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

我國(guó)包裝機(jī)械的起步是在20世紀(jì)的70年代,當(dāng)時(shí)我國(guó)的機(jī)械研究所在參考日本包裝機(jī)械的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了我國(guó)的第一臺(tái)包裝機(jī)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(jī)械企業(yè)在我國(guó)民營(yíng)和股份制的居多,占到了總數(shù)的80%以上,國(guó)有的包裝企業(yè)卻寥寥無幾。所以,雖然包裝機(jī)械已經(jīng)成為我國(guó)機(jī)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(guó)包裝機(jī)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(cè)試和改善的階段,完全無法滿足市場(chǎng)的需求。和發(fā)達(dá)的國(guó)家相比,我國(guó)的包裝機(jī)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(guó)包裝機(jī)械行業(yè)存在的問題

我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)存在很多問題,一些尖端的包裝機(jī)械還是從德國(guó)和日本等國(guó)進(jìn)口。具體而言,我國(guó)包裝機(jī)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(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)不高。我國(guó)包裝機(jī)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(jì)人員應(yīng)用的設(shè)計(jì)理論和參考的設(shè)計(jì)規(guī)范比較陳舊,滿足不了包裝機(jī)械設(shè)計(jì)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(guó)關(guān)于包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的研究并不少,但很少能夠應(yīng)用在實(shí)際的生產(chǎn)中。因此,我國(guó)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)研究無法及時(shí)地在生產(chǎn)中實(shí)踐,驗(yàn)證其可行性。最后,我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的資源配置不合理。我國(guó)對(duì)包裝機(jī)械的宏觀調(diào)控?zé)o法和包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的速度相匹配,而且國(guó)有的包裝機(jī)械企業(yè)幾乎沒有,無法發(fā)揮社會(huì)主義集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)。上述的幾種原因,導(dǎo)致了我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的創(chuàng)新不足,阻礙包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。
      2. 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的方法不足。我國(guó)包裝機(jī)械的模型模仿性質(zhì)高,設(shè)計(jì)時(shí),往往是根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)書的特征,尋找同類型的樣機(jī), 在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)自己的包裝機(jī)械。整個(gè)設(shè)計(jì)中創(chuàng)新的程度較低,

參數(shù)模仿的痕跡很明顯。再者,我國(guó)包裝機(jī)械的性能指標(biāo)不夠自主。我國(guó)包裝機(jī)械在確定設(shè)計(jì)任務(wù)后,機(jī)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(jī)的參數(shù)。因此,設(shè)計(jì)的包裝機(jī)械性能和樣機(jī)相比無太多進(jìn)步之處。

綜合上述的原因,我國(guó)包裝機(jī)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(jī)械制造企業(yè)的內(nèi)部管理,引入先進(jìn)的技術(shù),以此來給包裝機(jī)械行業(yè)注入新的活力,促進(jìn)我國(guó)包裝機(jī)械的行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)時(shí)代的需求和科學(xué)技術(shù)水平,將自動(dòng)化技術(shù)引入到包裝機(jī)械行業(yè)是一個(gè)很好的方法,可以使包裝機(jī)械最大化地滿足市場(chǎng)的需求,在下文中將具體分析自動(dòng)化技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用。

2. 包裝機(jī)械中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展影響了多個(gè)行業(yè),表現(xiàn)在機(jī)械行業(yè),最明顯的就是促進(jìn)了其自動(dòng)化的發(fā)展。通過計(jì)算機(jī)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)本身信息的反饋和負(fù)反饋,從而滿足機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn),降低了人力在生產(chǎn)中的作用。包裝機(jī)械并不是獨(dú)立的個(gè)體,從自動(dòng)包裝到檢測(cè)是一整條的生產(chǎn)線。所以,自動(dòng)化技術(shù)在包裝機(jī)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(dòng)化技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1. 1. 包裝機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)

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

當(dāng)前較為先進(jìn)的變頻器集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)等,它可以根據(jù)設(shè)備檢測(cè)到的信號(hào)主動(dòng)調(diào)節(jié)速度和精度,極大提升了動(dòng)作響應(yīng)的速度和運(yùn)行的效率?；谏鲜龅膸追N優(yōu)點(diǎn),包裝機(jī)械的傳動(dòng)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(jī)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(guó)還沒有較為成功的自主變頻器品牌。

1. 2. 包裝機(jī)械的顯示器

包裝機(jī)械在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)后,會(huì)有很多的模擬信號(hào),這些模擬信號(hào)在被接手后會(huì)顯示在顯示器上,人們可以根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)來判斷包裝機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),然后直接在界面上進(jìn)行相應(yīng)的操作,這種信號(hào)再反饋給包裝機(jī)械,改變其生產(chǎn)的各種狀態(tài)。目前的包裝機(jī)械還是以文本顯示器為主,少數(shù)較為先進(jìn)的包裝機(jī)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(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問題后,信號(hào)會(huì)最先反映在顯示器上,然后就可以實(shí)現(xiàn)人為調(diào)節(jié)的操作。也就是說,顯示器也同時(shí)相當(dāng)于控制器,是人與包裝機(jī)械之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。目前,這種人機(jī)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(guó)也有一些品牌的人機(jī)操作界面顯示器,但是和德國(guó)與日本等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距。

1. 3. 包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)

包裝機(jī)械的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是通過PLC系統(tǒng)實(shí)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(jī)械的生產(chǎn)中。而且,PLC控制系統(tǒng)還有可靠性強(qiáng)、設(shè)計(jì)較靈活和操作簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)。根據(jù)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,PLC的應(yīng)用極大提高了包裝機(jī)械 的自動(dòng)化程度,滿足了生產(chǎn)對(duì)包裝機(jī)械的需求。所以,PLC在包裝機(jī)械中的應(yīng)用愈加廣泛,兩者相互促進(jìn)。

生產(chǎn)飲料包裝和方便食品包裝的包裝機(jī)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(gè)包裝機(jī)械的自動(dòng)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(jī)械控制系統(tǒng)。包裝機(jī)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(diǎn)分析,它在包裝機(jī)械中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛,促進(jìn)包裝機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。

1. 4. 包裝機(jī)械中的模塊化設(shè)計(jì)

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

將模塊化設(shè)計(jì)這種自動(dòng)化的手段應(yīng)用在包裝機(jī)械中的優(yōu)點(diǎn)有很多,首先,可以建設(shè)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程,需要從多個(gè)需求入手,然后分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能, 最后綜合機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和指標(biāo),完成包裝機(jī)械的整個(gè)設(shè)計(jì)。但 是模塊化的設(shè)計(jì)卻可以極大程度地簡(jiǎn)化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)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(gè)設(shè)計(jì)。其次,產(chǎn)品柔性程度高。模工業(yè)技術(shù)塊設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)不同,它可以獨(dú)立存在,隨時(shí)將最新的技術(shù)應(yīng)用在自身。因此,模塊化設(shè)計(jì)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(jì)。再者,成本較低。模塊化的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)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(jì)的柔性較高,可以實(shí)現(xiàn)小批量的生產(chǎn),降低了包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)制造成本。由上述分析可以得出,模塊化設(shè)計(jì)這種自動(dòng)化技術(shù)在包裝機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用,直接面向市場(chǎng),在提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的基礎(chǔ)上,還很有利于包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1. 5. 包裝機(jī)械中的檢測(cè)系統(tǒng)

包裝機(jī)械生產(chǎn)并不能夠包裝生產(chǎn)的有效性達(dá)到100%,所以還是會(huì)有廢品的出現(xiàn)。企業(yè)通過包裝機(jī)械生產(chǎn)的產(chǎn)品也有不合格的,要通過檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)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(jī)械的檢測(cè)系統(tǒng)都是自動(dòng)化進(jìn)行的,首先傳動(dòng)系統(tǒng)將包裝的成品運(yùn)送到檢測(cè)的指定位置,然后通過探傷等檢測(cè)手段,檢驗(yàn)產(chǎn)品的合格性。若產(chǎn)品合格,傳動(dòng)系統(tǒng)將成品運(yùn)送到下一個(gè)環(huán)節(jié),若不合格,將用機(jī)械手臂把不合格的產(chǎn)品挑選出來。整個(gè)過程都是自動(dòng)化地進(jìn)行,無需投入太多的人力。

傳統(tǒng)的包裝機(jī)械生產(chǎn)成品檢驗(yàn)是通過人力完成,效率很低,而且有極大的錯(cuò)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(dòng)化檢測(cè)應(yīng)用在包裝機(jī)械行業(yè)后,改善了整個(gè)包裝機(jī)械成品檢驗(yàn)的過程,提高了檢驗(yàn)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)其實(shí)是傳感器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合,檢測(cè)到的信號(hào)通過傳感器率先反饋給計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 然后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)收到的信號(hào)做出邏輯判斷,發(fā)出不同的指令,指揮機(jī)械的運(yùn)作。

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

3. 我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展對(duì)自動(dòng)化的要求
   1. 包裝機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

包裝機(jī)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(jī)械中。具體而言,包裝機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)上。

1. 1. 1. 生產(chǎn)效率的不斷提高。包裝機(jī)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(dòng)化在包裝機(jī)械中應(yīng)用的趨勢(shì)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(qiáng),所以要求包裝機(jī)械有很強(qiáng)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(shí),不用相應(yīng)地更換包裝機(jī)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(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在包裝機(jī)械中的作用,方便故障的診斷和排除。包裝機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)要求輸入指令后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能自主地檢測(cè)其中的故障,也可以通過遠(yuǎn)程診斷排除設(shè)備的故障。

1. 1. 包裝機(jī)械發(fā)展對(duì)自動(dòng)化的要求

包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是向著生產(chǎn)的高效率、柔性強(qiáng)、故障易排除、有自動(dòng)識(shí)別能力和污染少的方向。所以,相應(yīng)的包裝機(jī)械發(fā)展對(duì)自動(dòng)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(hào)的基礎(chǔ),也是實(shí)現(xiàn)及其內(nèi)部自主控制的基礎(chǔ)。因此,要提高包裝機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化程度,必須加強(qiáng)傳感器在其中的應(yīng)用。
      2. 物流自動(dòng)化技術(shù)。物流自動(dòng)化技術(shù)是整個(gè)包裝生產(chǎn)線傳動(dòng)的基礎(chǔ),因此物流自動(dòng)化可以將包裝生產(chǎn)連成一個(gè)整體,大幅度節(jié)省人力和物力的輸出?；诖?必須加強(qiáng)物流自動(dòng)化技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用,提高其自動(dòng)化的程度。
      3. 安全檢測(cè)技術(shù)。檢測(cè)技術(shù)是傳遞信號(hào)的基礎(chǔ),檢測(cè)設(shè)備通過各種手段將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)傳遞給傳感器,再通過計(jì)算機(jī)的處理形成新的指令,指揮包裝機(jī)械的生產(chǎn)動(dòng)作。因此,安全檢測(cè)技術(shù)在包裝機(jī)械的自動(dòng)化中也是必不可少的一部分。

隨著時(shí)代的發(fā)展,機(jī)械行業(yè)的要求也來越高。在包裝機(jī)械行業(yè),其更新?lián)Q代的速度較快,對(duì)機(jī)械設(shè)備的柔性要求很高。因此, 要滿足市場(chǎng)的需求,必須加快包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的發(fā)展。我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的起步較晚,要趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐,必須將智能化的概念引入到包裝機(jī)械中,應(yīng)用機(jī)電一體和自動(dòng)化等技術(shù),實(shí)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(jī)械自動(dòng)化只是包裝機(jī)械自動(dòng)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(jī)械必將滿足所有的市場(chǎng)需求。