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1. 我國包裝機械行業(yè)的現(xiàn)狀與存在的問題
   1. 我國包裝機械行業(yè)的現(xiàn)狀

我國包裝機械的起步是在20世紀(jì)的70年代,當(dāng)時我國的機械研究所在參考日本包裝機械的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了我國的第一臺包裝機械。到如今,已經(jīng)經(jīng)過了將近40年的發(fā)展,取得了傲人的成就。包裝機械企業(yè)在我國民營和股份制的居多,占到了總數(shù)的80%以上,國有的包裝企業(yè)卻寥寥無幾。所以,雖然包裝機械已經(jīng)成為我國機械工業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè),卻仍然沒有太多的自主科技。改革開放以來,我國包裝機械的品種已經(jīng)有超過1 350種,但是大部分都不能直接投入到生產(chǎn)中,還處在測試和改善的階段,完全無法滿足市場的需求。和發(fā)達的國家相比,我國的包裝機械行業(yè)還有一定的差距,需要繼續(xù)完善和改革。

1. 2. 我國包裝機械行業(yè)存在的問題

我國包裝機械行業(yè)存在很多問題,一些尖端的包裝機械還是從德國和日本等國進口。具體而言,我國包裝機械行業(yè)存在的問題主要有以下幾種。

1. 1. 1. 創(chuàng)新不足。我國包裝機械設(shè)計人員的素質(zhì)不高。我國包裝機械的起步較晚,雖然發(fā)展得較快,但是并沒有掌握真正頂端的科技。設(shè)計人員應(yīng)用的設(shè)計理論和參考的設(shè)計規(guī)范比較陳舊,滿足不了包裝機械設(shè)計創(chuàng)新的需求。而且,科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)結(jié)合不夠緊密。我國關(guān)于包裝機械設(shè)計的研究并不少,但很少能夠應(yīng)用在實際的生產(chǎn)中。因此,我國包裝機械設(shè)計的相關(guān)研究無法及時地在生產(chǎn)中實踐,驗證其可行性。最后,我國包裝機械行業(yè)的資源配置不合理。我國對包裝機械的宏觀調(diào)控?zé)o法和包裝機械行業(yè)發(fā)展的速度相匹配,而且國有的包裝機械企業(yè)幾乎沒有,無法發(fā)揮社會主義集中力量辦大事的優(yōu)勢。上述的幾種原因,導(dǎo)致了我國包裝機械行業(yè)的創(chuàng)新不足,阻礙包裝機械行業(yè)的發(fā)展。
      2. 包裝機械設(shè)計的方法不足。我國包裝機械的模型模仿性質(zhì)高,設(shè)計時,往往是根據(jù)任務(wù)設(shè)計書的特征,尋找同類型的樣機, 在此基礎(chǔ)上設(shè)計自己的包裝機械。整個設(shè)計中創(chuàng)新的程度較低,

參數(shù)模仿的痕跡很明顯。再者,我國包裝機械的性能指標(biāo)不夠自主。我國包裝機械在確定設(shè)計任務(wù)后,機械設(shè)備的技能指標(biāo)和技術(shù)性能的數(shù)據(jù)在很大程度上是仿造樣機的參數(shù)。因此,設(shè)計的包裝機械性能和樣機相比無太多進步之處。

綜合上述的原因,我國包裝機械行業(yè)要想發(fā)展,必須提高自主創(chuàng)新的能力,提高包裝機械制造企業(yè)的內(nèi)部管理,引入先進的技術(shù),以此來給包裝機械行業(yè)注入新的活力,促進我國包裝機械的行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)時代的需求和科學(xué)技術(shù)水平,將自動化技術(shù)引入到包裝機械行業(yè)是一個很好的方法,可以使包裝機械最大化地滿足市場的需求,在下文中將具體分析自動化技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用。

2. 包裝機械中自動化技術(shù)的應(yīng)用

計算機技術(shù)的發(fā)展影響了多個行業(yè),表現(xiàn)在機械行業(yè),最明顯的就是促進了其自動化的發(fā)展。通過計算機技術(shù),可以實現(xiàn)機械系統(tǒng)本身信息的反饋和負反饋,從而滿足機械設(shè)備的自動化生產(chǎn),降低了人力在生產(chǎn)中的作用。包裝機械并不是獨立的個體,從自動包裝到檢測是一整條的生產(chǎn)線。所以,自動化技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用,也需要從不同的設(shè)備和元件分析。就以目前的情況而言,自動化技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1. 1. 包裝機械的傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)可以將未包裝的物品運送到包裝機械中,然后將包裝好的物品傳送到指定的位置。所以,傳動系統(tǒng)是整個包裝機械實現(xiàn)連續(xù)工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的包裝機械,是通過控制電機來控制包裝機械的生產(chǎn)速度。但是在PLC和變頻器出現(xiàn)后,包裝機械的傳動系統(tǒng)將PLC和變頻器應(yīng)用在其中,實現(xiàn)了傳動系統(tǒng)的自動化。

當(dāng)前較為先進的變頻器集合了計算機技術(shù)、控制技術(shù)和機電一體化技術(shù)等,它可以根據(jù)設(shè)備檢測到的信號主動調(diào)節(jié)速度和精度,極大提升了動作響應(yīng)的速度和運行的效率。基于上述的幾種優(yōu)點,包裝機械的傳動系統(tǒng)在應(yīng)用了變頻器后取得了一定的發(fā)展,所以其使用的范圍愈發(fā)廣泛。目前,包裝機械行業(yè)應(yīng)用的變頻器主要的品牌有西門子和施耐德等,我國還沒有較為成功的自主變頻器品牌。

1. 2. 包裝機械的顯示器

包裝機械在應(yīng)用自動化技術(shù)后,會有很多的模擬信號,這些模擬信號在被接手后會顯示在顯示器上,人們可以根據(jù)信號的特點來判斷包裝機械設(shè)備的運行狀態(tài),然后直接在界面上進行相應(yīng)的操作,這種信號再反饋給包裝機械,改變其生產(chǎn)的各種狀態(tài)。目前的包裝機械還是以文本顯示器為主,少數(shù)較為先進的包裝機械采用了觸摸屏的形式。

顯示器是人為控制生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),當(dāng)包裝機械設(shè)備出現(xiàn)問題后,信號會最先反映在顯示器上,然后就可以實現(xiàn)人為調(diào)節(jié)的操作。也就是說,顯示器也同時相當(dāng)于控制器,是人與包裝機械之間的信號轉(zhuǎn)換器。目前,這種人機操作界面的顯示器生產(chǎn)商主要是西門子和三菱等企業(yè),我國也有一些品牌的人機操作界面顯示器,但是和德國與日本等發(fā)達國家還存在一定的差距。

1. 3. 包裝機械的控制系統(tǒng)

包裝機械的自動化控制系統(tǒng)主要是通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn),PLC 可以將人們編寫的程序語言邏輯化地反映在包裝機械的生產(chǎn)中。而且,PLC控制系統(tǒng)還有可靠性強、設(shè)計較靈活和操作簡單等優(yōu) 點。根據(jù)包裝機械行業(yè)的發(fā)展,PLC的應(yīng)用極大提高了包裝機械 的自動化程度,滿足了生產(chǎn)對包裝機械的需求。所以,PLC在包裝機械中的應(yīng)用愈加廣泛,兩者相互促進。

生產(chǎn)飲料包裝和方便食品包裝的包裝機械大多采用PLC的控制系統(tǒng),變頻器和PLC共同支撐起了整個包裝機械的自動化生產(chǎn)。以目前的情況而言,在未來的幾年中,PLC還將是主流的包裝機械控制系統(tǒng)。包裝機械的PLC系統(tǒng)主要由三菱、西門子和施耐德等企業(yè)生產(chǎn),基于PLC的優(yōu)點分析,它在包裝機械中的應(yīng)用會越來越廣泛,促進包裝機械行業(yè)的自動化發(fā)展。

1. 4. 包裝機械中的模塊化設(shè)計

模塊化設(shè)計是包裝機械為了應(yīng)對包裝機械生產(chǎn)較為單一的情況,同時,模塊化設(shè)計是一種用功能決定包裝機械設(shè)計的手段,它可以最大化滿足客戶的需求,應(yīng)對市場的變化。這種設(shè)計也減緩了包裝機械更新?lián)Q代的速度,用類似半智能化的設(shè)計手段來促進包裝機械的發(fā)展。通過包裝機械的模塊化設(shè)計,包裝機械在生產(chǎn)中有了更多的選擇,包裝機械的控制系統(tǒng)可以根據(jù)實際的生產(chǎn)需求切換到不同的模塊,實現(xiàn)包裝機械生產(chǎn)的自動化。

將模塊化設(shè)計這種自動化的手段應(yīng)用在包裝機械中的優(yōu)點有很多,首先,可以建設(shè)包裝機械的設(shè)計環(huán)節(jié)。包裝機械的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,需要從多個需求入手,然后分別設(shè)計相應(yīng)的功能, 最后綜合機械設(shè)計的原則和指標(biāo),完成包裝機械的整個設(shè)計。但 是模塊化的設(shè)計卻可以極大程度地簡化包裝機械的設(shè)計過程,原本的模塊是固定的,只要根據(jù)功能需求選擇相應(yīng)的模塊,然后綜合在一起,就可以基本完成整個設(shè)計。其次,產(chǎn)品柔性程度高。模工業(yè)技術(shù)塊設(shè)計和機械設(shè)計不同,它可以獨立存在,隨時將最新的技術(shù)應(yīng)用在自身。因此,模塊化設(shè)計的更新?lián)Q代是極快的。在此基礎(chǔ)上, 生產(chǎn)商可以通過模塊設(shè)計。再者,成本較低。模塊化的包裝機械在設(shè)計和制造的過程中都可以通過選用相應(yīng)的模塊來完成,再加上設(shè)計的柔性較高,可以實現(xiàn)小批量的生產(chǎn),降低了包裝機械的設(shè)計制造成本。由上述分析可以得出,模塊化設(shè)計這種自動化技術(shù)在包裝機械行業(yè)的應(yīng)用,直接面向市場,在提高包裝機械自動化程度的基礎(chǔ)上,還很有利于包裝機械行業(yè)的發(fā)展。

1. 5. 包裝機械中的檢測系統(tǒng)

包裝機械生產(chǎn)并不能夠包裝生產(chǎn)的有效性達到100%,所以還是會有廢品的出現(xiàn)。企業(yè)通過包裝機械生產(chǎn)的產(chǎn)品也有不合格的,要通過檢測系統(tǒng)檢測包裝出的產(chǎn)品是否合格,然后將不合格的產(chǎn)品挑出來。目前,包裝機械的檢測系統(tǒng)都是自動化進行的,首先傳動系統(tǒng)將包裝的成品運送到檢測的指定位置,然后通過探傷等檢測手段,檢驗產(chǎn)品的合格性。若產(chǎn)品合格,傳動系統(tǒng)將成品運送到下一個環(huán)節(jié),若不合格,將用機械手臂把不合格的產(chǎn)品挑選出來。整個過程都是自動化地進行,無需投入太多的人力。

傳統(tǒng)的包裝機械生產(chǎn)成品檢驗是通過人力完成,效率很低,而且有極大的錯誤率,企業(yè)不僅需要投入大量的資金,還無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量。自動化檢測應(yīng)用在包裝機械行業(yè)后,改善了整個包裝機械成品檢驗的過程,提高了檢驗的可靠性,也提高了生產(chǎn)的效率,降低了企業(yè)的投入。自動檢測技術(shù)其實是傳感器和計算機系統(tǒng)的結(jié)合,檢測到的信號通過傳感器率先反饋給計算機系統(tǒng), 然后計算機系統(tǒng)根據(jù)收到的信號做出邏輯判斷,發(fā)出不同的指令,指揮機械的運作。

上述的幾種都是自動化技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用,包裝機械作為配套的設(shè)備,若想滿足市場的需求,必須繼續(xù)再度提高自身的自動化水平,盡量將自動化技術(shù)應(yīng)用在每一個可能的設(shè)備和環(huán)節(jié)中。

3. 我國包裝機械行業(yè)發(fā)展對自動化的要求
   1. 包裝機械自動化發(fā)展趨勢

包裝機械行業(yè)還在快速的發(fā)展中,各種新的思想和技術(shù)都在不斷地應(yīng)用在包裝機械中。具體而言,包裝機械自動化發(fā)展的趨勢主要體現(xiàn)在以下幾點上。

1. 1. 1. 生產(chǎn)效率的不斷提高。包裝機械生產(chǎn)產(chǎn)品的效率越高,生產(chǎn)成本就越低,這是企業(yè)一直追求的目標(biāo)。所以,自動化在包裝機械中應(yīng)用的趨勢是不斷提高其生產(chǎn)的效率。
      2. 適應(yīng)產(chǎn)品的變化。商品的包裝變化性很強,所以要求包裝機械有很強的柔性,能夠適應(yīng)包裝物品的變化。換言之,當(dāng)商品的要求發(fā)生變化時,不用相應(yīng)地更換包裝機械的生產(chǎn)線,只需做出相應(yīng)的調(diào)整即可。
      3. 故障少,易排除。自動化技術(shù)的應(yīng)用可以提升計算機系統(tǒng)在包裝機械中的作用,方便故障的診斷和排除。包裝機械自動化發(fā)展的趨勢要求輸入指令后計算機系統(tǒng)能自主地檢測其中的故障,也可以通過遠程診斷排除設(shè)備的故障。

1. 1. 包裝機械發(fā)展對自動化的要求

包裝機械行業(yè)發(fā)展的趨勢是向著生產(chǎn)的高效率、柔性強、故障易排除、有自動識別能力和污染少的方向。所以,相應(yīng)的包裝機械發(fā)展對自動化技術(shù)也有了一定的要求,具體如下。

1. 1. 1. 傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)是收集和接受信號的基礎(chǔ),也是實現(xiàn)及其內(nèi)部自主控制的基礎(chǔ)。因此,要提高包裝機械行業(yè)的自動化程度,必須加強傳感器在其中的應(yīng)用。
      2. 物流自動化技術(shù)。物流自動化技術(shù)是整個包裝生產(chǎn)線傳動的基礎(chǔ),因此物流自動化可以將包裝生產(chǎn)連成一個整體,大幅度節(jié)省人力和物力的輸出?；诖?必須加強物流自動化技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用,提高其自動化的程度。
      3. 安全檢測技術(shù)。檢測技術(shù)是傳遞信號的基礎(chǔ),檢測設(shè)備通過各種手段將檢測到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號傳遞給傳感器,再通過計算機的處理形成新的指令,指揮包裝機械的生產(chǎn)動作。因此,安全檢測技術(shù)在包裝機械的自動化中也是必不可少的一部分。

隨著時代的發(fā)展,機械行業(yè)的要求也來越高。在包裝機械行業(yè),其更新?lián)Q代的速度較快,對機械設(shè)備的柔性要求很高。因此, 要滿足市場的需求,必須加快包裝機械自動化程度的發(fā)展。我國包裝機械行業(yè)的起步較晚,要趕上發(fā)達國家的步伐,必須將智能化的概念引入到包裝機械中,應(yīng)用機電一體和自動化等技術(shù),實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高和智能化的生產(chǎn)。文中研究的包裝機械自動化只是包裝機械自動化發(fā)展的一部分,還有更多的技術(shù)值得我們研究。相信隨著科技的發(fā)展,包裝機械必將滿足所有的市場需求。