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關鍵詞:自動化技術現狀 應用技術 發展趨勢
中圖分類號:F426 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5336(2014)10-0081-02
1 食品包裝機械自動化技術的現狀
目前,在我國大型食品加工廠中應用機器總線技術比較普遍,其中機器人技術、機器總線技術、人機界面與傳感器等是食品包裝機械中采用的自動化技術主要幾大技術。大型食品加工廠中普遍運用無人操作、檢測及傳動等自動化工序,另外傳感器在食品的加工與包裝過程中運用也極為普遍,機器人在食品的包裝、堆垛、裝卸及碼放過程中應用。
但是隨著食品加工工藝的不斷提高,控制標準對原有的包裝參數的要求也在不斷提高,這就意味著現有的應用技術已無法滿足發展需要,必須對其提出全新的創新要求。目前,我國已經注重提高包裝機械的自動化水平,在今后的研發設計中,主要就是避開采用集光、電、機、磁、氣于一體的機械化食品包裝機械電子設備。所研發的機電一體化主要以實現機械、電子、信息、檢測相結合,以系統觀點為核心,運用控制原理的全過程,達到整體的最優化配置。
隨著自動化技術的發展,在食品包裝機械領域,計算機自動化技術將逐步被引入,根據食品包裝的工藝要求,去設置全自動包裝系統,并對整個生產過程進行控制與檢測,以達到提高機電一體化的應用水平,同時使企業實現優質、高效、低耗、安全生產。這個目標是食品包裝機械技術的總體發展方向。
2 主要技術應用
(1)傳感器在在食品包裝機械行業中的應用比較廣,而且在當前傳感技術的應用也有了新突破。目前我國對食品安全越來越重視,并且對食品檢測技術提出了精細化要求,主要是因為當前食品安全問題過于突出。食品保質檢測配置主要由掃描儀與傳感器組成,此項配置形成的對比參數十分準確,能在短時間內檢測到食品什么時間變質。另外在國外食品加工廠中,還有一種新型集成電路檢測器被廣泛應用,這種技術可直接檢測出食品的變質時間。(2)總線型運動控制器在食品包裝行業發展前景十分廣闊在我國食品包裝機械正面臨從勞動密集型向知識密集型轉變的過程,因此總線型運動控制器是當前自動化技術中在食品包裝行業發展前景十分廣闊一項技術。此項技術主要以高速的總線通訊方式,來實現轉換多個位置控制模式、高速追蹤、交換多通訊口數據信息等功能。所以企業管理者為了提高食品包裝質量、以降低生產成本,也應提高對運動控制技術的重視。
3 食品包裝機械的未來發展趨勢
(1)技術標準趨同化。全球性食品機械領域規避技術壁壘的重要舉措就是為了國際間技術交流和貿易往來的一致性和協調性,這就意味著世界各國的食品加工與食品機械技術標準就必須向國際標準或歐盟標準靠攏。如果國家的食品機械市場競爭力沒有上去,就說明國家的食品機械制造業在國際貿易中受阻,其主要原因就是國家沒有傾向全球性食品機械領域規避技術壁壘的重要舉措去做。尤其是WTO成員國,要鞏固國際標準在實現全球化生產和制造中的地位,就必須以國際標準作為制定本國技術法規的基礎,從而進一步強化國際標準在協調各國技術法規的作用。(2)高新技術實用化。高新技術是食品機械當今食品機械的市場競爭主要是技術競爭,此項技術的發展應用前景也是相當廣闊的。在食品機械加工中,通過采用高新技術可提高生產效率、降低能耗、增加得率和附加值、保持食品營養成分、風味及保證食品安全。因此,提高食品機械技術含量已是食品機械制造業的發展主題。目前,國外發達國家不斷推出技術含量更高、更人性化的新設備、新產品,主要都是采用高新技術應用到食品機械中,從而使設備性能大大提高。(3)設備高度效率化。食品機械制造企業要使生產線實現連續化生產、專業化作業、自動化調節、規模化經營等,食品加工設備局必須高度效率化,由專業化生產設備代替通用化生產設備;由人型化生產設備代替中小型生產設備;由連續式生產設備代替間歇式生產設備。其主要是采用機電一體化技術和光、電、液、自動化控制技術等來實現的,繼而可顯著提高生產效率和經濟效益。所以,只有發展生產線高度自動化、生產規模大型化的生產設備,才能提高食品機械大型制造企業或跨國公司高效率生產,才能贏得市場的競爭能力。(4)質量控制全程化。食品機械制造企業要使食品加工技術適應質量安全的全程控制要求,就必須與國際接軌。現代國際通行的食品加工生產方式是世界食品機械的技術發展主流之一,其主要是防范在不衛生條件、可能引起污染或品質劣化的環境下作業,避免因批量生產不合格產品所造成的損失;另外一方面就是減少食品加工作業過程中人為或設備的差錯降低到最低限度;將質量保證的重點由傳統的對最終產品的檢驗轉移到對加工工藝過程中的關鍵控制點進行管制。(5)技術裝備安全化。基于全球性的食品安全日趨嚴峻,世界各國的食品機械都在與國際接軌,根據國際上食品機械研究、開發、制造的通行要求,推出大量符合質量安全要求的食品機械。制訂完善的設備技術規范并且按照這些技術規范嚴格組織食品機械的設計、制造和應用是研發、制造加工設備本身做到食品加工的安全性主要實現方式。在這些技術規范中,最主要的是食品機械的機械安全與衛生要求,必須符合這些基本要求,才能達到與國際接軌。
4 結語
綜上所述,我國的食品包裝機械行業還有很大的上升空間,機械自動化技術的提高可有效提高我國食品包裝行業在國際上的競爭力,對我國的食品包裝業的發展有重要意義,食品包裝機械自動化是我國食品包裝機械行業發展的必由之路。
參考文獻
隨著自動化技術的發展,在國內外都受到廣泛關注,提高了對其應用和發展重視程度。而自動化技術在機械工程中的應用在減少經濟投入、改進生產技術、提高勞動生產率等方面發揮著巨大作用。但是我國的自動化技術在機械工程中還處于起步階段,發展還不很穩定。因此將自動化技術高效的應用到機械行業中去是機械領域發展的首要任務,促進我國機械自動化水平的提高和國際競爭力的增強。
1 自動化技術在機械工程中的應用
在社會生產中將自動化技術應用到機械工程中去,在提高產品生產率、降低產品生產成本、縮短產品生產周期、提高企業的經濟效益方面發揮著重大重要。而自動化技術在機械工程中的應用主要體現在以下四方面。
1.1 裝配系統
機械工程中應用自動化的裝配系統對機械行業各方面的提升都有很大幫助。自動化的裝配系統是一種將不規則形狀的零部件按照一定的技術標準,采取搬運、調試、組合、檢驗等手段,將其組合在一起形成一件完成的產品的過程。確保機械產品質量的重要環節就是裝配工作,應用自動化的裝配系統代替了傳統依靠人力的技能去操作的復雜工作程序,在節省人力消耗的同時增強了產品的質量和產品的生產效率,是機械工程中一項重要的應用。
1.2 加工系統
在機械工程中應用自動化的加工系統將從多方面提升機械制造工作效率,自動化的加工系統能夠自動的進行加工循環工作,另外還能夠自動的進行工件的裝卸工作。自動化的這種加工系統在某種程度上取代了工人的體力勞動,減少了機械生產中由于人為因素而導致的操作失誤的事件發生的幾率,有效的保證了產品的質量和產量。
1.3 物流供輸系統
自動化的物流供輸系統在機械工程中非常重要,是不可缺少的組成部分。它能夠將制造系統中所需要的成品或原料運送到相應的指定地點,使產品運輸更加簡便快捷,自動化物流供輸系統主要表現形式有自動輸送系統和單機自動裝置等,促進了機械工程的進步。
1.4 信息流
自動化的信息流在機械工程中的應用主要包括產品數據管理系統、計算機輔助設計、計算機輔助工藝設計和計算機輔助制造等,產品數據管理系統主要是指在設計生產過程中對其產生的數據和信息加以管理的系統。計算機輔助設計是設計人員采用計算機的圖形設備進行機械設計工作的技術。計算機輔助工藝設計主要起中樞紐帶作用,優化工藝設計的質量,提高設計工作效率,并使其標準化程度加深。計算機輔助制造主要指在生產過程中采用計算機技術,提高產品生產率。
2 自動化技術在機械工程中的發展前景
自動化技術在機械工程中的發展要以企業生產的實際需要為原則,如若違背了這一原則,會使我國的機械的自動化應用發展產生偏離,與科技發展脫軌,不能夠為社會創造更多的經濟效益。只有結合我國國情和實際發展情況對自動化技術加以有效利用,才可以實現機械自動化效益最大化,增大國民經濟效益。
2.1 結合企業實際情況引進自動化技術
在將自動化應用到機械工程時要考慮企業自身的實際情況,根據其實際生產情況進行引進,防止出現自動化技術引進與實際需求想脫離的現象,還要充分考慮企業的經濟實力,在企業具有良好經濟承受能下時再加以引進,確保自動化技術為企業帶來經濟效益。另外我國自動化技術應用雖有一定成效,但仍處于初級階段,發展投資少、見效快的自動化技術還是符合大多數企業的實際情況,只有集合企業實際發展情況,已實用為發展的原則,自動化技術才能有效的促進企業的發展,提高企業的經濟效益。通過發展實用性強和適合企業的自動化技術,為我國自動化技術奠定堅實的基礎,將企業現有的機械設備有效加以利用、改造,在此基礎上對自動化技術不斷熟悉,實現機械的自動化技能。
2.2 結合國情引進自動化技術
自動化技術具有很多優勢,將其應用到機械工程中去是時展的必然趨勢。在實際應用中要充分考慮我國的國情,不能以下完全實現機械的自動化,要逐漸的經歷一個過程,一步一步的有規律的進行。有計劃的從簡單的機械開始應用,然后到復雜的機械全面實現自動化,建立一套健全的機械自動化應用體系。在我國改革開放之后,和其他先進國家相比,機械自動化技術水平還是相對比較落后的,發展過程也不是很順利,因此需要我們不斷積累經驗,從我國實際國情出發,同時借鑒發達國家的技術和制定符合我過自動化發展的方案。根據時間實際生產需要引進相關設備。在引進發達國家的先進技術時要取其精華、去其糟粕,不能全盤接收,不斷學習發展。實現我國機械的自動化全面應用,實現生產過程全自動化的目標。
2.3 為自動化技術發展奠定堅實基礎
發展機械的自動化需要做好其基礎建設,加強自動化應用的基礎工作和推廣工作。不僅要發展主機的應用,還要配套發展零部件和控制系統。自動化應用到機械中的關鍵就是生產大量自動化水平高和性能優的機電產品。自動化實際生產過程中,在系統的質量耐性和結構等方面都對其有著重大影響,依靠相關產品的技術更新,實現機械與自動化技術結合的良好發展。而其信息的交換、運算和判斷等都要與計算機信息處理技術相結合應用,自動化的發展離不開相關的技術打下的堅實基礎,只有在良好的技術基礎上才能有效的實現自動化技術的優勢,將其應用到機械工程中實現機械行業的快速發展。
3 結論
機械行業的發展對于我國綜合國力的提升具有重要作用,因此我們要加強對機械行業的發展,使其與科學技術發展同步,逐漸引入新科技,實現其自動化。將自動化技術結合我國實際國情應用到機械工程中去,將二者完美結合,健康的走上高效、高能技術之路。
參考文獻
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關鍵詞:包裝機械;發展現狀;自動化;發展前景
一、我國包裝機械行業的現狀
中國包裝機械起步較晚,起于上個世紀70年代,北京市商業機械研究所在研究了日本的包裝機械后,制造了中國第一臺包裝機。包裝機械經過20多年的發展,已成為機械工業中十大行業之一,為我國包裝工業快速發展提供了有效的保障。
我國食品包裝機械大部分以單機控制為主,應用PLC和工控機、DCS及現場總線技術不到設備總數的10%。食品和包裝生產線的傳動以機械傳動為主,控制技術和驅動技術的綜合應用水平低,系統不能達到最優化設計。由于生產企業技術水平不高,傳感和檢測技術、定位控制、在線監測等得不到充分應用,與國外先進控制技術有較大的差距。食品和包裝機械高中低檔產品自動化水平差距大。中高檔食品和包裝機械中自動化產品平均約占銷售額的8%~12%,普遍應用PLC、變頻器、合資低壓電器產品,部分應用人機界面。低檔食品和包裝機械中,自動化產品平均約占銷售額的3%~5%,大部分還是應用繼電器控制,沒采用變頻器,應用國產低壓電器產品,基本不應用人機界面。
總之,最近的十年時間中國包裝機械的技術水平上有較大的提高,但是和發達國家相比,還存在一定的差距。所以要想加快包裝機械發展速度,趕超世界先進水平,我國必須采取強有力的措施,可以從以下幾個方面來做:
(1)要堅持自主創新,走產學研相結合的道
路。由于我國研發經費非常少,所以可以在大學知識研發應用的基礎上,加強科研機構技術開發、成果轉化與工程成套,并與企業規模化生產制造相結合的產學研一體化的技術創新。
(2)重大關鍵技術進行引進、消化吸收、再創新。我國目前的技術絕大部分是仿制國外的,真正自主研發的只有5%~10%,還太少。我們要在空白領域和重大關鍵技術方面通過引進,消化與吸收,然后再創新,開發具有自主知識產權的技術。
(3)提高企業內部的信息化管理,顧及到上下游的需求和安全。制造本身是一個系統工程,要建立以市場信息為先導、原料信息、加工信息、銷售與物流信息等一體的完整的產業信息體系,實現各產業鏈之間信息的有效反饋和銜接。
二、傳動系統
傳動產品在包裝機械上的使用主要是為了調整主工藝速度和控制電機在生產過程速度的期性變化。在現代包裝機械自動化中,變頻器充當了極為重要的角色,它是計算機技術、現代控制技術和網絡技術的有機結合,具有調速范圍寬、調速精度高、動態響應快、運行效率高、功率因數高、操作方便、節能效果顯著等一系列的優點。由于變頻器具有上述優點,因而在大型包裝機和包裝生產線上得到了廣泛地應用。應用在包裝機械行業的變頻器品牌主要有臺達和施耐德、富士、安川、SEW、西門子等。
三、人機界面
包裝機械的HMI以文本顯示器為主,通常與PLC或者單片機配合使用,用以設定生產工藝參數,監控設備運行狀態,記錄設備生產歷史。少數高端機械使用了觸摸屏。人機界面廠家主要有DIGITAL、HITECH、三菱、OMRON、西門子和EASYVIEW。
四、運動控制
運動控制產品在包裝機上的應用主要是實現精確的位置控制和嚴格的速度同步,主要通過伺服電機來實現,伺服電機具有自動調整、響應速度快、低振動等優點,故廣泛應用于裝卸,輸送,打標,碼垛,卸垛等工序。如臺達ASDA-A2高性能伺服控制器的送標、切標系統,使套標速度達到600~800瓶/min,可以滿足果汁飲料、啤酒等快速消費品生產需求。伺服控制器應用主要有松下、臺達、富士、三菱等進口及合資企業產品。
五、控制系統
PLC控制系統具有可靠性高、程序設計方便靈活、抗干擾能力強、運行穩定等諸多優點,包裝機械的大部分控制系統選擇使用了PLC控制系統。調查顯示PLC系統在5年以內將是包裝機械的主流控制系統。PLC、變頻器和人機界面的應用主要集中在啤酒和飲料包裝設備、方便食品生產線、全自動包裝機、瓦楞紙板(箱)生產設備、乳品包裝設備上,應用在食品包裝機械市場的PLC主要有三菱、OMRON、西門子、施耐德和臺達等品牌。
綜上所述,包裝行業雖屬于配套行業,但涉及國民經濟的許多領域,特別是食品與飲料行業,更是依賴于包裝行業的技術進步和配套服務,因此,我們努力積極推動包裝業走上快速健康發展的自動化道路。我國包裝機械發展對自動化的要求自動化改變著包裝機械行業的制造方法及其產品的傳輸方式,實現自動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量,有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。
食品原料在加工時不僅收獲主要產品,還收獲附加產品,如玉米加工,產品除了玉米淀粉外,還有玉米油、色拉油、人造黃油、葡萄糖、玉米蛋白及飼料等。另外還進行污水處理。生產全過程均為自動化,沒有廢棄物、沒有污染,其他產品的價值已大大超過玉米淀粉的價值。為了適應食品包裝機械對自動化趨勢發展的要求和日益提高的加工工藝,設計時將包裝機械的研發與計算機結合,實現機電一體化控制。從系統觀點出發,運用過程控制原理,將機械、電子與信息、檢測等有關技術進行有機組合,實現整體最佳化。具體來說,主要涉及到以下幾種自動化技術:
(1)現場總線技術現場總線技術的應用首先“解放”了大部分的硬件,其次簡化了安裝環節;可以將現場總線技術與ERP系統集成,這樣管理層就可以通過ERP系統十分便利地調取、分析運行數據,了解生產的實時情況,監測車間的運行情況。現場總線技術在國內的大型食品加工企業應用較為普遍,這為整個生產線的無人化操作以及傳動、檢測等工序的無縫銜接提供了可能。
(2)傳感器技術在包裝機械與食品加工行業中,傳感器的應用場合繁多,對食品飲料存儲罐的監控,對食品飲料的灌裝封裝、混合及加工、冷卻及加溫、清潔、包裝等工序都要用到傳感器。
(3)物流自動化技術物流自動化使得整個產品加工與包裝生產線得到完善,形成一個完整的產品加工鏈。物流自動化技術最直接的體現就是使得人力得到節省。
理科男生適合學機械設計制造及其自動化專業,該專業是傳統的機械設計制造和先進的自動化技術相結合的產物,是機電一體化的寬口徑專業。機械行業是個老行業,人才需求一直是不冷不熱。不過,近年來我國大型工業逐漸復蘇,制造業發展正面臨高級人才短缺的嚴峻挑戰,工業制成品的自主技術和科技創新能力明顯不足,且能耗、物耗高,浪費、污染嚴重,龐大的工程技術隊伍不能有效轉化為人力資源優勢,正成為制約制造業快速發展的主要因素。業內專家介紹,制造業高級人才大致可以分成研發、設計、工藝、裝配四種。目前這四種人才都嚴重短缺,呈現明顯的供不應求趨勢。同時,具有開發能力的數控人才也成為各企業爭奪的目標。
2、電氣工程及其自動化
理科男生適合學電氣工程及其自動化專業,該專業適應范圍非常廣,小到一個家庭,大到整個社會,都離不開這些專業人才的工作。電氣工程及其自動化專業對廣大考生有很強的吸引力,屬于熱門專業,高考錄取分數線往往要比其他專業方向高許多。考生需要具有扎實的數學、物理基礎和一定的動手操作能力。
3、車輛工程專業
關鍵詞:包裝機械 自動化 應用對策
隨著經濟全球化的發展,我國工業發展越來越迅速。包裝機械作為產業機械中重要的組成部分,對工業發展有巨大的推動作用。包裝機械在日用家居,廚衛建材,醫藥食品,美妝護理等方面都有重要的作用,對這些行業的發展起到保證作用。但值得注意的是,包裝機械雖然給廠家生產帶來極大的便利,節省時間,降低了生產成本,可一旦包裝機械設備出現故障,就會停產,會造成巨大的經濟損失。因此。如何保證包裝機械設備的穩定性和可靠性是廠家面臨的巨大考驗。就我國目前情況而言,中國的包裝行業在不斷進步發展,而隨著科學技術的提高,包裝機械的自動化,智能化也在不斷加深。
一.我國包裝行業的現狀
我國的包裝機械行業起步較晚,國內的第一臺包裝機是北京機械研究所在研究了日本的包裝機械后,總結經驗,自主研發出來的。經過這些年的發展,包裝機械在我國取得長足進步,為我國的包裝工業發展提供了強大技術支持和保障。
雖然包裝機械對工業發展有很大影響,但也存在一些不足。在我國,包裝企業大多為民營企業,技術力量相對薄弱,資金狀況不足,且在生產過程中極容易出現重復生產的現象,這是對資源的浪費,而且損失了人力物力財力。據不完全統計,我國的包裝機械品種少,廠家自主研發能力差,所用技術都是靠引進,不能滿足我國社會的發展需求。
全球的包裝機械需求每年都在增長,尤其是發展中國家的包裝機械設備增長量急劇擴大,我國的包裝機械廠家立足現實,在設計,制造等方面都取得了一定進步,未來數年對各種包裝機械的需求將會快速增長。但值得一提的是,我國的包裝機械技術雖取得了較大的進步,但與西方發達國家相比仍有較大的差距,要趕上發達國家甚至超越發達國家的技術水平就要做到以下幾個方面:
(一)堅持走自主創新道路,堅持科學發展觀
創新是社會發展的必由之路,要想使我國的包裝機械制造水平領先世界,就要研發出屬于自己的技術,雖然研究經費少,但可以通過與大學合作,加強科研機構技術研發,形成一體化的產學研一技術創新之路。
(二)重大技術引進,消化吸收后進行創新
我國目前的包裝機械技術大多引進自國外,自主研發能力差。落后就要挨打,只有自己強大了,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。我國廠家要通過引進技術,然后通過技術分析,自主設計屬于自己的技術,吸收再創新,研發屬于我國的,擁有自主知識產權的技術。
(三)提高企業內部的信息化管理,使企業連成一個整體
在互聯網的大背景下,企業內部實行信息化管理尤其重要,要建立完整的產業信息,使企業能及時了解供需信息,原料信息,加工信息,實現各產業鏈之間信息的有效反饋和銜接,使企業更具競爭力,更好邁向新明天。
(四)要不斷創新
創新才能進步,每個產品都有衰退期,所以要創新才能使產品不斷延續下去。技術在進步,機械也在進步,"不進則退"。這是市場的規律。
(五)加強自動化產品在包裝機械行業中的應用。
二.自動化在包裝機械行業中的應用
現代化的生產方式不斷向著商品化,社會化,國家化方向發展,在包裝機械作業方面也有了更高的要求。包裝機械發展具有更新速度快的特點,使用自動化的包裝機械化產品主要有以下幾類:
(一)傳動系統
在包裝機械上使用傳動產品主要是為了調整工藝速度,控制周期性變化。變頻器作為計算機技術,現代控制技術和網絡技術的有機結合體,在包裝機械中起到重要作用。變頻器具有調速范圍寬,精確度高,動態響應快,操作方便,節能效果明顯等特點。所以,在大型機械設備和重要生產線上都能見到變頻器的身影。西門子,富士康等企業均使用到了變頻器。
(二)人機界面
典型的人機界面廠家主要有西門子,OMRON,三菱。人機界面主要是包裝機械的HMI以文本顯示器為主,通常要與單片機配套使用,它主要用于記錄各方面的數據信息,極少數的高端機械使用了觸摸屏。
(三)運動控制
運動控制主要體現在包裝時的精確定位,和嚴格的速度同步。具有速度快,振動低的優點,因此被廣泛應用于裝卸,碼垛等方面。應用這種運動控制系統的有松下,三菱等企業。
(四)控制系統
所謂控制系統,又可叫做PLC控制系統顧名思義,就是對產品生產進行控制,優秀的控制系統具有靈活方便,抗干擾能力強,運行穩定的特點。在包裝機械生產快速發展的今天,控制系統有極大的意義,為機械設備的穩定可靠發展提供了基礎保證。運用這種技術的廠家主要包括,施耐德,臺達等。
通過上述四方面的敘述我們發現,包裝行業涉及我國國民經濟的多個行業,尤其是食品,飲料,化妝品等行業,對包裝機械有很大的依賴。所以我國各個廠家應加快推動自動化在包裝機械中的應用,加快自主研發的速度,使包裝機械的生產能滿足人民日益強大的生產生活需求,加快我國工業的發展,縮短與發達國家的差距,為我國的振興貢獻力量。
三.我國包裝機械發展對自動化的要求
我國的包裝機械發展越來越迅速,在包裝機械中實現自動化和智能化能大大提高工作效率,減少人工勞動強度,降低能源消耗。在國際上,對食品包裝的自動化有如下要求: