大规模消费品自动化加工设备的现状及发展挑战

来源: | 作者:PanYunKJ | 发布时间: 2022-07-13 | 649 次浏览 | 分享到:
大多数消费品生产领域与其他工业领域不同,尤其是在食品和药品的生产包装领域,从整个过程的开始就要安全地处理待加工材料。这包括规避由于性质变化或待加工产品的污染给消费者带来的风险。

工艺过程中,初级产品由原材料生产而来,其必须在消费品自动化加工设备中进一步被加工成具有几何形状和其他特定性能的产品。如有可能需要连接在一起并包装,作为消费品提供给消费者。加工设备成为类似生产流程中物质转换工艺和物品处理工艺之间的接口。

在加工开始时,待加工的商品并不是预先存在的,而是由原材料沿着一系列的技术路线,如工艺、加工、制造和物流,获得的产品。这些加工设备涉及塑料、玻璃、陶瓷、纸张、食品、制药、印刷和包装等设备以及众多特殊设备。

由于驱动和控制技术的逐步模块化和分散化,部分独立的组件(模块)、机器以及由机器链接组成的设备,这三者之间的区分变得越来越困难。并日大多数陈述基本都适用于这三种类别,因此讨论加工系统是合适的。为了能够使用引入的术语,下文将使用“加工设备”这一术语。

许多加工设备用干制浩和句装食品、药品和其他消费品。待加一的天饮材料(加食材、纸张、纸板等)和塑料(如薄膜、瓶罐等)的特性不仅复杂不稳定,还受到条件的影响。

它们对加工行为的影响在很大程度上仍然鲜为人知,有时只有付出相当大的努力才能被测量和模拟。

大多数消费品生产领域与其他工业领域不同,尤其是在食品和药品的生产包装领域,从整个过程的开始就要安全地处理待加工材料。这包括规避由于性质变化或待加工产品的污染给消费者带来的风险。这对加工设备的要求、结构和设计产生了巨大的影响,并反映在例如:

1)尽可能长时间地保存原材料。

2)在开放过程中对当前条件进行局部调节(对于环境开放的材料)。

3)或者出于各种不可抗拒的原因,采取措施调节整个生产环境(根据不同的卫生类别或净化室类别进行空间上的调节)。

由于大批量生产以及伴生的生产速度、物品的流动和安全等原因,加工设备(或各加工设备的组件)具有高度的集成度。从追求高度的可重构性意义上来说,高集成度对分解、模块化和可变结构是客观障碍。

通常在加工设备中存在多个链接和交互作用的加工流程。现有技术情况下加工材料在同一台机器内通过这些流程。这导致加工机器中有复杂的功能、驱动和控制结构,以及相应结构中复杂的交互作用。

因此加工材料或执行机构的运动通常是沿着复杂的生产轨迹进行的。

多数情况下,极高的加工速度会伴随力学特性和扭矩特性的高度规则,如在管道罐装过程中,每应分钟至少有600个酸奶杯成型、罐装、封装,每分钟至少有1800个烟卷被生产出来。或者每分钟有通过所有2300件糖果被包装。这个动态过程只有通过所有工作机构的参与,及其驱动系统和控制系统之间相互协调,再加上之前所提到的高度集成化才能实现。

尽管产品变体的生产在大规模量产背景下仍然取决于设备的子生产过程,但由于批量产品的个性化定制、产品变体的多样性以及每个设备上相应订单的改变频率,现如今已经有越来越多的产品变体。

由于行业限制,诸如研磨粉尘,无菌生产、利用化学的、机械的、流体的和热的方式进行清洁(通常组合使用),实施条件仍存在很大困难。同时低技能员工也是企业面临的一大挑战。

因此,为了更好地协调效率和可变能力以及在基本要求的背景实施适当的技术,产品变体层面的选择面临着下面的优化问题:

1) 通过安全步骤保证生产的安全性。

2) 2)适应特定目标的柔性和可重构性。

3)世界消费品市场的经济效益,其主要特点是严格的批发价格。