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自動包裝機械的設計趨勢2009-11-15
包裝機械設計依據市場調研及市場分析，努力為客戶尤其是大型企業服務。隨著科學技術的發展及市場競爭的加劇，客戶的需求也越來越高，這種需求體現在以下幾個方面：
提高生產效率，以滿足交貨期和降低工藝流通成本的需要，對一些產品，還要求包裝機械和生產機械相銜接。
為適應產品更新變化的需要，包裝機械要具有高的柔性和靈活性。設備出現故障要求能進行遠程診斷服務。環境污染，包括噪聲、粉塵和廢棄物少。購置設備投資盡可能少，價格要盡可能低。
為滿足客戶要求設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，自動化技術還只占包裝機械設計的30％，現在已占50％以上，大量使用了微電腦設計和機電一體化控制。包裝機械自動化程度不斷提高，一是為了提高生產率；二是為了提高設備的柔性和靈活性；三是因為包裝機械需要完成的動作復雜，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格。
包裝機械自動化設計有以下兩個特點：
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控下，機械手按電腦指令完成規定動作，確保包裝的質量。
2)具有對材質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。攝像機現已發展到能自行檢查和辨別攝像的圖片，并在顯示屏上顯示。當前機器在加工的轉速是不能變的，今后應根據分辨后材料的變化改變轉速，控制在最優化狀態下工作，并且實現自動清理，自動消毒和自動清潔。
2.提高生產效率，降低工藝流程成本，最大限度地滿足生產要求
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。
提高機器轉速是一個復雜問題，速度越高，單件生產成本越低，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，因此應尋找兩曲線的結合點。
另外，電動機速度也是有限度的。一般而言，轉速提高15-20％，就將帶來一系列復雜問題。
提高生產效率除提高轉速外，還可從另外的渠道設法解決：
1)采用連續工作或多頭工作方式
包裝機械工作方式有間歇式和連續式，能連續工作，也就提高了生產效率；一臺設備內也可有多條生產線生產，生產同一產品或幾種不同產品，但必須提高可靠性。
2)降低廢品率，提供故障分析系統
廢品造成的生產損失是驚人的，包括產品損失和材料損失，因此要盡量減少廢品損失；包裝機械出售時還應提供故障分析系統，既進行模態分析尋找故障，或通過Inter網進行遠程診斷。今后要使包裝機械進一步智能化，即設備自己尋找故障、自己解決故障，以降低廢品率及故障率，使生產效率得以提高。
3)使產品機械和包裝機械一體化
許多產品要求生產之后接著就進行包裝，以提高生產效率。如德國生產的巧克力生產設備及包裝設備就是由一個系統控制完成的。兩者一體化，關鍵是要解決好在生產能力上相互匹配的問題。
3.適應產品變化，設計要具有好的柔性和靈活性
為適應市場激烈競爭，產品更新換代的周期已越來越短。如化妝品生產，三年一變，甚至一個季度一變，生產量又都很大，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大于產品的壽命周期，這樣才能符合經濟性要求。
包裝機械設備的柔性和靈活性常表現在以下三個方面：
1)量的靈活性
既能包裝單個產品，也能包裝不同批量產品。
2)構造的靈活性
整臺設備采用單元組成，換用一個或幾個單元，即可適應產品的變化。
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，在一臺攝像機的監控下，指揮其動作，要包裝哪種糖果就可取哪種進行包裝。產品改變了，只要改變攝像機內的程序即可，從而使設備具有好的柔性和靈活性。
4.提供成套設備
包裝機械設計尤其重視根據用戶需求，為生產企業提供全面考慮結構性及經濟性的完整系統方案，并用計算機仿真技術演示操作給用戶看，征求意見后進行修改。在為用戶提供生產自動線或生產流水線設備時尤其注重成套完整性，無論是高技術附加值還是較簡單的設備門類，都按配套性要求提供。
包裝機械廠家也將提供成套設備作為自己的努力目標。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／小時的生產能力還需兩條線工作，因此整個飲料灌裝線的生產需占半個足球場的面積，他們都要求所有這些設備均能在一個廠家內完成。而我國當前包裝機械生產一大弱勢就是生產單機多，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計技術
隨著新產品開發速度不斷加快，包裝機械設計普遍采用了計算機仿真技術，即將各種機器元素以數據庫存入計算機，把圖紙數字化后輸入計算機，計算機即可自動合成為三維模型。再把實際生產時的數據和指標輸進去，把各種可能發生的故障輸進去，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能力是多少，廢品有多少，生產線各環節是否能匹配生產，瓶頸在何處等等，使客戶根據顯示屏上顯示的曲線一目了然，并可根據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，直到使客戶或設計者滿意。采用計算機仿真設計技術，大大縮短了包裝機械的開發設計周期。
包裝機械設計不僅要重視其功能和效率，也要注重其經濟性。所謂經濟性不完全是機械設備本身的成本，更重要的是運轉成本，因為設備折舊費只占成本的6-8％，其它的就是運轉成本
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