国外包装机械发展新趋势

发布时间：2008-10-07 来源：中国自动化网类型：产业观察人浏览

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技术发展趋势包装机械美国德国

导读：

    据资料统计全球的包装机械2005年达到290亿美元，预计未来将以每年5.3%的速度增长，包装机械生产增长最快的是在发展中的国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。目前，美国、德国、瑞士、意大利包装机械将配合产业自动化趋势，朝着培养研发技术人才及更高速度包装机等方向发展，现介绍美国和德国的发展趋势如下。

    美国包装机械发展新趋势

    　　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，其包装机械最大的使用行业是食品产业，其次是家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。

    　　◆创新速度始终处于首位

    　　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。其中，软饮料对包装机械的年需求量最大，2005年占50%；食品产业对包装机械的需求1994年到2005年年均增长率为7%。正是由于美国食品业每年推出成千上万种新产品，从而加快了包装机械的更新换代，因此美国食品业所需的包装机械创新速度始终处于首位。

    　　◆重视品牌

    　　品牌是企业的灵魂，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-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。它们在经营方面取得成功，主要取决于三个方面：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。

    　　◆包装机械的自动化、高效率化、节能化

    　　美国当前前景看好的包装机械是：水平枕式微机控制并且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，包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。

    　　自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统之中，如PLG设备、数据收集系统的应用代表了先进包装系统的走向。为确保高水准的生产力，自动检验系统和高效率的自动化系统是必不可少的。

    　　包装工业使用较轻的材料来减少装运成本，采用特殊设计的组件、系统来缩短生产时间，与供应商、制造商朝着以最少的用料提供多种包装作业的目标努力。

    　　◆新技术的应用

    　　包装自动化操作程序已获得广泛应用，为迎合消费者，美国包装界趋向大量使用信息标贴系统。因政府要求包装产品标有营养成分、使用说明、条形码，故令标贴系统朝向具有多功能信息发展。

    　　美国科学家研制出一种全新的集成电路检测器，它能测出某种食品或某种饮料的变质时间。这种食品保质检测新装置，由传感器和扫描仪构成，其能量来自扫描仪发出的无线电波，传感器的主要材料是铅。包装食品时将它一同置于食品盒内。进行检测时，检测人员只需将扫描仪对准食品发射无线电波，扫描仪发出的无线电波讯号会使食品产生震动，同时发出乐谱波，乐谱波先反射到食品盒的盒壁上，后再传导给传感器，通过用标准的数据库标定震动程度，震动传导的时间和乐谱的传导速度，瞬间即可确定所检测食品变质的时间，其检测结果相当准确。

    　　◆包装趋向多样化、多用途发展

    　　包装界正迎合消费者需求的变化而迅速改变，生产趋向多样化。以食品工业为例，由于当今美国人对食品的消费需求已向多规格、多样化、特色化方向变化，因此食品加工业已将费用投向开发具有更加灵活和机动功能的包装线上。前几年开发一种新的包装产品通常需要2-3年，现只需半年就能让新产品上市。这充分说明，美国包装界在开发新品种、新产品时,速度快、时间短。

    　　由于包装界所追求的是组合化、简洁化、可移动的包装设备，所以包装机械厂商越来越注重开发高效率、多用途、更小型、更灵活机动的包装设备。

    　　◆提供更方便、安全的包装

    　　根据美国人口调查局的预测，到2025年美国将进入高龄化社会，美国包装界充分考虑到老年消费者对于包装产品潜在的需求，开始研制适应未来老龄化社会特点的包装，如带有拉链式的封盖、便于开启的金属顶盖双指拉环等,包装界致力于向消费者提供更方便的包装。

    　　◆包装设计朝着符合国际标准的趋势发展

    　　美国各企业都在致力于从包装材料、设备、销售等方面寻求对全球市场具有特色的有利包装。为了全球市场的竞争，制造商们正致力于制定一项政策，使之有符合设计师们所强调的国际标准的发展趋势。

    　　正如美国包装机械制造协会会长查尔斯·尤斯卡先生所说：“我们正进入一个机电一体化、激光扫描、无线电射频发射、纳米技术和系统简化的包装新世界。”

    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、提高生产率，以满足交货期的要求和降低工艺流程成本的需要；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，包装机械要具有更高的柔性和灵活性。3、设备故障少，出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，为适应客户要求采取了如下措施：

    　　◆提高自动化程度

    　　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，大量使用微电脑设计和机电一体化控制以达到提高包装机械自动化程度，其目的：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。

    　　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。在由电脑控制的摄像机摄取信息和监控下，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。

    　　◆提高生产率，降低成本，最大限度满足生产要求

    　　德国包装机械，尤其是食品包装机械，具有高速成套、自动化程度高和可靠性好等特点。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加。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，还可以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Internal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。许多产品生产结束时接着就进行包装，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，因此要提供不同生产率的设备。

    　　◆适应产品变化，设计出具有良好柔性和灵活性的设备

    　　为使包装机械具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，必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。

    　　◆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/分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装置。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。

    　　◆普遍使用计算机仿真设计技术

    　　随着新产品开发速度的不断加快，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作，演示出能达到的生产率是多少，废品有多少，生产线各环节是否能匹配生产，瓶颈在何处，客户根据显示屏上显示的曲线一目了然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客户或设计者满意。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

    　　包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。但是经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6%~8%，其它的就是运转成本。

    　　纵观美国和德国的发展趋势，虽然各有特色，但自动化、高效化、节能化将是包装机械生产商共同的追求。

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