國外包裝機械發展新趨勢

發布時間：2008-10-07 來源：中國自動化網類型：產業觀察人瀏覽

關鍵字：

技術發展趨勢包裝機械美國德國

導讀：

    據資料統計全球的包裝機械2005年達到290億美元，預計未來將以每年5.3%的速度增長，包裝機械生產增長最快的是在發展中的國家和地區。發達國家將從刺激國內需求中獲利，并在發展中國家尋找當地合適的生產廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝機械設備。目前，美國、德國、瑞士、意大利包裝機械將配合產業自動化趨勢，朝著培養研發技術人才及更高速度包裝機等方向發展，現介紹美國和德國的發展趨勢如下。

    美國包裝機械發展新趨勢

    　　美國包裝工業起步于20世紀初期，自二戰以來得到快速發展，逐步建立并形成包括包裝材料、包裝工藝和包裝機械完整而獨立的工業體系。其包裝工業總產值占國民經濟總產值的3%。據美國行業調查分析，其包裝機械最大的使用行業是食品產業，其次是家庭清潔用品與化妝品產業、醫藥用品及煙草業。

    　　◆創新速度始終處于首位

    　　食品產業作為美國包裝機械的最大使用行業，幾乎所有機型、機種均在食品產業中使用。其中，軟飲料對包裝機械的年需求量最大，2005年占50%；食品產業對包裝機械的需求1994年到2005年年均增長率為7%。正是由于美國食品業每年推出成千上萬種新產品，從而加快了包裝機械的更新換代，因此美國食品業所需的包裝機械創新速度始終處于首位。

    　　◆重視品牌

    　　品牌是企業的靈魂，從包裝機械市場占有率來看，美國前十位的包裝機械企業依次為：Barry-wehmillre公司、Beinis公司、SA-SIBSPA公司、AveryDeeeison公司、Bosch公司、CrownCork&ha公司、DougalsMachine公司，RAJoues Cohpany公司、Kliklk公司和Krones公司。它們在經營方面取得成功，主要取決于三個方面：一是努力提高本企業包裝機械品牌的知名度；二是重視本企業的銷售業績；三是十分重視本企業產品的售后服務。

    　　◆包裝機械的自動化、高效率化、節能化

    　　美國當前前景看好的包裝機械是：水平枕式微機控制并且配有伺服電機和薄膜張力好的電力控制裝置的包裝機械，今后微電子、電腦、工業機器人、智能型、圖像傳感技術和新材料等在包裝機械中將會得到越來越廣泛的應用，包裝機械日趨向自動化、高效率化、節能化方向發展。

    　　自動化操作程序已應用于更多的先進包裝系統之中，如PLG設備、數據收集系統的應用代表了先進包裝系統的走向。為確保高水準的生產力，自動檢驗系統和高效率的自動化系統是必不可少的。

    　　包裝工業使用較輕的材料來減少裝運成本，采用特殊設計的組件、系統來縮短生產時間，與供應商、制造商朝著以最少的用料提供多種包裝作業的目標努力。

    　　◆新技術的應用

    　　包裝自動化操作程序已獲得廣泛應用，為迎合消費者，美國包裝界趨向大量使用信息標貼系統。因政府要求包裝產品標有營養成分、使用說明、條形碼，故令標貼系統朝向具有多功能信息發展。

    　　美國科學家研制出一種全新的集成電路檢測器，它能測出某種食品或某種飲料的變質時間。這種食品保質檢測新裝置，由傳感器和掃描儀構成，其能量來自掃描儀發出的無線電波，傳感器的主要材料是鉛。包裝食品時將它一同置于食品盒內。進行檢測時，檢測人員只需將掃描儀對準食品發射無線電波，掃描儀發出的無線電波訊號會使食品產生震動，同時發出樂譜波，樂譜波先反射到食品盒的盒壁上，后再傳導給傳感器，通過用標準的數據庫標定震動程度，震動傳導的時間和樂譜的傳導速度，瞬間即可確定所檢測食品變質的時間，其檢測結果相當準確。

    　　◆包裝趨向多樣化、多用途發展

    　　包裝界正迎合消費者需求的變化而迅速改變，生產趨向多樣化。以食品工業為例，由于當今美國人對食品的消費需求已向多規格、多樣化、特色化方向變化，因此食品加工業已將費用投向開發具有更加靈活和機動功能的包裝線上。前幾年開發一種新的包裝產品通常需要2-3年，現只需半年就能讓新產品上市。這充分說明，美國包裝界在開發新品種、新產品時,速度快、時間短。

    　　由于包裝界所追求的是組合化、簡潔化、可移動的包裝設備，所以包裝機械廠商越來越注重開發高效率、多用途、更小型、更靈活機動的包裝設備。

    　　◆提供更方便、安全的包裝

    　　根據美國人口調查局的預測，到2025年美國將進入高齡化社會，美國包裝界充分考慮到老年消費者對于包裝產品潛在的需求，開始研制適應未來老齡化社會特點的包裝，如帶有拉鏈式的封蓋、便于開啟的金屬頂蓋雙指拉環等,包裝界致力于向消費者提供更方便的包裝。

    　　◆包裝設計朝著符合國際標準的趨勢發展

    　　美國各企業都在致力于從包裝材料、設備、銷售等方面尋求對全球市場具有特色的有利包裝。為了全球市場的競爭，制造商們正致力于制定一項政策，使之有符合設計師們所強調的國際標準的發展趨勢。

    　　正如美國包裝機械制造協會會長查爾斯·尤斯卡先生所說：“我們正進入一個機電一體化、激光掃描、無線電射頻發射、納米技術和系統簡化的包裝新世界。”

    德國包裝機械發展新趨向

    　　德國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企業服務。隨著科學技術的發展及市場競爭的加劇，客戶對機械性能的要求也越來越高，主要有以下幾個方面的要求：1、提高生產率，以滿足交貨期的要求和降低工藝流程成本的需要；對一些產品，還要求包裝機械和生產機械相銜接。2、要適應產品更新的需要，包裝機械要具有更高的柔性和靈活性。3、設備故障少，出了故障能進行遠程診斷服務。4、對環境污染小，包括噪聲、粉塵和廢棄物污染均要少。5、購置設備投資盡可能少，價格要盡可能低一些。

    　　德國包裝機械制造廠商和設計部門，為適應客戶要求采取了如下措施：

    　　◆提高自動化程度

    　　幾年前，自動化技術只占包裝機械設計的30%，現在已占50%以上，大量使用微電腦設計和機電一體化控制以達到提高包裝機械自動化程度，其目的：一是為了提高生產率；二是為了提高設備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機械完成復雜動作的能力，即采用機械手完成包裝工序。

    　　包裝機械自動化設計有以下兩個主要特點：

    　　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。在由電腦控制的攝像機攝取信息和監控下，機械手按電腦程序的指令完成規定的動作，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，所以在設計包裝機械時常采用由電腦控制的攝像機和探測器來分辨包裝材料厚度及材料的變化。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。目前，機器在加工時轉速是不能變的，今后應根據材料的變化經分辨后能改變轉速，從而控制在最優化狀態下工作，以最短時間完成包裝工序，并且實現自動清理，自動消毒和自動清潔。

    　　◆提高生產率，降低成本，最大限度滿足生產要求

    　　德國包裝機械，尤其是食品包裝機械，具有高速成套、自動化程度高和可靠性好等特點。提高機器轉速是一個復雜問題，速度越快，單件生產成本越低，但廠房使用面積隨之增加。另外，電動機速度也是有限度的，所以不能想多快就多快。一般而言，轉速提高15%~20%，就將帶來一系列復雜問題。

    　　提高生產率除提高轉速外，還可以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，設計時，應爭取設計成連續式工作，也就提高了生產率；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。廢品給生產造成的損失是巨大的，不僅產品損失，也有材料損失。因此要盡量大力降低廢品率；包裝機械出售時還應為維修服務提供故障分析系統，即進行模態分析尋找故障，或通過Internal網進行遠程診斷，最大限度滿足客戶需要。今后要使包裝機械進一步智能化，即設備自己尋找故障，自己去解決故障，以降低廢品率及故障率，使正常的生產率得以提高。

    　　③使產品生產機械和包裝機械一體化。許多產品生產結束時接著就進行包裝，這樣也有利于提高產品的生產率，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率上相互匹配，其中包裝機械往往成為生產的瓶頸，因此要提供不同生產率的設備。

    　　◆適應產品變化，設計出具有良好柔性和靈活性的設備

    　　為使包裝機械具有良好的柔性和靈活性，提高自動化程度，必須大量采用微電腦技術、模塊技術和單元組合形式。為適應包裝產品品種和包裝類型的變化，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，也能適應不同批量產品的包裝。

    　　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，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，按指令以不同的方式對不同種類的糖果進行包裝。若產品改變了，只要改變攝像機內的程序即可，從而使設備具有良好的柔性和靈活性。

    　　◆提供成套設備

    　　德國的包裝機械設計，以用戶需求為前提，為生產企業提供結構性及經濟性完整的系統方案，并用計算機仿真技術演示操作給用戶看，征求用戶意見后進行修改。在為用戶提供生產自動線或生產流水線設備時，尤其注重成套設備的完整性，無論是高技術、高附加值設備，還是較簡單的設備，都按配套性要求提供。

    　　德國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/分的生產率還須兩條線共同工作，因此整個飲料灌裝線的生產需占半個足球場的面積，并要求所有設備均能在一個廠家內裝置。聯想到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。德國的這種做法很值得我們借鑒。

    　　◆普遍使用計算機仿真設計技術

    　　隨著新產品開發速度的不斷加快，德國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方式存入計算機，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率是多少，廢品有多少，生產線各環節是否能匹配生產，瓶頸在何處，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。但是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。

    　　縱觀美國和德國的發展趨勢，雖然各有特色，但自動化、高效化、節能化將是包裝機械生產商共同的追求。

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