食品和包裝機械現(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
行業(yè)：石油天然氣
- 點擊數(shù)：1712 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)的包裝機械，這給食品包裝機械制造行業(yè)帶來了商機。資料顯示，2006年中國的食品和包裝機械行業(yè)銷售火爆，銷售額達到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)的食品和包裝機械市場需求旺盛。
1 中國食品和包裝機械發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
我國的食品和包裝機械行業(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，食品和包裝機械工業(yè)總產(chǎn)值約為620億元，而國內(nèi)市場需求達到850億元。而到2010年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達到1300億元(現(xiàn)價)，而市場需求可能達到2000億元。這個市場的空間將會有國外設備來填補。“十一五”的目標是要縮小這個空間，為食品工業(yè)趕上世界先進水平，為使包裝大國向包裝強國邁進，提供先進的技術(shù)裝備，讓進口設備在國內(nèi)市場上只起到拾遺補缺的作用。這就要求國內(nèi)食品和包裝機械的年發(fā)展速度超過18％，新產(chǎn)品產(chǎn)值率達到25％。
雖然我國食品包裝機械制造行業(yè)近年來發(fā)展較快，但與國外先進水平相比，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)單機為主，而國外大多為配套生產(chǎn)，很少單機銷售。一方面國產(chǎn)設備的品種無法滿足國內(nèi)食品和包裝企業(yè)的需要，另一方面機械廠單機生產(chǎn)銷售上利潤微薄，無法獲得成套設備銷售的高效益。
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、新材料應用少。我國的食品和包裝機械單機多、成套少，通用機型多、滿足特殊要求、特殊物料的設備少。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。智能化設備還處于研制階段。而國外已將很多先進技術(shù)應用在包裝機械上，如遠距離遙控技術(shù)（包括監(jiān)控）、步進電機技術(shù)、自動柔性補償技術(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準。國際包裝界十分重視提高包裝機械加工和整個包裝系統(tǒng)的通用能力，所以包裝機械零部件生產(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械廠生產(chǎn)，而是由一些通用的標準件廠生產(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
我國食品和包裝機械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進，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。國際先進的作法是將各種機器元素以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機，再把圖紙數(shù)字化后輸入計算機，由計算機自動合成三維模型，接著將過去曾經(jīng)發(fā)生過的生產(chǎn)線故障輸入計算機，計算機即可演示實際工況，在用戶面前根據(jù)需要進行修改。計算機合成速度快，修改工作迅速方便，如果用戶的某些要求達不到，計算機也會告訴你，以免除以后的糾紛。這種由計算機完成的仿真技術(shù)，大大縮短了包裝機械（生產(chǎn)線）的設計周期，客戶的滿意度也大大提高。
我國食品包裝機械制造行業(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，如方便面機械、紙箱紙盒機械、捆扎打包機械、真空包裝機械、紙張及塑料彩印機械、塑料包裝機械、杯裝封口機械、果凍機械、片材制杯機械、飲料及塑料吹瓶機械等。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)在食品和包裝機械中的應用
高新技術(shù)的運用成為實現(xiàn)食品機械安全的重要途徑。當前，在食品包裝機械中廣泛采用的高新技術(shù)主要有機電光液一體化技術(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)的食品機械中。
各種自動化技術(shù)的不斷應用大大推進了各國食品工業(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
包裝機械上使用的自動化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng)，傳動控制，運動控制，人機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；
運動控制：伺服，步進，運動控制器；
人機界面：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)，控制點多達數(shù)千，單機上大多使用了PLC或者專用控制器，部分中低端設備采用了繼電器控制的方式，而更多的小型設備沒有使用任何電子控制器，總體上國內(nèi)的包裝機械只有10%左右使用了先進的控制器。
從性能上IPC最好，具有很強的擴展性，豐富的軟件資源使它可以開發(fā)出更多的應用方案，目前主要用于大型設備的管理和通訊。PLC系統(tǒng)在5年以內(nèi)仍然將是包裝機械的主流控制器；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)品在包裝機械上的使用主要是為了調(diào)整主工藝速度和控制電機在生產(chǎn)過程速度的周期性變化。對于大多數(shù)包裝機械而言，變頻器并非必選的電氣產(chǎn)品。盡管越來越多的包裝機械廠商設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，在大型標準規(guī)機和包裝生產(chǎn)線上有較大的發(fā)展空間。
(3) 運動控制
運動控制產(chǎn)品在包裝機上的應用主要是實現(xiàn)精確的位置控制和嚴格的速度同步，用于裝卸，輸送，打標，碼垛，卸垛等工序。本行業(yè)可能用到運動控制產(chǎn)品的包裝機械主要包括：紙箱生產(chǎn)線，自動包裝機、真空充氣包裝機、塑料覆膜機、復合軟包裝機、液體包裝機、包裝機器人、無人操作包裝生產(chǎn)設備、裝箱/裝瓶設備、清洗、烘干設備、成型、填充設備、封口、封蓋設備、稱量、打包設備、無菌包裝設備。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械，運動控制產(chǎn)品也將在本行業(yè)獲得更大的發(fā)展空間。
(4) 人機界面
包裝機械的HMI以文本顯示器為主，通常與PLC或者單片機配合使用，用以設定生產(chǎn)工藝參數(shù)，監(jiān)控設備運行狀態(tài)，記錄設備生產(chǎn)歷史。少數(shù)高端機械使用了觸摸屏。
3 食品包裝的標準發(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)生要求的食品機械；同時研究制訂相關(guān)的安全衛(wèi)生標準，把安全衛(wèi)生要求作為食品機械與國際接軌的重要條件。目的在于：一是減少食品機械作業(yè)過程的錯誤發(fā)生，將食品加工過程中人為或機器的差錯降低到最低限度；二是以防范食品機械在不衛(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；三是確保食品機械可靠運行，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)。
為了實現(xiàn)從食品機械的設計制造起就達到食品加工的安全衛(wèi)生，發(fā)達國家對食品機械安全生產(chǎn)技術(shù)的研究與應用十分重視。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械技術(shù)規(guī)范；二是按照這些技術(shù)規(guī)范嚴格組織食品機械的設計、制造和應用。在這些技術(shù)規(guī)范中，最主要的是食品機械的安全與衛(wèi)生要求，其內(nèi)容涵蓋了食品機械的設計與制造、設備選型與配套、設備安裝與驗證等環(huán)節(jié)。
最近，國際標準化組織ISO在haccp安全管理體系標準的基礎(chǔ)上，制定出ISO22000：2005標準——《食品（包裝）安全管理體系一對食品鏈中任何組織的要求》。
該標準由ISO來自食品行業(yè)的專家、國際專業(yè)化機構(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)合建立的機構(gòu)共同制定。該標準可作為技術(shù)性標準為全球?qū)ζ髽I(yè)建立有效的食品安全管理體系提供指導，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；預期使用；繪制流程圖；現(xiàn)場確認流程圖。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；當監(jiān)視體系顯示某個關(guān)控制點失控時確立應當采取的糾正措施；建立驗證程序以確認haccp體系運行的有效性；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準，它旨在確保食品供應鏈中沒有薄弱的鏈接。ISO22000采用了ISO9000標準體系結(jié)構(gòu)，在食品危害風險識別、確認以及系統(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)也可以采用這個標準建立食品安全管理體系，如殺蟲劑、獸藥、食品添加劑、儲運、食品設備、食品清潔服務、食品包裝材料等。該標準可以單獨采用，也可以與其他管理體系標準如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準。該標準對全球食品安全管理體系提出了一個統(tǒng)一標準，我國食品及食品包裝生產(chǎn)企業(yè)應未雨綢繆，盡快熟悉和掌握該標準，按標準建立健全食品安全管理體系。有關(guān)部門亦應根據(jù)該標準對進口食品的生產(chǎn)企業(yè)提出相應的要求。
4 自動化是食品包裝機械發(fā)展的必然趨勢
幾年前，自動化技術(shù)只占包裝機械設計的30%，現(xiàn)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(chǎn)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。自動化操作程序已應用于更多的先進包裝系統(tǒng)之中，如PLG設備、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的應用代表了先進包裝系統(tǒng)的走向。為確保高水準的生產(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械中將會得到越來越廣泛的應用，食品和包裝機械日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。
國際上包裝和食品機械的發(fā)展是以大客戶的要求為目標，帶動相關(guān)機械的發(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。高速包裝機要求與前道工序要有相關(guān)銜接，不需搬運環(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。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)進行。
二是可適應產(chǎn)品的更新變化。包裝機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)品的生命周期遠短于設備使用壽命，變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。
三是設備常見故障迅速排除。解決方案預先輸入電腦，當設備出現(xiàn)常見的故障時可以自行診斷，亦可實行遠程診斷并排除故障。
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,再反饋到不同的機械手,它會準確無誤地將物品按準確的位置及方向放入托盤中,快而且準,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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