食品和包裝機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
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企業(yè)：控制網(wǎng)
領(lǐng)域：工控機(jī)
行業(yè)：石油天然氣
- 點擊數(shù)：1918 發(fā)布時間：2007-11-18 09:57:24
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快速發(fā)展的食品加工業(yè)，需要大量高品質(zhì)的包裝機(jī)械，這給食品包裝機(jī)械制造行業(yè)帶來了商機(jī)。資料顯示，2006年中國的食品和包裝機(jī)械行業(yè)銷售火爆，銷售額達(dá)到828.38億元，是近幾年增長率最高的一年。由于國際上對食品安全的高度重視，具有高新技術(shù)的食品和包裝機(jī)械市場需求旺盛。
1 中國食品和包裝機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
我國的食品和包裝機(jī)械行業(yè)形成僅20年，相對于食品工業(yè)還是一個新行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2005年末，食品和包裝機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值約為620億元，而國內(nèi)市場需求達(dá)到850億元。而到2010年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1300億元(現(xiàn)價)，而市場需求可能達(dá)到2000億元。這個市場的空間將會有國外設(shè)備來填補(bǔ)。“十一五”的目標(biāo)是要縮小這個空間，為食品工業(yè)趕上世界先進(jìn)水平，為使包裝大國向包裝強(qiáng)國邁進(jìn)，提供先進(jìn)的技術(shù)裝備，讓進(jìn)口設(shè)備在國內(nèi)市場上只起到拾遺補(bǔ)缺的作用。這就要求國內(nèi)食品和包裝機(jī)械的年發(fā)展速度超過18％，新產(chǎn)品產(chǎn)值率達(dá)到25％。
雖然我國食品包裝機(jī)械制造行業(yè)近年來發(fā)展較快，但與國外先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距。行業(yè)存在的問題主要表現(xiàn)在：
1.1 產(chǎn)品品種及成套數(shù)量少
國內(nèi)大多以生產(chǎn)單機(jī)為主，而國外大多為配套生產(chǎn)，很少單機(jī)銷售。一方面國產(chǎn)設(shè)備的品種無法滿足國內(nèi)食品和包裝企業(yè)的需要，另一方面機(jī)械廠單機(jī)生產(chǎn)銷售上利潤微薄，無法獲得成套設(shè)備銷售的高效益。
1.2 技術(shù)水平低
主要表現(xiàn)在產(chǎn)品可靠性差，技術(shù)更新速度慢，新技術(shù)、新工藝、新材料應(yīng)用少。我國的食品和包裝機(jī)械單機(jī)多、成套少，通用機(jī)型多、滿足特殊要求、特殊物料的設(shè)備少。技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)附加值、高生產(chǎn)率的產(chǎn)品少。智能化設(shè)備還處于研制階段。而國外已將很多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在包裝機(jī)械上，如遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)（包括監(jiān)控）、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、自動柔性補(bǔ)償技術(shù)、激光切割技術(shù)、信息處理技術(shù)等。
1.3 產(chǎn)品質(zhì)量差
我國食品和包裝機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量差距主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性和可靠性差、造型落后，外觀粗糙、基礎(chǔ)件和配套件壽命短、無故障運(yùn)行時間短、大修周期短，且絕大多數(shù)產(chǎn)品還沒有制定可靠性標(biāo)準(zhǔn)。國際包裝界十分重視提高包裝機(jī)械加工和整個包裝系統(tǒng)的通用能力，所以包裝機(jī)械零部件生產(chǎn)專業(yè)化是發(fā)展的必然趨勢，很多零部件不再由包裝機(jī)械廠生產(chǎn)，而是由一些通用的標(biāo)準(zhǔn)件廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，真正有名的包裝機(jī)械廠將可能是組裝廠。產(chǎn)品向多功能與單一、高速兩極化發(fā)展。包裝機(jī)械的最終作用在于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品多樣化。
1.4 開發(fā)能力不足
我國食品和包裝機(jī)械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進(jìn)，談不上開發(fā)研究。產(chǎn)品開發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平。生產(chǎn)手段落后，大部分還是用陳舊的通用設(shè)備加工。新產(chǎn)品開發(fā)不但數(shù)量少，而且開發(fā)周期長。在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)、創(chuàng)新不夠，不能緊跟市場需求及時提供產(chǎn)品。國際先進(jìn)的作法是將各種機(jī)器元素以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機(jī)，再把圖紙數(shù)字化后輸入計算機(jī)，由計算機(jī)自動合成三維模型，接著將過去曾經(jīng)發(fā)生過的生產(chǎn)線故障輸入計算機(jī)，計算機(jī)即可演示實際工況，在用戶面前根據(jù)需要進(jìn)行修改。計算機(jī)合成速度快，修改工作迅速方便，如果用戶的某些要求達(dá)不到，計算機(jī)也會告訴你，以免除以后的糾紛。這種由計算機(jī)完成的仿真技術(shù)，大大縮短了包裝機(jī)械（生產(chǎn)線）的設(shè)計周期，客戶的滿意度也大大提高。
我國食品包裝機(jī)械制造行業(yè)目前的產(chǎn)品水平呈寶塔狀。底部是大量的低水平重復(fù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。中等產(chǎn)品水平的企業(yè)數(shù)量正在增加，出口產(chǎn)品主要是這些企業(yè)生產(chǎn)的，如方便面機(jī)械、紙箱紙盒機(jī)械、捆扎打包機(jī)械、真空包裝機(jī)械、紙張及塑料彩印機(jī)械、塑料包裝機(jī)械、杯裝封口機(jī)械、果凍機(jī)械、片材制杯機(jī)械、飲料及塑料吹瓶機(jī)械等。這樣的企業(yè)年銷售額大都2000萬～5000萬元，具有一定的經(jīng)濟(jì)實力及新產(chǎn)品開發(fā)能力，他們大都愿意參與國際市場的競爭。高端產(chǎn)品比較少，具有國際水準(zhǔn)的企業(yè)也不多。但他們出口量都不大，一方面是對外宣傳不夠，另一方面這些大型設(shè)備還沒有取得國外用戶的信任。
2 自動化技術(shù)在食品和包裝機(jī)械中的應(yīng)用
高新技術(shù)的運(yùn)用成為實現(xiàn)食品機(jī)械安全的重要途徑。當(dāng)前，在食品包裝機(jī)械中廣泛采用的高新技術(shù)主要有機(jī)電光液一體化技術(shù)、自動化控制技術(shù)、數(shù)字化智能化技術(shù)等，并且已貫穿于食品加工各個環(huán)節(jié)的食品機(jī)械中。
各種自動化技術(shù)的不斷應(yīng)用大大推進(jìn)了各國食品工業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，由連續(xù)化生產(chǎn)代替了間歇式生產(chǎn)；由專業(yè)化生產(chǎn)代替了通用化生產(chǎn)；由大型化生產(chǎn)代替了中小型生產(chǎn)；由全程質(zhì)量控制代替了最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制等。實現(xiàn)了食品加工過程的連續(xù)化生產(chǎn)、專業(yè)化作業(yè)、自動化調(diào)節(jié)、全程化控制和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營。事實表明，這些自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅可保證加工產(chǎn)品的營養(yǎng)、安全、衛(wèi)生、方便、快捷和降低生產(chǎn)成本，而且還可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的市場競爭力。
2.1 總體情況
包裝機(jī)械上使用的自動化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng)，傳動控制，運(yùn)動控制，人機(jī)界面和傳感器這幾類，具體包括：
控制系統(tǒng)：嵌入式產(chǎn)品、PLC，IPC，現(xiàn)場總線；
傳動控制：變頻器，直流調(diào)速；
運(yùn)動控制：伺服，步進(jìn)，運(yùn)動控制器；
人機(jī)界面：文本顯示器，觸摸屏，平板電腦；
電器元件及傳感器：光電開關(guān)，溫度傳感器，壓力傳感器，行程開關(guān)等。
2.2 主要自動化產(chǎn)品介紹
(1) 控制器
食品和包裝機(jī)械使用控制器的情況差別較大，大型生產(chǎn)線用到了現(xiàn)場總線技術(shù)，控制點多達(dá)數(shù)千，單機(jī)上大多使用了PLC或者專用控制器，部分中低端設(shè)備采用了繼電器控制的方式，而更多的小型設(shè)備沒有使用任何電子控制器，總體上國內(nèi)的包裝機(jī)械只有10%左右使用了先進(jìn)的控制器。
從性能上IPC最好，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，豐富的軟件資源使它可以開發(fā)出更多的應(yīng)用方案，目前主要用于大型設(shè)備的管理和通訊。PLC系統(tǒng)在5年以內(nèi)仍然將是包裝機(jī)械的主流控制器；繼電器作為以前的主流控制器，將繼續(xù)在低端市場延續(xù)。
(2) 傳動
傳動產(chǎn)品在包裝機(jī)械上的使用主要是為了調(diào)整主工藝速度和控制電機(jī)在生產(chǎn)過程速度的周期性變化。對于大多數(shù)包裝機(jī)械而言，變頻器并非必選的電氣產(chǎn)品。盡管越來越多的包裝機(jī)械廠商設(shè)計了基于變頻器的傳動方案，但是使用者寥寥。因此，除非在必須使用變頻器的場合，包裝機(jī)械生產(chǎn)廠商較少考慮采用變頻器。變頻器在本行業(yè)的使用率較低，在大型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)機(jī)和包裝生產(chǎn)線上有較大的發(fā)展空間。
(3) 運(yùn)動控制
運(yùn)動控制產(chǎn)品在包裝機(jī)上的應(yīng)用主要是實現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步，用于裝卸，輸送，打標(biāo)，碼垛，卸垛等工序。本行業(yè)可能用到運(yùn)動控制產(chǎn)品的包裝機(jī)械主要包括：紙箱生產(chǎn)線，自動包裝機(jī)、真空充氣包裝機(jī)、塑料覆膜機(jī)、復(fù)合軟包裝機(jī)、液體包裝機(jī)、包裝機(jī)器人、無人操作包裝生產(chǎn)設(shè)備、裝箱/裝瓶設(shè)備、清洗、烘干設(shè)備、成型、填充設(shè)備、封口、封蓋設(shè)備、稱量、打包設(shè)備、無菌包裝設(shè)備。由于中國包裝行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)將需要更多的高端包裝機(jī)械，運(yùn)動控制產(chǎn)品也將在本行業(yè)獲得更大的發(fā)展空間。
(4) 人機(jī)界面
包裝機(jī)械的HMI以文本顯示器為主，通常與PLC或者單片機(jī)配合使用，用以設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，記錄設(shè)備生產(chǎn)歷史。少數(shù)高端機(jī)械使用了觸摸屏。
3 食品包裝的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展
據(jù)了解，基于食品安全的發(fā)展需要，世界各國開始高度重視和大力開發(fā)符合安全衛(wèi)生要求的食品機(jī)械；同時研究制訂相關(guān)的安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，把安全衛(wèi)生要求作為食品機(jī)械與國際接軌的重要條件。目的在于：一是減少食品機(jī)械作業(yè)過程的錯誤發(fā)生，將食品加工過程中人為或機(jī)器的差錯降低到最低限度；二是以防范食品機(jī)械在不衛(wèi)生條件、可能引起污染的環(huán)境下作業(yè)，避免食品加工中不合格產(chǎn)品的發(fā)生；三是確保食品機(jī)械可靠運(yùn)行，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)。
為了實現(xiàn)從食品機(jī)械的設(shè)計制造起就達(dá)到食品加工的安全衛(wèi)生，發(fā)達(dá)國家對食品機(jī)械安全生產(chǎn)技術(shù)的研究與應(yīng)用十分重視。研究的結(jié)果表明實現(xiàn)的方式有兩條：一是制訂完善的食品機(jī)械技術(shù)規(guī)范；二是按照這些技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格組織食品機(jī)械的設(shè)計、制造和應(yīng)用。在這些技術(shù)規(guī)范中，最主要的是食品機(jī)械的安全與衛(wèi)生要求，其內(nèi)容涵蓋了食品機(jī)械的設(shè)計與制造、設(shè)備選型與配套、設(shè)備安裝與驗證等環(huán)節(jié)。
最近，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在haccp安全管理體系標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，制定出ISO22000：2005標(biāo)準(zhǔn)——《食品（包裝）安全管理體系一對食品鏈中任何組織的要求》。
該標(biāo)準(zhǔn)由ISO來自食品行業(yè)的專家、國際專業(yè)化機(jī)構(gòu)和食品法典委員會的代表，以及聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合建立的機(jī)構(gòu)共同制定。該標(biāo)準(zhǔn)可作為技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)為全球?qū)ζ髽I(yè)建立有效的食品安全管理體系提供指導(dǎo)，并促使全球的企業(yè)以更加簡單、一致的方式實施haccp，避免因為國家不同或者食品產(chǎn)品不同而有所差異。
ISO22000引用了食品法典委員會提出的五個初始步驟和七個原理。五個初始步驟包括：建立haccp小組；產(chǎn)品描述；預(yù)期使用；繪制流程圖；現(xiàn)場確認(rèn)流程圖。七個原理包括：危害性分析；確定關(guān)鍵控制點；建立關(guān)鍵限值；建立關(guān)鍵控制點；當(dāng)監(jiān)視體系顯示某個關(guān)控制點失控時確立應(yīng)當(dāng)采取的糾正措施；建立驗證程序以確認(rèn)haccp體系運(yùn)行的有效性；建立文件化的體系。ISO22000明確了食品安全管理中的共性要求，而不是針對食品鏈中任何一類組織的特定要求。
ISO22000是食品安全管理體系的新標(biāo)準(zhǔn)，它旨在確保食品供應(yīng)鏈中沒有薄弱的鏈接。ISO22000采用了ISO9000標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，在食品危害風(fēng)險識別、確認(rèn)以及系統(tǒng)管理方面，參照了儀器法典委員會頒布的《食品衛(wèi)生通則》中有關(guān)haccp體系和應(yīng)用部分。ISO22000的使用范圍覆蓋了食品鏈全過程，即種植、養(yǎng)殖、初級加工、生產(chǎn)制造、分銷，一直到消費者使用，其中也包括餐飲。另外，與食品生產(chǎn)密切相關(guān)的行業(yè)也可以采用這個標(biāo)準(zhǔn)建立食品安全管理體系，如殺蟲劑、獸藥、食品添加劑、儲運(yùn)、食品設(shè)備、食品清潔服務(wù)、食品包裝材料等。該標(biāo)準(zhǔn)可以單獨采用，也可以與其他管理體系標(biāo)準(zhǔn)如ISO9001：2000聯(lián)合采用。
ISO22000《食品安全管理體系要求》是一個自愿采用的國際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對全球食品安全管理體系提出了一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我國食品及食品包裝生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)未雨綢繆，盡快熟悉和掌握該標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)建立健全食品安全管理體系。有關(guān)部門亦應(yīng)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對進(jìn)口食品的生產(chǎn)企業(yè)提出相應(yīng)的要求。
4 自動化是食品包裝機(jī)械發(fā)展的必然趨勢
幾年前，自動化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用微電腦設(shè)計和機(jī)電一體化控制以達(dá)到提高包裝機(jī)械自動化程度，其目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機(jī)械完成復(fù)雜動作的能力，即采用機(jī)械手完成包裝工序。自動化操作程序已應(yīng)用于更多的先進(jìn)包裝系統(tǒng)之中，如PLG設(shè)備、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的應(yīng)用代表了先進(jìn)包裝系統(tǒng)的走向。為確保高水準(zhǔn)的生產(chǎn)力，自動檢驗系統(tǒng)和高效率的自動化系統(tǒng)是必不可少的。今后工業(yè)機(jī)器人、智能控制、圖像傳感技術(shù)和新材料等在食品和包裝機(jī)械中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，食品和包裝機(jī)械日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。
國際上包裝和食品機(jī)械的發(fā)展是以大客戶的要求為目標(biāo)，帶動相關(guān)機(jī)械的發(fā)展。大客戶的要求主要體現(xiàn)在以下方面：
一是對生產(chǎn)效率要求越高越好。這樣可以降低產(chǎn)品的成本，滿足交貨期。高速包裝機(jī)要求與前道工序要有相關(guān)銜接，不需搬運(yùn)環(huán)節(jié)，包括控制銜接，整個生產(chǎn)線按生產(chǎn)及包裝工序排列要做到倒序啟動，順序停機(jī)。如冷灌裝生產(chǎn)線從塑料原料自動上線到飲料灌裝、大包裝碼垛全部自動在封閉車間內(nèi)進(jìn)行。
二是可適應(yīng)產(chǎn)品的更新變化。包裝機(jī)械要具有很高的柔性和靈活性，生產(chǎn)線允許在一定的尺寸范圍內(nèi)包裝物大小可以變化。因為產(chǎn)品的生命周期遠(yuǎn)短于設(shè)備使用壽命，變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。
三是設(shè)備常見故障迅速排除。解決方案預(yù)先輸入電腦，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)常見的故障時可以自行診斷，亦可實行遠(yuǎn)程診斷并排除故障。
四是要求具有自動識別功能。一方面可以自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋到機(jī)械手調(diào)整動作幅度，保證不反彈。另一方面，各種不同的產(chǎn)品，如形狀各異的巧克力或點心等，裝到同一盒中，其排列是有規(guī)律的。生產(chǎn)線傳遞的產(chǎn)品是無序的,可用探頭掃描,確定不同形狀的物料位置,再反饋到不同的機(jī)械手,它會準(zhǔn)確無誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤中,快而且準(zhǔn),排除人工操作的視覺及手指的疲勞。
五是可以盡量減少環(huán)境污染。減少包括噪聲、粉塵污染，并盡量減少廢棄物，這一點在食品加工過程中尤為重要。食品原料在加工時不僅收獲主要產(chǎn)品,如玉米加工,產(chǎn)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,以及污水處理等生產(chǎn)全過程，均為自動化。沒有廢棄物、沒有污染,其它產(chǎn)品的價值已大大超過玉米淀粉的價值。
總之，自動化、高效化、節(jié)能化將是食品和包裝機(jī)械生產(chǎn)商共同的追求。
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號
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