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自動包裝機械的設(shè)計趨勢2009-11-15
包裝機械設(shè)計依據(jù)市場調(diào)研及市場分析，努力為客戶尤其是大型企業(yè)服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及市場競爭的加劇，客戶的需求也越來越高，這種需求體現(xiàn)在以下幾個方面：
提高生產(chǎn)效率，以滿足交貨期和降低工藝流通成本的需要，對一些產(chǎn)品，還要求包裝機械和生產(chǎn)機械相銜接。
為適應(yīng)產(chǎn)品更新變化的需要，包裝機械要具有高的柔性和靈活性。設(shè)備出現(xiàn)故障要求能進行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。環(huán)境污染，包括噪聲、粉塵和廢棄物少。購置設(shè)備投資盡可能少，價格要盡可能低。
為滿足客戶要求設(shè)計部門采取了如下措施：
1.工藝流程自動化程度越來越高
幾年前，自動化技術(shù)還只占包裝機械設(shè)計的30％，現(xiàn)在已占50％以上，大量使用了微電腦設(shè)計和機電一體化控制。包裝機械自動化程度不斷提高，一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是因為包裝機械需要完成的動作復(fù)雜，多采用機械手來完成。如巧克力糖就用機械手替代了原來的手工動作，使包裝保持了原來的風(fēng)格。
包裝機械自動化設(shè)計有以下兩個特點：
1)每個機械手均由單獨電腦控制
一臺包裝機械為完成復(fù)雜的包裝動作，需由多個機械手完成。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。
2)具有對材質(zhì)及厚度的高分辨能力
在包裝過程中，包裝材料的厚度及材質(zhì)變化不易為人眼所辨別，所以在包裝機械上常采用由電腦控制的攝像機和探測器來分辨。攝像機現(xiàn)已發(fā)展到能自行檢查和辨別攝像的圖片，并在顯示屏上顯示。當(dāng)前機器在加工的轉(zhuǎn)速是不能變的，今后應(yīng)根據(jù)分辨后材料的變化改變轉(zhuǎn)速，控制在最優(yōu)化狀態(tài)下工作，并且實現(xiàn)自動清理，自動消毒和自動清潔。
2.提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求
德國包裝機械中以飲料、啤酒灌裝機械和食品包裝機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達1200 瓶／小時，香煙包裝12000支／分。
提高機器轉(zhuǎn)速是一個復(fù)雜問題，速度越高，單件生產(chǎn)成本越低，但廠房使用面積隨之增高，故障率也隨之提高，反會使效率降低，因此應(yīng)尋找兩曲線的結(jié)合點。
另外，電動機速度也是有限度的。一般而言，轉(zhuǎn)速提高15-20％，就將帶來一系列復(fù)雜問題。
提高生產(chǎn)效率除提高轉(zhuǎn)速外，還可從另外的渠道設(shè)法解決：
1)采用連續(xù)工作或多頭工作方式
包裝機械工作方式有間歇式和連續(xù)式，能連續(xù)工作，也就提高了生產(chǎn)效率；一臺設(shè)備內(nèi)也可有多條生產(chǎn)線生產(chǎn)，生產(chǎn)同一產(chǎn)品或幾種不同產(chǎn)品，但必須提高可靠性。
2)降低廢品率，提供故障分析系統(tǒng)
廢品造成的生產(chǎn)損失是驚人的，包括產(chǎn)品損失和材料損失，因此要盡量減少廢品損失；包裝機械出售時還應(yīng)提供故障分析系統(tǒng)，既進行模態(tài)分析尋找故障，或通過Inter網(wǎng)進行遠(yuǎn)程診斷。今后要使包裝機械進一步智能化，即設(shè)備自己尋找故障、自己解決故障，以降低廢品率及故障率，使生產(chǎn)效率得以提高。
3)使產(chǎn)品機械和包裝機械一體化
許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后接著就進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)設(shè)備及包裝設(shè)備就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。
3.適應(yīng)產(chǎn)品變化，設(shè)計要具有好的柔性和靈活性
為適應(yīng)市場激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期已越來越短。如化妝品生產(chǎn)，三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因而要求包裝機械具有好的柔性和靈活性，使包裝機械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性要求。
包裝機械設(shè)備的柔性和靈活性常表現(xiàn)在以下三個方面：
1)量的靈活性
既能包裝單個產(chǎn)品，也能包裝不同批量產(chǎn)品。
2)構(gòu)造的靈活性
整臺設(shè)備采用單元組成，換用一個或幾個單元，即可適應(yīng)產(chǎn)品的變化。
3)供貨的靈活性
采用單元組合，將各單元組合在一起供貨，如糖果包裝機機在一個共同基礎(chǔ)上，組合不同的單元：三個進料口，四種不同的折疊包裝形式，這樣一臺機器就可同時包裝8-10種不同的糖果，由多個機械手操作，在一臺攝像機的監(jiān)控下，指揮其動作，要包裝哪種糖果就可取哪種進行包裝。產(chǎn)品改變了，只要改變攝像機內(nèi)的程序即可，從而使設(shè)備具有好的柔性和靈活性。
4.提供成套設(shè)備
包裝機械設(shè)計尤其重視根據(jù)用戶需求，為生產(chǎn)企業(yè)提供全面考慮結(jié)構(gòu)性及經(jīng)濟性的完整系統(tǒng)方案，并用計算機仿真技術(shù)演示操作給用戶看，征求意見后進行修改。在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)備時尤其注重成套完整性，無論是高技術(shù)附加值還是較簡單的設(shè)備門類，都按配套性要求提供。
包裝機械廠家也將提供成套設(shè)備作為自己的努力目標(biāo)。如一條飲料灌裝線，有200多個微電腦件，有許多管線、顯示屏，有100多種控制各種包裝動作的軟件程序，為滿足1200瓶／小時的生產(chǎn)能力還需兩條線工作，因此整個飲料灌裝線的生產(chǎn)需占半個足球場的面積，他們都要求所有這些設(shè)備均能在一個廠家內(nèi)完成。而我國當(dāng)前包裝機械生產(chǎn)一大弱勢就是生產(chǎn)單機多，而成套流水線少，主機多、輔機少，配套性差。這種作法很值得我們借鑒。
5.普遍使用計算機仿真設(shè)計技術(shù)
隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，包裝機械設(shè)計普遍采用了計算機仿真技術(shù)，即將各種機器元素以數(shù)據(jù)庫存入計算機，把圖紙數(shù)字化后輸入計算機，計算機即可自動合成為三維模型。再把實際生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)和指標(biāo)輸進去，把各種可能發(fā)生的故障輸進去，計算機三維模型即可仿照真實工作情況進行操作，演示出能達到的生產(chǎn)能力是多少，廢品有多少，生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)是否能匹配生產(chǎn)，瓶頸在何處等等，使客戶根據(jù)顯示屏上顯示的曲線一目了然，并可根據(jù)客戶的意見修改模型。計算機合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客戶或設(shè)計者滿意。采用計算機仿真設(shè)計技術(shù)，大大縮短了包裝機械的開發(fā)設(shè)計周期。
包裝機械設(shè)計不僅要重視其功能和效率，也要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設(shè)備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設(shè)備折舊費只占成本的6-8％，其它的就是運轉(zhuǎn)成本
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