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一、包裝機械自動化發(fā)展過程、特點及方向
包裝機械是包裝工業(yè)的主要技術(shù)裝備，其結(jié)構(gòu)功能、技術(shù)特性和自動化水平是隨著包裝工業(yè)的發(fā)展從簡單到復(fù)雜、由低級向高級方向發(fā)展.其發(fā)展過程可分為三個大階段，即機械化、自動化（初級自動化和高級自動化）和“無人化”（“無人化”生產(chǎn)百b無人化”生產(chǎn)工廠》的發(fā)展階段。
先進的工業(yè)化國家在1945年M前，就在食品、醫(yī)藥、卷煙、火柴和日用化工部門實現(xiàn)了產(chǎn)品包裝作業(yè)的機械化生產(chǎn)。
從50年代開始至60年代期間，國外先進國家的包裝機械技術(shù)水平就發(fā)展達(dá)到了初級自動化的階段.其特征是，包裝機械產(chǎn)品的電氣系統(tǒng)由接觸器、繼電器、半導(dǎo)體邏輯元件控制器或矩陣式順序控制器組成，并且主要是通過牝械方法進行自動控制的。這時的自動包裝作呈以單功能、專用性很強的自動包裝單機和剛霆自動包裝生產(chǎn)線為主.
進入7C年代以后，先進的工業(yè)化國家首先認(rèn)識到，國家工業(yè)的先進性和國隨的威力將取決于以集成電路為核心的微電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用程度，擁有集成電路優(yōu)勢的國家，將會掌握21世紀(jì)高新技術(shù)發(fā)展的主動權(quán)。因此這些國家不惜花費巨資發(fā)展微電子技術(shù)，致使這一時期微電子技術(shù)發(fā)展十分迅速,繼1970年生產(chǎn)出1K動態(tài)存儲器，在以后的10年間就先后產(chǎn)出4K、16K和256K動態(tài)存儲器’目前64兆的存儲器也已間世「七由于微電子技術(shù)的發(fā)展，使微型計算機、可編程序控制器（PC）和工業(yè)機器人也得到了進一歩的改善與提高一以微型計算機控制的數(shù)控機床（CNC）、新一代的工業(yè)機器人等為代表的機電一體化產(chǎn)品先后何世，以傳真機、電腦打字機、磁盤存儲器和計算機終端等信息處理用機器產(chǎn)生了.在機械制造業(yè)中，也先后產(chǎn)生了CNC、CAD/CAM、FMC（柔性制造単元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）和CIMSt計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)）現(xiàn)代化的機械制造技術(shù)。
作為機械工業(yè)一個重要分支的包裝機械工業(yè).由于融合了微電子、計算機和信息技術(shù)，使包裝機械產(chǎn)品簡化了結(jié)構(gòu)、擴大了功能、提高了自動化程度，因而使包裝機械的技術(shù)發(fā)展進入了具有柔性化和智能化特征的高級自動化階段。
隨著包裝機械自動化水平的發(fā)展，將對包裝工業(yè)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響.美國理査|gH.韋格納博士頊測：“不久將來，人類食品包裝的生產(chǎn)過程，將采用以微型電石為動力，計算機管理能源，供應(yīng)半成品、成品、包裝材料「用徽信息處理系統(tǒng)控制加工、生產(chǎn)過程中的計量、裝料卸料、攪拌等，用激光擔(dān)任裁切、分類、剝皮、切塊、切片、粉碎扌用機器人操作生產(chǎn).企業(yè)管理和生產(chǎn)人員不必到現(xiàn)場，可以在距離較遠(yuǎn)的操作室內(nèi)進行遠(yuǎn)距離操作如，從系統(tǒng)工程論觀點來看，不但未來的食品包裝生產(chǎn)過程是如此，其他產(chǎn)品的包裝作業(yè)也將是高度自動化的.行家們認(rèn)為，未來的包裝工業(yè)將由電子計算機、智能機器人、各種高級自動化包裝機、以及習(xí)能化檢測裝置等按產(chǎn)品自動包裝工藝要求而組合成的全自動加工系統(tǒng)進行生產(chǎn).生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測與控制、故障的診斷與排除將實現(xiàn)全面自動化，真正達(dá)到高速、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全生產(chǎn)•這時包裝作業(yè)將向以智能密集型為特征的“無人化”生產(chǎn)方向發(fā)展。
二、我國包裝機械自動化水平現(xiàn)狀與差距
自十一屆三中全會后，由于貫徹了改革開放的方針,使我國的包裝機械工業(yè)有了很大的發(fā)展?，F(xiàn)已發(fā)展成為擁有445家企業(yè)、16余萬職工、年產(chǎn)包裝機械約96000臺套、年產(chǎn)值達(dá)12億多元的一個新興的產(chǎn)業(yè)。但由于我國包裝機械工業(yè)基礎(chǔ)差，企業(yè)素質(zhì)不高，制造技術(shù)落后，因此在許多方面與先進的工業(yè)化國家相比，仍存在較大差距，以下就包裝機械自動化技術(shù)發(fā)展水平這一問題，從四個方面進行簡要的分折與對比。
1.由剛性自動化向柔性自動化過渡
剛性或柔性自動化,這是自動化發(fā)展階段中兩個層次，前者是初級自動化的特征，而后者是高級自動化的特征.通常人們把以機械控制為主的、專用性較強的包裝單機和包裝生產(chǎn)線，以及專門加工某個零件而設(shè)計制造的專用自動生產(chǎn)線的自動化作業(yè)稱之為剛性自動化。所謂柔性自動化就是通過電子和計算機的控制，利用軟件技術(shù)來改變包裝機械的操作過程或工作程序或自動調(diào)整土作參數(shù)，以滿足不同的需要，這種具有柔性自動化的包裝機是具有高度自動化水平的機電一體化產(chǎn)品.
2.提高包裝機械自動化作業(yè)的技術(shù)水平
包裝機械自動化作業(yè)要正確處理好包裝材料、容器與產(chǎn)品之間的關(guān)系,不但要滿足產(chǎn)品保質(zhì)的要求,而且還要滿足包裝結(jié)構(gòu)造型與裝璜美化的外觀質(zhì)量要求。一般說來.包裝機械的生產(chǎn)速度高.對執(zhí)行機構(gòu)的動作同步性和協(xié)調(diào)性要求也都較高。為了保證包裝作業(yè)能可靠正常地工作，要推行在線的自動檢測與控制,如對被包裝物品形狀或顏色的挑選、異物的剔除、重量和計量精度的檢測，包裝材料和容器破損、餘陷和污染等的檢測與剔除;包裝成品外觀質(zhì)量、商標(biāo)位置、氣密性或真空度等的檢測以及故障的診斷與顯示等。這里值得指岀的是,為了真正發(fā)揮自動包裝機的生產(chǎn)效能，設(shè)計師們應(yīng)重視自動包裝機產(chǎn)品應(yīng)具有故障顯示與診斷功能的重要性.據(jù)國外有關(guān)單位估計.在自動包裝生產(chǎn)作業(yè)中，由于機器產(chǎn)生故障而造成的停工，有80%的時間花在檢査尋找故障的原因上，有10％時間用于尋求消除故障的方法，僅有N%時間真正用于檢修故障的實際操作.現(xiàn)在英國KisterTP生產(chǎn)的熱收縮包裝機都設(shè)有“自我診斷”的電子設(shè)備，當(dāng)機器發(fā)生故障時，就會在屏幕上顯示出故障產(chǎn)生在何處,以便操作人員及時攙除"這種“自我診斷”設(shè)備已有系列產(chǎn)品付諸實用⑴。
例如，在鑽頭的高速自動真空封口作業(yè)中，對罐頭二重卷封的質(zhì)量和雄頭內(nèi)真空度的檢洩I.現(xiàn)在美國已開發(fā)了在線檢測的新技術(shù)?？稍诿總€蟻頭離開封罐機之前對其二重卷封接縫的緊密度進行100%的檢測。其方法是采用微電子和計算機技術(shù)，對卷封過程理論的壓力變化曲線與卷封時實際的壓力變化曲線進行比較，當(dāng)二者的差值超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值時，一方面通過狀態(tài)打印裝置和檢測報警系統(tǒng)向操作者發(fā)出信號，另一方面對不合格品予以剔除。在線檢測罐內(nèi)真空度是利用在大氣壓力作用下，由于罐內(nèi)的真空度不同使靖蓋中心向內(nèi)凹的程度也不同，通過高靈敏度的傳感器進行檢測，對不合格品予以剔除，從而保證罐頭食品的質(zhì)量s.
利用激光多普勒效應(yīng)原理,可對移動物件的速度和長度進行非接觸式在線檢測與控制.是80年代機電儀一體化的自動測試儀器裝置。它在包裝工業(yè)中有相當(dāng)廣泛的用途。它的工作原理是利用激光束具有良好的時間和空間的相關(guān)性.與多普勒效應(yīng)（即把移動物體的速度變換為多普勒頻率）相結(jié)合，通過測量物體速度，再根據(jù)速度與時間的關(guān)系變換出物體的長度.這種檢測裝置具有高精度、高分辨率、測量長度大、測速范圍廣等特點0除可測定移動物體速度、長度外，可使系統(tǒng)實現(xiàn)定長切割、可控制涂層厚度的均勻性，控制物料的輸送量等®,
3.智能控制和智能化技術(shù)的應(yīng)用
據(jù)文獻(xiàn)®報導(dǎo)；自從1967年Leondes等人首先提岀“智能控制”的概念以來，智能控制與決策的研究領(lǐng)域不斷擴大，特別是進入80年代以來,這方面的研究有了顯著進步。宋健同志于1986年6月提岀、發(fā)雇智能自動化是我國現(xiàn)代化建設(shè)中~項最為迫切的任務(wù)'1988年7月又指岀“智能機械的發(fā)展,將從根本上改變?nèi)祟惖膭趧臃绞胶蜕罘绞剑@說明智能控制技術(shù)是高技術(shù)的核心。國外一些包裝產(chǎn)品也十分重視釆用智能控制技術(shù)，如采用智能化儀表、智能傳感器和智能控制器等•據(jù)文獻(xiàn)報導(dǎo)：國外已研制出用微電腦控制的可自動調(diào)整的包裝機，只要把包裝材料、容器和包裝物品的有關(guān)參數(shù)輸入計算機，計算機就能在它的存儲器中找到一組最佳的調(diào)整參數(shù),然后自動啟動各調(diào)整機構(gòu)，一次性完成調(diào)整任務(wù)。又如國外某集裝機械由于采用了智能技術(shù)，能根據(jù)被集裝物的形狀、尺寸大小自動設(shè)計最佳排列方式，并自動進行堆放集裝。
目前我國新開發(fā)的或?qū)鹘y(tǒng)產(chǎn)品進行技術(shù)改造的包裝機中，也已釆用單片機、微型計算機、PC機等進行自動控制，但這些自動控制基本上都是按照預(yù)定的固定程序執(zhí)行的，離智能控制還有一段距離。
4.包裝機械的設(shè)計與制造積極推行CAD/CAM技術(shù)
包裝機械工業(yè)是整個機械工業(yè)中的一個重要分支。為了提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,各個國家都十分重視在機械工業(yè)中開發(fā)柔性化、智能化和計算機集成化的現(xiàn)代化加工技術(shù)。據(jù)文獻(xiàn)'"和關(guān)報導(dǎo)：機械制造自動化發(fā)展過程一般可分為四個階段。實現(xiàn)單機加工自動化;實現(xiàn)FMC或FMS単條生產(chǎn)作業(yè)線的柔性自動化；實現(xiàn)整個生產(chǎn)車間加工自動化;實現(xiàn)工廠全盤生產(chǎn)自動化。目前日本大多數(shù)機械制造企業(yè)正在向第二階段，加工中心和CNC機床已基本普及,至1981年FMS就有279套在生產(chǎn)中使用，80%以上〈有的廠家達(dá)100%)的焊接工作由機器人來承擔(dān),約有30家先進的機械制造企業(yè)的自動化水平已經(jīng)達(dá)到了第三至第四階段。在美國自1952年首先研制出數(shù)控飢床之后，至1989年全國擁有FMC系統(tǒng)8100套。美國通用電氣公司的汽輪機一發(fā)電機分廠已成為一家無圖紙的自動化工廠，為此曾于1984年榮獲美國制造工程師學(xué)會(SME)頒發(fā)的工業(yè)先進獎在計算機輔助設(shè)計方面，自從美國阿波羅計算機公司(ApolloComputerCo.)開發(fā)的裝有32位MPU的工程工作站(EWS)于1985年成批投放市場后，美日等國家有50%的機械制圖由CAD系統(tǒng)繪制，約50%的機械加工及裝配工藝過程由CAD/CAM系統(tǒng)執(zhí)行
我國的機械工業(yè)在CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用方面較先進國家差距較大。據(jù)文獻(xiàn)"5報導(dǎo)：我國數(shù)控機床已較為廣泛地用于生產(chǎn),少數(shù)企業(yè)已開始應(yīng)用FMC和FMS.個別企業(yè)已著手進行CIMS的試點工作.該文還指出“我國生產(chǎn)制造技術(shù)落后.目前仍處于機械化生產(chǎn)為主的階段，與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始發(fā)展以計算機控制的柔性化、智能化、集成化為特征的自動化生產(chǎn)相比，存在著階段性的差距。
綜合以上分析，考慮到在80年代中由于向國外引進了大量的較為先進的包裝機械產(chǎn)品和部分專利技術(shù)，使我國的包裝機械技術(shù)水平有較高的起點，目前我國包裝機械技術(shù)水平處在機械化和初級白動化為主開始向較高級自動化方面發(fā)展階段。而目前先進國家包裝機械的技術(shù)水平，向柔性化、智能化方向過渡。
三、2000年我國包裝機械
自動化發(fā)展對策
為了滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，到本世紀(jì)
末包裝機械的發(fā)展目標(biāo)是廣主要包裝機械產(chǎn)品自動化水平應(yīng)有40%達(dá)到國際80年代末90年代初的水平;包裝機械的自給率到2000年要達(dá)到90%左右，出口額應(yīng)占年產(chǎn)量的5-7%；包裝機械主要產(chǎn)品應(yīng)是多功能、高效率、低能耗、機電一體化，成龍配套生產(chǎn)線運行的可靠性、穩(wěn)定性和外觀質(zhì)量都要有明顯提高。從我國包裝機械目前技術(shù)水平和9。年代發(fā)展目標(biāo)要求來看，至90年代末我國包裝機械仍處于其發(fā)展的第二個階段，即“自動化”發(fā)展階段，部分產(chǎn)品的技術(shù)水平將向高級自動化即智能化方向發(fā)展。為此要采取以下對策。
1.加強企業(yè)改造提高企業(yè)素質(zhì)
當(dāng)前不論從國際國內(nèi)市場需求來看，都迫切要求我國的包裝機械企業(yè)能生產(chǎn)出品種規(guī)格更多的、技術(shù)性能更好的、自動化程度更高的包裝機械產(chǎn)品，但我們未能做到這一點。其原因故然很多，最主要的原因就是研究設(shè)計與制造包裝機械的企業(yè)水平不能滿足當(dāng)前包裝機械發(fā)展形勢的要求。企業(yè)素質(zhì)差、管理落后、技術(shù)和設(shè)備陳舊.沒有活力，效益差。所以要通過技術(shù)改造改善經(jīng)營管理、調(diào)整產(chǎn)量結(jié)掏、提高企業(yè)的技術(shù)吸收與開發(fā)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平，增強企業(yè)活力提高企業(yè)效益，促進良性循環(huán).
2.狠抓基礎(chǔ)技術(shù)
自動化的包裝機械產(chǎn)品各項技術(shù)性能指標(biāo)都要求較高，特別是可靠性指標(biāo)已成為包裝機械產(chǎn)品進口擋不住，出口出不去的一個重要因素，根據(jù)全面質(zhì)量管理原則.國家有關(guān)部門要制定全面規(guī)劃、狠抓基礎(chǔ)元件、基礎(chǔ)電路、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)機械等基礎(chǔ)技術(shù)，并提高包機的“三化”水平，要組織一些廠家專門生產(chǎn)包裝機械自動化所需的元器件或裝置.如生產(chǎn)日期在線打印裝置，熱封元件，溫、光控元件和裝置，小型無級變速器等。
3.采用高新技術(shù)改造包裝機械傳統(tǒng)產(chǎn)品，提高技術(shù)水平和質(zhì)量可靠性
當(dāng)前有些包裝機械產(chǎn)品如灌裝機、摑扎機、封罐機和真空包裝機等產(chǎn)品已開始應(yīng)用PC機進行投制.這對于提高產(chǎn)品電氣系統(tǒng)的工作可靠，性、促進產(chǎn)品升級換代都具有顯著的作用，據(jù)有關(guān)工廠技改經(jīng)驗，對下列機械產(chǎn)品用PC機進行改造，可收到提高工作可靠性和自動化程度的良好效果。這些產(chǎn)品是:控制線路中繼電器超過10只、延時元件較多和電氣聯(lián)鎖較多、原理相應(yīng)復(fù)雜、維修雎度較大的設(shè)備;加工技術(shù)要求較高的設(shè)備；自動生產(chǎn)線和較復(fù)雜的裝配線；輸入輸出量校多的設(shè)備m等。
4.大力開發(fā)機電一體化包裝機械產(chǎn)品
把機械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)相結(jié)合，可開發(fā)出新一代的數(shù)字化、智能化和柔性化的機電一體化產(chǎn)品。這種產(chǎn)品自動化技術(shù)水平高、功能強、可靠性好、能耗低，在國際市場上有很強的競爭力。各先進國家都十分重視開發(fā)這種類型的自動包裝機，近二年日本又開發(fā)了一種新型智能化的FW—7000立式枕型自動包裝機。它采用16位微信息處理機控制，在操作面板上設(shè)有計算機對話系統(tǒng)，通過自由改變存儲可用于控制多達(dá)30多種產(chǎn)品的自動包裝。它能根據(jù)操作速度自動調(diào)節(jié)熱封溫度，保證封口質(zhì)量。其微信息處理機的數(shù)控系統(tǒng)可高精度調(diào)節(jié)色標(biāo)位置’通過專用電纜與計算機聯(lián)網(wǎng)，并入遠(yuǎn)程系統(tǒng)操作.通過專用軟盤可隨機存入或調(diào)出存儲數(shù)據(jù)，并記憶大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)”該機還沒有自動保險裝置。該機于9。年5月在日本名古屋首次展出‘嘰受到好評.
5.加速培養(yǎng)機電一體化人才
機電一體化技術(shù)是一門跨學(xué)科的綜合性很強的高技術(shù)’沒有精通微電子技術(shù)的人才是難以發(fā)展的.目前主要冋題在于機電技術(shù)人員知識結(jié)構(gòu)上機電不相交融。在先進的工業(yè)化國家，有關(guān)傳感技術(shù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳遞和處理技術(shù)，接口和計算機操作、控制技術(shù)以及應(yīng)用軟件等方面的知識，已成為機械工程師的基本的需要。

6.現(xiàn)在我國發(fā)展、推廣、使用機電一體化技術(shù),需要大批既懂機械又懂微電子的“兩棲”技術(shù)人員。據(jù)有關(guān)方面在前幾年估計，我國機械工業(yè)系統(tǒng)在1990年前平均每年約需補充30000名機電“兩棲”技術(shù)人員.而現(xiàn)在還達(dá)不到需要量的1/3。因此抓緊培養(yǎng)機電一體化技術(shù)人才。

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