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1、20年前，第一次应用在包装机械产品的PLC开启了包装机械自动化技术的时 代。之后，随着控制与驱动技术、伺服技术以及数字化理念的介入，包装机械 市场已经经历了多轮变革。目前，中国已经成为世界最大的商品生产和出口大 国，与此同时，全球的目光也聚焦在发展最快、规模最大、最具潜力的中国包 装市场。尽管国内饮料包装机械市场前景广阔，但诸如单机自动化、稳定性和可靠 性差、外观造型不美观、寿命短等问题也使国内包装机械产品饱受诟病。天津 科技大学机械工程学院李振亮教授对 此深有感触：“我国的包装工业自行开发 能力弱，并且缺少科研生产的中试基地，同时国内生产规模大的龙头企业很 少。其实，与德国、意大利等国家的包
2、装机械产 品相比，差距就是国内机械厂 商上升的空间。”在帮助国内包装机械企业完成科研项目的工作中，李教授也总结出了一些 适合国内包装机械企业 发展的技术路线。他强调，安全检测技术、运动控制技 术、柔性化生产以及制造执行系统(MES)已经成为国内包装机械厂家关注的几大 关键词。那么在关键词的 背后，国内包装机械企业的出路在哪?与之配套的自 动化产品的机遇又在哪?让我们来对这四大关键词进行一一解读。一、安全检测技术检测领域逐渐扩大安全在任何一个行业都是第一关键词，在包装行业更是如此。在食品行 业，安全检测技术近年来发展迅速。李教授首先以之前帮助天津某公司完成的 检测项目为 例，向我们介绍了安全检测
3、技术的具体发展脉络。他介绍说：“具 体来讲，我们这个项目是帮助该公司的机械产品完成配料的精准，不管是谁操 作设备，都要达到配 料的高精准度。同时，还要能够追溯操作人、配料品种、 生产时间、设备编号等信息。”但他强调，这一项目主要是应用了称重、温湿 度传感器等产品，还没有牵涉 到化学物质检测的范畴。而且，包装行业的检测 要更复杂。目前，食品安全在包装机械上的体现不只局限在简单的物理参数的范围， 同时也要关 注食品的颜色、原料等因素。李教授举例说：“包装机械应用的范 围在扩大，这样不断地为机械厂家以及自动化产品供应商提出新的要求。比如 现在在食品包装中， 要能够在线监测产品本身以及包装材料的细菌含
4、量。所以 在自动化产品领域，机器视觉等技术发展潜力较大。”二、运动控制技术国内包装机械升级的关键运动控制技术在国内的发展十分迅速，但是在包装机械行业的发展动力却 显得上升乏力。运动控制产品及技术在包装机械上的作用主要是达到精确的位 置控制和严 格的速度同步的要求，主要用于装卸、输送、打标、码垛、卸垛等 工序。李教授认为运动控制技术是区别高、中、低端包装机械的关键因素之 一，也是我国包装机械 升级的技术支撑。由于包装行业整条机械流水线是连续的，所以对速度、扭矩、精度和动态 性能等指标都有极高的要求，这也恰恰贴合了伺服产 品的特性。李教授介绍， 目前各大自动化公司推出的总线型运动控制器在包装机械行
5、业的应用前景都十 分广阔。通过高速的总线通讯方式实现了精确高速的追随、多 个位置控制模式 的转换以及多通讯口信息数据的交换等高端功能。由于国内包装机械公司面临 劳动密集型转变的局势，公司的管理层也意识到运动控制技术水平提高 的同 时，生产成本也相应降低。三、柔性化生产让产品包装更灵活目前，各大企业为适应市场激烈的竞争，产品更新换 代的周期越来越短。 据了解，化妆品生产，一般可达到三年一变，甚至一个季度一变，同时生产量 又相对较大，所以对包装机械的柔性与灵活性提出了很高的要求： 即包装机械 的寿命要远远大于产品的寿命周期。因为，只有这样才能符合产品生产经济性 的要求。李教授认为要从三个方面考虑柔
6、性化的概念： 量的灵活性、构造的灵活性 以及供货的灵活性。具体来讲，要使包装机械具有良好的柔性和灵活性，并提 高自动化程度，需要采用微电脑技术、模块技术等。比如在 食品包装机上，在 一台机器的基础上组合不同的单元，采用多个进料口、多个不同的折叠包装形 式，就可以同时包装不同种类的产品。多个机械手在一台摄像机的监 控下操 作，按指令以不同的方式对不同种类的食品进行包装。如果出现产品改变的要 求，只要改变摄像机内的程序即可，这样设备就可以进行良好的柔性化生产。四、制造执行系统包装机械应用需突破瓶颈近几年来，集成技术在包装行业发展势头迅猛。包装机械设备种类较多， 这就使得不同厂商的产品接口对接、设备
7、与工控机、信息与设备之间的传输方 式遇到了很 大难题。在这种情况下，包装企业转而向制造执行系统(MES)寻求 解决方案。但据了解，MES在包装行业的应用并不如人们预想的效果那样好。“之前，很多包装企业引入了 ERP，他们希望借助这一平台，让管理层十 分便利地调取、分析运行数据，了解生产的实际和即时情况，并监测车间的运 行情况。 但是由于不能解决企业复杂的管理问题，尽管前几年提得较多，但还 是没有发展起来。相应的，作为与 ERP 集成的 MES 的发展也并不尽人意。”李 教授在谈到 MES 发展的时候这样解释道。李教授介绍，在客户应用MES的时候，特别是在执行过程中，总会遇到各 种各样的问题，比如说，某家包装企 业在如何对整个车间制造过程优化方面提 出了诸多问题，并且对优化后的流程是否合理也存在疑问。同时，用户对于具 体的信息是很重视的，比如根据条码追溯产品 的生产过程、出错的环节以及如 何出错等。所以， MES 在包装行业的发展还有许多细节问题值得商榷。如需转载请注明来源于中国饮料包装机交易网
包装机械自动化的四大技术
