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中美德包装机械发展趋向之比较

2021-08-18 来源:哈尔滨农业机械网

中美德包装机械发展趋向之比较

包装机械根据包装物与包装材料的供给方式,可分为全自动包装机械及半自动包装机械;若按包装物的使用范围划分,可分为通用包装机、兼用包装机及专用包装机;按包装种类可分为单个包装机、内包装机及外包装机等。随着包装机械竞争加剧,种种信息表明,中、美、德包装业将配合产业自动化趋势,朝着研发技术、人才及发展更高速包装机等方向进行,在技术发展上正朝着以下方向发展。

一、美国包装机械发展新趋向

美国包装工业起步于20世纪初期,自二战以来得到快速发展,逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机械完整而独立的工业体系,其包装工业总产值占国民经济总产值的3%。

据美国行业调查分析,其包装机械最大使用行业是食品产业,其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。

具体来说,食品产业作为美国包装机械的最大使用行业,几乎所有机型、机种均在食品产业中使用。美国食品产业中,蔬菜和水果每年所需求的包装机械所占的比重最大,从1985~2005年呈逐年增大趋势,1985年需求为1.2亿美元,占该年食品产业所需包装机械总值73亿美元的比重为16.4%,到1994年占18.4%,到2005年占20.3%;肉品所需包装机械为第二;乳品为第三位,面包第四位,糖果第五位,除肉品持平外,乳品、糖果包装机械的年需求值占食品产业总需求值的比重均呈下降趋势。食品产业对包装机械的需求从1994年到2000年年均增长率为7%。正是由于美国食品产业每年推出新产品成千上万种,这种发展势头加快了包装机械的更新换代速度,因此美国食品产业所用的包装机械的创新速度始终处于首位。

饮料产业是除食品以外的第二大使用包装机械的产业,软饮料对包装机械的年需求值最大,在1985~2005年间,软饮料的需求值占饮料产业对包装机械年需求值的比例最大,从1985年的36.1%到1994年的43.5%,2000年的47.6%到2005年的50%;而啤酒及含酒精饮料对包装机械年需求值虽略有增加。但在饮料产业对包装机械年需求总值中占的比重呈现逐年下降趋势,从1985年的36.4%到1994年的31.3%,2000年的27%,其原因是消费者对身体健康日益重视。从1994~2000年饮料产业对包装机械的年需求值的年均增长率为4%。

其他产业主要由家庭清洁用品与化妆品、烟草产品、医药产品、日杂产品4个行业组成,其他产业对包装机械年需求值占年总需求值的1/3左右。

从包装机械市场占有率来看,美国前十位的包装机械企业依次为:Barry-wehmiller公司、Beinis公司、SA-SIBsPA公司、AveryDennison公司、Bosch公司、CrOwnCork&ha公司、D0ugalsMachine公司,RAJoues乙Cohpany公司、Kliklk公司和Krones公司。它们在经营方面取得成功一般取决三个方面:一是努力提高本企业包装机械品牌的知名度;二是重视本企业的销售业绩;三是十分重视本企业产品的售后服务。

美国当前前景看好的包装机械是:水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机械。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用,使包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。

二、德国包装机械发展新趋向

德国包装机械设计依据市场调研及市场分析,努力为客户尤其是大企业服务。随着科学技术的发展及市场竞争的加剧,客户对机械性能的要求也越来越高,主要有以下几个方面的要求:

1、高生产率,以满足交货期的要求和降低工艺流通成本的需要;对一些产品,还要求包装机械和生产机械相衔接。

2、要适应产品更新的需要,包装机械要具有高的柔性和灵活性。

3、设备故障少,出现了故障能进行远程诊断服务。

4、对环境污染小,包括噪声、粉尘和废弃物污染均要少。

5、购置设备投资尽可能少,价格要尽可能低一些。

德国包装机械制造厂商和设计部门,为适应上述客户要求采取了如下措施:

1、提高工艺流程自动化程度。几年前,自动化技术只占包装机械设计的30%,现在已占50%以上,大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的,一是为了提高生产率;二是为了提高设备的柔性和灵活性;三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力,即采用机械手完成包装工序,如巧克力糖的包装就已经实现了用机械手替代原来的手工。包装机械自动化设计有以下两个主要特点:

(1)每个机械手均由单独电脑控制。一台包装机械为完成复杂的包装动作,需由多个机械手完成。完成包装动作时,在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下,机械手按电脑程序的指令完成规定的动作,确保包装的质量。

(2)具有对材质及厚度的高分辨能力。在包装过程中,包装材料的厚度及材质变化不易为人眼所辨别,所以在设计包装机械时常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨包装材料厚度及材料的变化。摄像机现已发展到能自行检查和辨别摄像的图片,并在显示屏上显示。目前,机器在加工时转速是不能变的,今后应根据材料的变化经分辨后能改变转速,从而控制在最优化状态下工作,以最短时间完成包装工序,并且实现自动清理、自动消毒和自动清洁。

2、提高生产率,降低工艺流程成本,最大限度满足生产要求。德国包装机械,尤其是饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械,具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点,其饮料灌装速度高达1200瓶/小时,香烟包装12000支/分。提高机器转速是一个复杂问题,速度越快,单件生产成本越低,但厂房使用面积随之增高。

另外,电动机速度也是有限度的,所以不能想多快就多快。一般而言,转速提高15%~20%,就将带来一系列复杂问题。提高生产率除提高转速外,还可从另外的渠道设法解决:

(1)采用连续工作或多头工作方式。包装机械工作方式有间歇式和连续式,设计时,应争取设计成连续式工作,也就提高了生产率;一台设备内也可有多条生产线生产,生产同一产品或几种不同产品,但必须提高可靠性。

(2)降低废品率,提供故障分析系统。废品给生产造成的损失是巨大的,不仅产品损失,也有材料损失。因此要尽量大力降低废品率,包装机械出售时还应为维修服务提供故障分析系统,即进行模态分析寻找故障,或通过因特网进行远程诊断,最大限度满足客户需要。今后要使包装机械进一步智能化,即设备自己寻找故障,自己去解决故障,以降低废品率及故障率,使正常的生产率得以提高。

(3)使产品生产机械和包装机械一体化。许多产品生产完结时接着就进行包装,这样也有利于提高产品的生产率,如德国生产的巧克力生产设备及包装设备就是由一个系统控制完成的,两者一体化关键是要解决好在生产率上相互匹配,其中包装机械往往成为生产的瓶颈,因此要提供不同品种生产率的设备。

3、适应产品变化,设计出具有良好柔性和灵活性的设备。许多被包装产品为适应市场激烈竞争,更新换代的周期越来越短。如化妆品生产,三年一变,甚至一个季度一变,生产量又都很大,因而要求包装机械具有良好的柔性和灵活性,使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期,这样才能符合经济性要求。

为使包装机械具有良好的柔性和灵活性,提高自动化程度,须大量采用微电脑技术、模块技术和单元组合形式。为适应包装产品品种和包装类型的变化,包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面:

(1)量的灵活性。既能包装单个产品,也能适应不同批量产品的包装。

(2)构造的灵活性。整台设备采用单元组成,换用一个或几个单元,即可适应产品的变化。

(3)供货的灵活性。采用单元组合,将各单元组合在一起供货,如糖果包装机,在一个共同基础上,组合不同的单元,三个进料口,四种不同的折叠包装形式,这样一台机器就可同时包装8~10种不同的糖果。由多个机械手操作,在一台摄像机的监控下,指挥其动作,按指令以不同的方式对不同种类的糖果进行包装,若产品改变了,只要改变摄像机内的程序即可,从而使设备具有良好的柔性和灵活性。

4、提供成套设备。德国的包装机械设计,以用户需求为前提,为生产企业提供结构性及经济性完整的系统方案,并用计算机仿真技术演示操作给用户看,征求用户意见后进行修改。在为用户提供生产自动线或生产流水线设备时尤其注重成套设备的完整性,无论是高技术高附加值设备,还是较简单的设备,都按配套性要求提供。

德国包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目标。如一条饮料灌装线,有200多个微电脑件,有许多管线、显示屏,有100多种控制各种包装动作的软件程序。为满足1200瓶/小时的生产率还须两条线共同工作,因此整个饮料灌装线的生产需占半个足球场的面积,并要求所有设备均能在一个厂家内。联想到我国当前包装机械生产一大弱势就是生产单机多,而成套流水线少;主机多,辅机少,配套性差。德国的这种做法很值得我们借鉴。

5、普遍使用计算机仿真设计技术。随着新产品开发速度不断加快,德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真技术,即将各种机器元素以数据库方式存入计算机,把图纸数字化后输入计算机,计算机即可自动合成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去,把各种可能发生的故障输进去,计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操

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