德国包装机械的自动化及仿真设计

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欢迎访问e展厅 展厅 1 灌装机/粉剂包装机械展厅 液体自动包装机, 灌装机, 旋盖机, 吨袋包装机, 颗粒自动包装机, ... 德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。德国包装机械在设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。2002年，德国包装机械产值达34亿欧元，欧洲包装机械的70%为德国生产。德国的包装机械77%出口，占世界包装机械出口市场的29%，名列第一位。中国是德国包装机械的重要出口国，尤其是食品加工及包装机械。 德国包装机械的设计依据市场调研及市场分析，目标是努力为客户尤其是大型企业服务。随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高，这种需求体现在以下几个方面：一是提高生产效率，以满足交货期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；二是为适应产品更新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和灵活性；三是当设备出现故障时，要求能进行远程诊断服务；四是环境污染，包括噪声、粉尘和废弃物少；五是购置设备投资尽可能少，价格要尽可能低。 为满足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施。 工艺流程自动化程度越来越高 几年前，自动化技术还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。包装机械自动化程度不断提高，一是为了提高生产率，二是为了提高设备的柔性和灵活性，三是因为包装机械需要完成的动作复杂，多采用机械手来完成。如巧克力糖就用机械手替代了原来的手工动作，使包装保持了原来的风格。 包装机械自动化设计有以下两个特点： 第一，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。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。 第二，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，所以在包装机械上常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨。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改变转速，控制在最优化状态下工作，并且实现自动清理、自动消毒和自动清洁。 提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度地满足生产要求 德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，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每小时1200瓶，香烟包装每分钟12000支。 提高机器转速是-个复杂问题，速度越高，单件生产成本越低，但厂房使用面积随之增高，故障率也随之提高，反会使效率降低，因此应寻找两曲线的结合点。 另外，电动机速度也是有限度的。一般而言，转速提高15%-20%，就将带来一系列复杂问题。 提高生产效率除提高转速外，还可从另外的渠道设法解决。 如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，能连续工作，也就提高了生产效率；一台设备内也可有多条生产线，生产同一产品或几种不同产品，但必须提高可靠性。 也可以降低废品率，提供故障分析系统。废品造成的生产损失是惊人的，包括产品损失和材料损失，因此要尽量减少废品损失；包装机械出售时还应提供故障分析系统，进行模态分析寻找故障，或通过因特网进行远程诊断。今后要生产效率得以提高。 还可以使产品机械和包装机械气体化。许多产品要求生产之后接着就进行包装，以提高生产效率。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能力上相互匹配的问题。 适应产品变化，设计要具有好的柔性和灵活性 由于市场的激烈竞争，产品更新换代的周期已越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季一变，生产量又都很大，因此要求包装机械具有好的柔性和灵活性，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。 包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面： 一是量的灵活性。既能包装单个产品，也能包装不同批量产品。 二是构造的灵活性，整台设备采用单元组成，换用-个或几个单元，即可适应产品的变化。 三是供货的灵活性。可采用单元组合，将各单元组合在-起供货。如糖果包装机在一个共同基础上，组合不同的单元，包括三个进料口、四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装9-10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，要包装哪种糖果就可取哪种进行包装。产品改变了，只要改变摄像机内的程序即可，从而使设备具有好的柔性和灵活性。 提供成套设备 德国的包装机械设计尤其重视根据用户需求，为生产企业提供全面考虑结构性及经济性的完整系统方案，并用计算机仿真技术演示操作给用户看，征求意见后进行修改。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完整性，无论是高技术附加值还是较简单的设备，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-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，为满足每小时1200瓶的生产能力还需两条线工作，因此整个饮料灌装线的生产需占半个足球场的面积，他们要求所有这些设备均能由一个厂家提供。而当前我国包装机械生产一大弱势就是生产单机多、成套流水线少，主机多、辅机少，配套性差。德国的这种作法很值得我们借鉴。 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存人计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机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能力是多少、废品有多少、生产线各环节是否能匹配生产、瓶颈在何处等等，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。所谓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%，其他的就是运转成本。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/11/2005)