调查肉类加工行业从业者对自动化技术的看法

《Applied Food Research》：Surveying Processor Perceptions of Automation in Meat Processing

肉类加工自动化需求调研：协作机器人应用场景与安全设计优先级。

　　在当前全球肉类需求不断增长的背景下，肉类加工业正面临着严重的劳动力短缺问题。这一挑战在新冠疫情之后变得更加严峻，使得自动化技术在该行业的应用加速推进。尽管大型肉类加工厂已经广泛采用自动化技术，但小型加工厂却缺乏可扩展且经济实惠的解决方案。协作机器人作为一种特殊的自动化技术，被设计用于协助人类工人而非完全取代，为劳动力短缺提供了更为灵活的应对策略。然而，要实现协作机器人的成功应用，需要明确的设计目标，包括安全性、实用性、应用场景以及协作方式。因此，本研究的目的是通过调查肉类加工商对自动化技术的看法，识别未来自动化的主要目标。

本研究围绕四个具体的研究问题展开：哪些行业和任务最能从自动化中受益？协作机器人在部分自动化任务中的角色是什么？协作自动化中希望具备哪些安全特性？如何衡量自动化实施的成功？这些问题旨在识别肉类加工业中对自动化技术需求最大的领域，并探索如何有效整合这些技术。通过调查，我们希望获得肉类加工商对自动化技术的见解，以指导小型和中型肉类加工厂的自动化方案设计。

本调查通过美国肉类加工商协会（AAMP）和小规模肉类加工厂援助网络（NMPAN）进行分发，这两个组织的成员主要是小型和中型肉类加工厂。总共收到了3,743份调查问卷，其中2,220份是完整的问卷，170份是部分填写的问卷。调查问卷的内容包括受访者的基本信息、对自动化技术的看法以及对协作机器人安全特性的期望。问卷的结构包括介绍、人口统计、自动化和安全等部分。在自动化部分，受访者被要求评估哪些任务可以完全自动化，哪些任务可以部分自动化，以及哪些任务不应自动化。此外，还要求受访者说明他们希望在协作自动化环境中实现的机器人角色和安全特性。

数据分析采用平均排名和广义线性模型（GLM）进行。平均排名用于评估任务和行业的自动化需求，而GLM则用于分析人口统计信息对问卷回答的影响。例如，年龄、性别、工作经验、处理的产品类型以及日常执行的任务均被考虑为潜在的解释变量，而回答的变量包括任务和行业对自动化的需求。分析结果显示，年龄和性别对自动化需求的影响不显著，而工作经验对自动化需求有显著影响。处理的产品类型和日常任务则对某些任务的自动化需求产生了不同程度的影响。

调查结果表明，牛肉和羊肉行业对自动化的需求最大，而家禽和其它行业（如野牛肉）的需求相对较低。在任务方面，分割胴体和分割胴体为四分之一的工序被普遍认为是最需要自动化的任务。这些任务因其高度重复性和对人力的高需求而受到关注。此外，调查还发现，不同的人口统计信息对自动化需求的影响存在差异，例如，有超过十年工作经验的受访者普遍认为所有任务的劳动强度较高，而拥有中等经验的受访者则认为任务的劳动强度较低。

在协作机器人在部分自动化任务中的角色方面，受访者普遍认为机器人应协助人类完成一些重复性高、体力消耗大的工作，如调整皮张张力、固定肢体、清洗胴体、稳定胴体位置等。同时，机器人还应用于帮助人类进行精确切割、测量和包装等任务。在安全特性方面，受访者强调了紧急停止按钮、传感器和摄像头监控、工作区入口检测、双手启动机制、碰撞避免技术、安全屏障、机器人限制、视觉指示和视觉与听觉警报的重要性。这些安全特性旨在减少人类与机器人之间的潜在冲突，并确保自动化环境的安全性。

在衡量自动化实施的成功方面，受访者提出了多种标准，包括财务指标（如投资回报率）、人体工程学指标（如减轻人类劳动强度和降低安全风险）以及产品产出指标（如减少浪费、满足质量标准和客户规格）。这些标准可以帮助评估自动化技术在肉类加工业中的实际效果，并为未来的研究提供指导。

本研究的发现为协作机器人在肉类加工业中的应用提供了重要的见解。牛肉和羊肉行业以及分割胴体和分割胴体为四分之一的工序是最适合自动化的主要领域。在设计协作机器人时，应重点考虑安全性、实用性以及协作方式。此外，调查结果还表明，自动化技术的实施需要结合具体行业和任务的需求，以确保其有效性和适用性。未来的研究应进一步探索协作机器人在肉类加工业中的应用，特别是针对小型和中型加工厂的需求，开发更加灵活和可扩展的自动化解决方案。同时，还需要关注自动化技术对人类工人的影响，包括其对安全性和人体工程学的提升。这些发现不仅为当前肉类加工业的自动化提供了指导，也为未来的自动化技术发展指明了方向。