前言
包裝工業(yè)的自動(dòng)化時(shí)代大約始于20年前，當(dāng)時(shí)，全機(jī)械式設(shè)備配備一臺(tái)可編程邏輯控制器(PLC)，用于控制邏輯功能和驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)力軸，但靈活性并不盡如人意?？刂婆c驅(qū)動(dòng)技術(shù)被證明是包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。如今，完全電子化的第三代機(jī)器具備了伺服技術(shù)的一切優(yōu)勢，同時(shí)樹立起新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化包裝機(jī)械不僅可以提供更大的產(chǎn)量和更強(qiáng)的設(shè)備柔性，還增加了遠(yuǎn)程維護(hù)、與公司ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成、對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的評估等許多新特性。包裝機(jī)械業(yè)是包裝工業(yè)的配套工業(yè)，在輕工機(jī)械行業(yè)中占有重要的地位。多年來，包裝機(jī)械為包裝業(yè)提供了重要的技術(shù)保障，對包裝業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。越來越多的包裝業(yè)人士認(rèn)為：包裝業(yè)的發(fā)展出路在于包裝機(jī)械的發(fā)展。試想在10多年前，我國包裝機(jī)械行業(yè)技術(shù)還非常落后，大量進(jìn)口包裝機(jī)械。與此同時(shí)，包裝機(jī)械行業(yè)在吸收消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，如今已形成了完整的行業(yè)體系，包裝機(jī)械的技術(shù)水平不斷提高，不僅滿足了國內(nèi)需求，不少包裝機(jī)械還實(shí)現(xiàn)了出口創(chuàng)匯。然而，相對于國外包裝機(jī)械的發(fā)展，我國仍有不少的差距。今后一個(gè)時(shí)期，我國包裝業(yè)正面臨著大的發(fā)展機(jī)遇，包裝機(jī)械也將會(huì)有較大的發(fā)展。
我國包裝機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀
　　包裝機(jī)械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機(jī)械。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。此外，還包括計(jì)量或在包裝件上蓋印等工序。
　　目前我國的包裝機(jī)械產(chǎn)品由于品種少、技術(shù)水平低、產(chǎn)品可靠性差等原因，面臨著激烈的國際競爭。特別是我國近5年來，加快發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品深加工，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和加大技術(shù)創(chuàng)新力度，造成新一輪技術(shù)引進(jìn)高潮。如我國近年對農(nóng)產(chǎn)品深加工總投資達(dá)到320多億元，加工和包裝設(shè)備80%以上靠進(jìn)口。我國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地。統(tǒng)計(jì)顯示，我國包裝機(jī)械品種只有1300多種，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿足市場需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量。
?? 而國外的包裝機(jī)械近些年有了新特點(diǎn)，主要是：一是生產(chǎn)高效率。生產(chǎn)線高度自動(dòng)化，生產(chǎn)規(guī)模大型化，以獲得最佳勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益；二是資源的高利用率，高度的綜合利用和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)；_二是產(chǎn)品高度重視節(jié)能，重視降低成本；四是高新技術(shù)實(shí)用化，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品上水平、上檔次；五是科研成果商品化，使包裝機(jī)械產(chǎn)品向知識(shí)密集化、技術(shù)綜合化、產(chǎn)品智能化等方面發(fā)展。
　　經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障。但目前，我國包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多。根據(jù)食品和包裝機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，中國目前有包裝機(jī)械廠商3,600多家，但產(chǎn)值及銷售額超過億元的現(xiàn)在只有20家。
包裝機(jī)械發(fā)展新趨勢
　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。目前包裝機(jī)械競爭日趨激烈，而高度自動(dòng)化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備越來越受到行業(yè)的青睞。
　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，較之傳統(tǒng)包裝機(jī)械，新型包裝機(jī)械要求具有簡潔化、高生產(chǎn)率、配套更完善，更具自動(dòng)化等特點(diǎn)。未來的包裝機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢，促進(jìn)包裝設(shè)備總體水平提高。如高智能數(shù)控系統(tǒng)、編碼器及數(shù)字控制組件、動(dòng)力負(fù)載控制等新型智能設(shè)備已經(jīng)普遍應(yīng)用到包裝機(jī)械設(shè)備中，使設(shè)備使用者在操作過程中更具有獨(dú)立性、靈活度、操作正確性、高效率和兼容性。
　　據(jù)了解，目前國外包裝和食品機(jī)械水平高的國家主要有美國、德國、日本、意大利和英國等。而德國的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。最近幾年，這些國家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。
　　工藝流程自動(dòng)化程度越來越高。目前自動(dòng)化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的質(zhì)量。
實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)
　　包裝機(jī)械集機(jī)、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術(shù)、高智能、高競爭的產(chǎn)品。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點(diǎn)。世界上一切高科技產(chǎn)品都可以應(yīng)用其中。包裝機(jī)械上使用的自動(dòng)化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng)、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺，人機(jī)界面和傳感器等幾類，具體包括：控制系統(tǒng)(嵌入式產(chǎn)品、PLC、IPC、現(xiàn)場總線)、傳動(dòng)控制(變頻器，直流調(diào)速)、運(yùn)動(dòng)控制(伺服、步進(jìn)電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器)、人機(jī)界面(文本顯示器、觸摸屏、平板電腦)，電器元件及傳感器(溫度傳感器、壓力傳感器，光電開關(guān)、行程開關(guān)，RFID等)以及機(jī)器視覺(遠(yuǎn)程監(jiān)控、工業(yè)相機(jī))。具體來說，主要涉及到以下幾種自動(dòng)化技術(shù)：
　　(1) 現(xiàn)場總線技術(shù)。運(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)首先'解放'了大部分的硬件，使得繁瑣的安裝環(huán)節(jié)得到簡化;在生產(chǎn)應(yīng)用的實(shí)際過程中，便利性與靈活性更加明顯;可以將現(xiàn)場總線技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成，這樣管理層就可以通過ERP系統(tǒng)十分便利地調(diào)取、分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)的實(shí)際和即時(shí)情況，監(jiān)測車間的運(yùn)行情況。現(xiàn)場總線技術(shù)在國內(nèi)的大型食品加工企業(yè)應(yīng)用較為普遍，這為整個(gè)生產(chǎn)線的無人化操作以及傳動(dòng)、檢測等工序的無縫銜接提供了便利。
　　(2) 傳感器技術(shù)。在食品加工與包裝機(jī)械行業(yè)中，傳感器的應(yīng)用場合繁多，在食品飲料存儲(chǔ)罐的監(jiān)控、灌裝封裝、混合及加工、冷卻及加溫、清潔、包裝等工序都要用到傳感器。該技術(shù)應(yīng)用市場的缺口成為了眾多自動(dòng)化廠商的必爭之地。
　　(3) 傳動(dòng)控制技術(shù)。 傳動(dòng)產(chǎn)品在包裝機(jī)械上的使用主要是為了調(diào)整主工藝速度和控制電機(jī)在生產(chǎn)過程速度的周期性變化。但對于大多數(shù)包裝機(jī)械而言，變頻器并非必選的電氣產(chǎn)品。變頻器在本行業(yè)的使用率較低，在大型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)機(jī)和包裝生產(chǎn)線上有較大的發(fā)展空間。
　　(4) 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在包裝機(jī)上的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步，用于裝卸，輸送，打標(biāo)，碼垛，卸垛等工序。由于中國包裝行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)將需要更多的高端包裝機(jī)械，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品將在本行業(yè)獲得更大的發(fā)展空間。
　　(5) 人機(jī)界面技術(shù)。包裝機(jī)械的HMI通常與PLC或者單片機(jī)配合使用，用以設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，記錄設(shè)備生產(chǎn)歷史。少數(shù)高端機(jī)械使用了觸摸屏。
　　(6) 物流自動(dòng)化技術(shù)。物流自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就使得整個(gè)食品加工與包裝生產(chǎn)線得到完善，一個(gè)完整的食品加工鏈就形成了。物流自動(dòng)化技術(shù)最直接的體現(xiàn)就是使得人力得到節(jié)省，盡管中國的勞動(dòng)力較為充足，但物流的發(fā)展是大勢所趨。
　　(7) 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋到機(jī)械手調(diào)整動(dòng)作幅度，保證不反彈;同時(shí)，保證各種不同的產(chǎn)品裝到同一盒中，其排列是有規(guī)律的。由于生產(chǎn)線傳遞的產(chǎn)品是無序的，那么則需要探頭掃描來確定不同形狀的物料位置，然后反饋給不同機(jī)械手，這樣它就會(huì)準(zhǔn)確無誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤中。
　　(8) 安全檢測技術(shù)。食品加工與包裝過程中的檢測技術(shù)不僅僅局限于生產(chǎn)線上雜質(zhì)的檢測，隨著食品檢驗(yàn)受重視程度逐漸加大，檢測技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。在機(jī)器視覺產(chǎn)品中，彩色機(jī)器視覺產(chǎn)品在食品檢測方面應(yīng)用較為突出。
　　綜上所述，包裝行業(yè)屬于配套行業(yè)，涉及國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，特別是食品行業(yè)與飲料行業(yè)，更是依賴于包裝行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和配套服務(wù)，因此，我們不能忽視包裝機(jī)械落后的現(xiàn)狀，努力積極推動(dòng)包裝業(yè)走上快速健康發(fā)展的自動(dòng)化道路。

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