间较大,未来仍将呈高速发展态势。包装设备在生产应用中的作用主要表现为:

(1)大大提高劳动生产率,缩短了生产时间。例如对于封箱、捆扎、码垛工序,目前公司生产的全自动双通道封箱机的封箱速度已达到80箱/分,全自动捆扎机的捆扎速度可达到1.2秒/道,码箱垛机的码垛速度为60000瓶/小时。此外,自动化的包装设备能够实现连续化生产,在提高生产效率方面发挥重要作用;

(2)有效保证产品的包装质量。包装设备可根据被包装物形态、大小、质量的不同,采用不同的包装材料和包装方式,使得包装后物品规格相对一致,保证包装质量,符合集合包装的要求;

(3)实现手工包装无法实现的包装操作,如真空包装、气调包装、泡罩装盒等包装设备实现了食品、药品等商品的自动化无菌、气调保鲜包装的要求;

(4)降低劳动强度,改善劳动条件。例如生产过程中的装箱、装盒等包装工序,仓储物流中的捆扎码垛工序,动作单调、频率高,耗体力,使用装箱机和装盒机等包装设备能有效解决这一问题;

(5)有利于对工人的劳动保护。对于某些严重影响身体健康的产品,如粉尘严重、刺激性、放射性、易燃易爆、生产储存环境严苛的产品,例如农药、民爆产品等的包装,采用传统包装方式容易影响健康,危害生命安全,无人化包装成为这类行业的必然发展趋势;

(6)可降低包装成本,节省贮运费用。对松散产品,如瓶装水、食品、邮件等,采用自动化包装设备完成装填、封口、捆扎、码垛、缠绕等一系列包装工艺,可大大缩小包装物体积,节省包装材料,同时起到提高货位利用率和运载率,减少物流费用的作用;

(7)可靠保证了产品使用的安全卫生。包装设备避免了生产人员与被包装物直接接触,有效减少了食品、饮料和医药等行业的产品污染,保证了产品的安全卫生;

七、包装机械行业存在的问题

(1)多数企业规模小、研发能力弱

大多数包装设备企业规模小、资金实力不足、研发能力弱、创新能力低,低水平重复建设现象严重,产品结构中低端产品比例较高,往往通过恶性价格竞争获取市场。

(2)行业标准化程度较低

现阶段我国包装机械行业标准化程度较低,一定程度上阻碍了落后产能的淘汰,不利于行业的规范健康发展。目前我国食品和包装机械的国家标准和行业标准大约只能覆盖产品的20%-30%,而70%-80%的产品为企业标准,导致下游用户设备选型配套困难23;其次,现有包装机械的标准体系中仅仅主要是产品标准,基础标准、方法标准、管理标准和安全卫生标准等较为缺乏,从而制约了产品标准的适用性,阻碍了包装机械行业的自主研发和技术积累。

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