自动化流水线技术发展趋势浅析

1、由自动化流水线发展趋势谈及国内饮料灌装生产线现状和发展趋势近年来，饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富，产量上的“飘红”使得对设备市场的需求也呈“牛市”。目前，自动化流水线技术正向着集参数化、智能化、集成化、网络化和标准化的方向不断发展。未来的自动化流水线技术将为新产品开发提供一个综合性的网络环境支持系统，全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的流水线设计工作。一、自动化流水线发展趋势随着科学技术的发展和社会需求的扩大，特别是高新技术的迅猛发展，推动着自动化流水线技术不断进步。其发展趋势主要体现在以下几个方面。(1)自动化流水线

2、向着特征参数化、多功能方向发展从本质上看，自动化流水线设计的过程就是一个求解约束满足问题的过程，即由给定的功能、结构、材料及制造等方而的约束描述。经过反复迭代、不断修改设计参数，从而求得满足设计要求的求解过程。也就是说设计中的很大一部分工作是不断地修改参数以满足或优化约束要求。在设计过程中，参数化、变量化流水线系统能够简单地通过尺寸驭动。参数、变活表的修改来驭动设计结果按要求变化.为设计者提供设计模型的快速、直观、准确反馈，同时能随时对设计对象加以更改，减少设计中的错误及问题。另外，在自动化流水线特征的参数化、变量化设计中，工程技术人员的设计是功能结构特征、加工特征的设计，而不需花太多的精力去

3、关注儿何形体的构造过程。这样的设计过程更符合工程技术人员的设计习惯。特征参数化、变量化设计能够极大地提高机械设计效率，是自动化流水线技术发展迫求的目标之一。在一些先进的自动化流水线系统中.设计过程中所涉及的所有参数(包括几何参数和非几何参数)都可以当作变量，通过建立参数、变量间相互的约束和关系式，增加程序逻辑，驱动设计结果。这些变量间的关系可以跨越自动流水线系统的不同模块，从而实现设计数据的全相关。特征参数化、变量化是实现机械设计自动化的前提和基础，是目前自动化流水线发展的主流方向。(2)向着智能化方向发展人工智能(artficalintelligence.Al)技术是使计算机模拟人的莫些思维

4、过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划、决策等的一门新的科学技术。人工智能是计算机科学的一个分支.它企图了解智能的实质，并生产由一种新的能以与人类智能相似的方式做由反应的智能机器。将人工智能技术引人自动流水线技术中，使自动流水线系统具有专家的知识、经验和推理决策能力。能够自主学习并获取新的知识，并具有智能化的触觉、视觉、听觉、语言的处理能力。能够模拟工程领域的专家进行推理、联想、判断和决策，从而达到设计、制造自动化的目的。智能化能帮助工程技术人员摆脱大量烦琐的重复性劳动，使设计、制造过程更快捷、更简便、更安全，使自动化流水线系统更实用、更高效。(3)自动化流水线向着集成化方向发展在企业生产过

5、程中,产品设计、生产准备、加工制造、生产管理和瞥后服务各个环节是不可分割的.必须作为一个整体统一考虑。集成化就是向企业提供生产各个环节的一体化解决方案。自动化流水线等技术在企业中得到推广和应用给企业带来的明显的实效。但由于这些白动化系统大都是独立系统，具产品的表示方法和数据结构有很大的差异.各系统之间的信息难以传递和相互转换.信息资饵不能共享.常常需要人工转换或贡新箱人数据.严重制约了系统总体性能的有效发挥.降低了系统的可靠性。集成化自动化流水线系统以产品的统一数字化模型为基础，统一产品的表达，统一内部数据结构，统一操作界面和软硬件环境，将设计、分析、生产准备、加工制造、竹理服务等各个环节有机

6、地联系在一起，最大限度地实现信息资深共享，从而提高信息数据的一致性和可靠性。自动化流水线系统的集成化已是大势所趋，是实现计算机集成制造系统(CIMS)的基础。(4)向着网络化方向发展通信技术和网络技术的飞速发展.给各独立自动化单元的联网通信，实现资源共享提供了可靠保障。现代机械产品的生产是一个系统工程，需要由多个企业、多个部门和大最工程技术人员跨时间、跨地城并行作业，资源共享.协同工作共同完成。基于网络化的分布式自动化流水线系统非常适合于这种协同工作方式。随着自动流水线系统的集成和网络化技术的日趋成熟，自动化流水线技术可以实现资派的优化配置，极大地提高企业的快速响应能力和市场竞争力，“全球化制

7、造”等先进制造模式由此应运而生。(5)自动化流水线向着标准化方向发展标准化是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性的事物和概念，通过制定、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。自动化流水线技术的标准化可以设计统一原理、统一数据格式、统一数据接口，简化开发和应用工作，为信息集成创造条件。随着自动化流水线系统的集成和网络化，制定自动化流水线的各种设计开发、评侧和数据交换标准势在必行。二、国内外饮料灌装生产线发展现状由于饮料灌装生产线的使用优势众多：1、可以为制造业提供性能优良、稳定可靠的灌装生产线；2、减少材料浪费，在大规模生产中节约成本；3、根据生产流程进行编程控制，生产效

8、率高；4、生产过程对环境污染小等等。因此为了适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观和开发高性能的灌装生产线势在必行。可以预见，饮料灌装生产线必将以其无可替代的优势发展成为新宠。国外灌装与封口设备向高速发展世界灌装机向高速、多用、高精度方向发展，目前部分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶）、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌装与冷灌装等不同要求和环境下作用。目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达2000罐/分，德国H&K公司灌装机的灌装阀多达165头，SEN公司144头，Krones公司178头，灌装机直径大至5米，灌装精度士0.5ml以下。非碳酸饮料灌装机灌装阀50100头，灌装速度最高达

9、1500罐/分，灌装机料槽转速2025转/分，速度提高1倍。可以进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳和果汁饮料等多种饮料的热灌装，国外热灌装饮料封口后不再进行二次杀菌。碳酸饮料常温灌装已酝酿20多年，常温碳酸化可以降低饮料成本，有利环保。非碳酸饮料充氮系统采用加压方式或液氮滴入方式向铝罐或PET瓶内灌注液氮惰性气体，可以保护内容物，减少营养素的损失。目前PET瓶装茶饮料通常采用热灌装方法，为了降低灌装温度，提高茶饮料风味，确保产品卫生安全，已开发PET树脂成型使用130C蒸汽杀菌和特殊灌装头灌装的简便式无菌包装机，同时正在开发冰咖啡等低酸性饮料两片薄壁罐的无菌包装技术，以实现薄壁罐的无菌包装。国内灌装生

10、产线全方位发展我国饮料灌装设备基本是在引进设备和技术的基础上发展起来的，八十年代，引进各种饮料灌装生产线300多条，包括啤酒灌装线达500多条。引进灌装生产线主要分为以下几类：玻璃瓶饮料灌装线80年代引进116条玻璃瓶饮料灌装线，主要用于碳酸饮料，其中80多条是以记账贸易方式从东欧国家引进的，包括罗马尼亚35条、西德30条、波兰、捷克8条。以外汇方式引进的灌装线包括西德23条、日本3条、美国6条、意大利1条。生产线主要设备有卸箱机、洗瓶机、灌装机、压盖机、贴标机、喷码机、气水混合机、装箱机等。在线检测设备有真空检测仪、液面检测仪、灌装能力150、200、300400瓶/分。设备主要生产厂家有德

11、国SENH&K、O+H、日本三菱重工、意大利希莫拉兹(Simonazzi)、美国迈耶等。易拉罐饮料灌装线“八五”期间，我国引进易拉罐饮料灌装线15条，同时引进易拉罐啤酒灌装线14条。主要是德国SEN美国迈耶公司的设备，包括卸罐机、洗罐机、灌装机、封罐机、温罐机、码垛机，其他还有混合机、喷码机、薄膜收缩机、液位检测仪等。灌装能力为150、300、400、500罐/分，最高575罐/分。目前广东轻机厂、南京轻机厂、合肥轻机厂等都有自己的易拉罐灌装线。聚酯瓶灌装生产线引进的聚酯瓶饮料灌装线共67条，包括脱箱机、卸箱机、洗瓶机、灌装机、旋盖机、温瓶机、装箱机等。灌装能力为250ml瓶为4005

12、00瓶/分，1250ml瓶为50280瓶/分。主要设备厂家有美国迈耶和德国SEN公司。合肥轻机厂利用德国Krones公司技术，制造聚酯瓶饮料灌装线，目前合肥轻机厂、南京轻机厂均能制造玻璃瓶和聚酯瓶两用的饮料灌装线软包装饮料灌装线我国先后从瑞典、美国、德国、法国等国家引进软包装饮料灌装线，主要有：瑞典利乐包无菌包装机“八五”期间引进40多条，现全国有160多条，而利乐公司在我国北京、广东佛山、江苏昆山设有复合纸板制造线。现有各种容量的利乐纸盒，AB型最高灌装能力7500盒/时。美国屋顶形纸盒无菌包装机，灌装能力4500盒/时；法国百利包，灌装能力80袋/分；立袋饮料灌装机，德国BOSCH日本东洋

13、、日本印刷等制造；德国zupack纸盒成形-灌装-封口饮料热灌装线；德国PKL,采用预成形纸盒，包括开盒、灌装、封口。灌装能力6300盒/时。以上前三种为无菌灌装，后三种采用热灌装，灌装封口后用喷淋冷水冷却，德国zupack卧式复合纸盒成形热灌装机已由合肥通用机械所和南京第二商业机械厂研制成功，并批量生产。碳酸饮料灌装线经过引进和消化吸收，我国饮料装备水平已有很大提高，特别是150瓶（罐）/分以上生产能力的灌装生产线基本可以成套供应，目前南京轻工机械厂、合肥轻工机械厂和广东轻工机械厂已能提供生产能力高达600瓶/分的玻璃瓶和600罐/分的易拉罐饮料或啤酒灌装生产线，主要设备包括半自动卸垛机、冲

14、罐机（洗瓶机）、灌装机、封罐机（压盖机、旋盖机）、温罐机（温瓶机）、混合机、纸箱包装机和杀菌机、灌装能力如下：灌装机/封罐机头数：18/430/640/660/8灌装速度（罐或瓶/分）：150300500600聚酯瓶灌装生产线基本与玻璃瓶灌装机通用，经过调整后，可以一机两用，灌装能力为250ml瓶为24000瓶/时；1250ml瓶为720瓶/时。中小规模饮料灌装生产线水平不高，成套能力差，制造厂较多，主要有廊坊张家港、靖江、上海奉贤、胡桥、海门、沈阳、河南新乡以及北京等地的灌装设备制造厂，大部分仅提供洗瓶（洗罐）、灌装压盖（封罐）设备。廊坊包装设备制造公司将水处理、制冷、糖化、配料以及管路系统

15、的制造厂组成集团公司，供应成套饮料灌装设备。瓶装饮用水生产线主要包括冲瓶、灌装、封口，还有水处理和消毒设备，山东安丘轻机厂、廊坊包装设备制造公司、张家港美星等都能成套供应。果汁饮料灌装生产线中小规模的非充气饮料灌装线包括玻璃瓶灌装生产线和易拉罐灌装生产线，生产能力40200瓶（罐）/分。其中灌装速度低的果茶灌装机是宝垠包装厂的产品，近年来采用活塞式定量的灌装机制造厂有铭瑞、乐惠和黄岩飞云机械厂等。安丘轻机厂是原轻工业部的非充气饮料灌装机定点厂，加工精度高，但主要生产玻璃瓶压盖式玻璃瓶灌装设备。易拉罐灌装生产线制造厂遍及温州、杭州、汕头等多家制造厂、生产能力400012000罐/分，主要提供洗罐

16、、灌装、封罐设备，成套能力较差。浓缩果汁设备除引进的浓缩果汁生产线外，我国已基本能生产浓缩果汁设备。第一条国产果汁生产线诞生于1994年底，使用厂是山东平原宝原果汁饮品公司，当时的主要设备是卧式螺旋沉降式离心机和降膜管式三效蒸发器，采用传统方法生产浓缩果汁。浓缩设备除降膜管式蒸发器外，还有兰州石化装备工程总公司的板式蒸发器，目前606所已能成套提供浓缩果汁设备。用于果汁澄清的超滤装置目前都依靠进口，相信不久的将来，将会有自动化程度高的国产果汁超滤设备。三、未来饮料机械发展趋势对生产效率要求越来越高，这样企业便能较低成产成本，满足交货期，高速包装机要求和前道工序有相关衔接，这样才能大幅度提高生产

17、效率，也才能降低企业生产成本。可适应产品的更新变化，饮料包装机械要有很好的灵活性及柔韧性，生产线允许在一定尺寸内可以有变化，因为产品的声明周期远远短于设备使用寿命，而变更产品或包装不用更换昂贵的包装生产线。饮料机械的发展趋势是向着更高精度、更高质量及速度且向着大型化饮料机械流水线的发展，饮料机械设备越来越趋向于大型化，这样才能适应饮料工业大生产，以便获得更好的经济效益。而饮料机械的多功能机电一体化，一体多用或许会逐步成为将来饮料机械发展的重要趋势。由于饮料灌装机械技术水平的原因，成套设备的整体性能欠佳。饮料灌装机械制造厂商在整线的研发上，综合实力有限，部分单机发展不错，但配套设备发展得不完善，导致整线性能大打折扣。在高端市场，多数企业仅个别设备达到用户需求；在承接工程时，多是以配套设备供应商的角色由现，市场竞争力较差。我国饮料灌装机械制造行业主要是通过技术引进和测绘、仿制国外设备发展起来的。几十年来，一直重复着这样一个过程：落后-