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自动包装技术文献综述1 自动包装机械设备的发展史作为包装工业的重要基础设备，自动包装机械的技术与水平决定了包装工业的发展，包装机械在轻工业中具有关键作用。自动包装机械为包装行业提供了重要的设备基础，不仅对包装业的发展起着关键的作用，同时在食品、医药、日用品、化工产品等其他行业的生产中也具有非常重要的地位。从全球角度来看，包装机械的发展起步较晚。在欧美各技术大国，包装机械大体于上世纪初期开始发展，直到20世纪s0年代步伐才开始加快。在四大包装机械强国中，相比于日德意三国，美国的包装机械业发展起步较早，包装机械产业体系很早就已经成为一个独立完整的行业，其包装机械的种类和数量均排在全球首位。从上世纪90年代起，美国的包装机械生产量和使用量一直都是世界第一，美国的包装机械行业始终具有稳健的增长趋势。美国的包装设备以高级、精密及技术顶尖居多，利用机电一体化技术，使机械设备和自动控制系统实现结合。日本的自动包装机械主要是中小型设备，其产品的体积小，使用时容易安装和调试、操作简单，设备的精密度高和自动化程度较高。日本的包装机械制造商主要为中小型企业，产品近多种品种，700多个规格。日本生产的食品包装设备产值占包装机械总产值的一半以上，其包装工业总产值居世界第二。日本生产的包装设备用于出口的主要在亚洲，从99年以来，我国已经成为日本包装机械的最主要出口市场。12 自动包装机械设备技术现状最 新 资 料 显 示 ，包 装 机 械 行 业 已 经 发 展 速 度 越 来 越 快 ，每 年 以 高 达 5 . 3 % 的速 度 不 断 更 新 ， 而 发 展 中 国 家 将 是 包 装 机 械 发 展 增 长 速 度 最 快 的 区 域 。 由 于 世界 一 体 化 的 快 速 发 展 ， 发 达 国 家 本 着 刺 激 国 内 需 求 ， 并 从 中 获 利 的 原 则 上 将 不断 向 外 扩 张 加 大 投 资 ， 以 得 到 高 技 术 含 量 的 机 械 设 备 ， 特 别 是 在 食 品 领 域 。 目前 ， 由 于 机 电 一 体 化 不 断 向 全 自 动 化 产 业 的 趋 势 ， 各 个 发 达 国 家 已 经 把 所 有 的2资 源 用 于 大 力 培 养 科 研 人 才 上 ， 包 括 美 国 、 德 国 、 瑞 士 、 意 大 利 等 发 达 国 家 ，大 量 的 科 研 人 才 可 以 让 包 装 机 械 更 加 快 速 、 更 高 效 率 的 发 展。82.1美 国 自动包 装 机 械 发 展 最 新 发 展 动 态美 国 包 装 机 械 工 业 于 2 0 世 纪 初 开 始 出 现 ，二 战 前 后 得 到 快 速 发 展 ，逐 渐 形成 包 括 包 装 工 艺 、 包 装 材 料 、 包 装 容 器 、 包 装 运 输 和 包 装 机 械 完 整 而 独 立 的 工业 体 系 。 据 相 关 行 业 调 查 分 析 ， 包 装 机 械 类 产 品 使 用 最 大 的 是 食 品 包 装 工 业 ，其 次 是 医 药 、 烟 草 、 化 工 等 ， 并 且 每 年 包 装 工 业 占 美 国 国 民 经 济 总 产 值 的 3 % 。 创 新 速 度 一 直 处 于 世 界 领 先 水 平食 品 包 装 产 业 是 美 国 包 装 机 械 的 最 大 使 用 者 ，几 乎 涵 盖 了 所 有 机 型 、机 种 。其 中 ， 在 美 国 包 装 机 械 中 每 年 的 需 求 量 最 大 的 是 软 饮 料 行 业 ， 其 年 增 长 率 高 达7 % 。 美 国 的 快 节 奏 生 活 ， 使 得 美 国 的 包 装 产 品 更 新 换 代 比 别 的 国 家 快 很 多 ， 这样 从 侧 面 使 得 美 国 的 包 装 机 械 得 到 快 速 发 展 ，因 此 美 国 包 装 水 平 始 终 名 列 前 茅 。31. 重 视 品 牌美 国 前 十 位 的 包 装 机 械 企 业 都 以 品 牌 是 企 业 的 灵 魂 为 宗 旨 ， 包 装 机 械 市 场占 有 率 上 依 次 为 ：S A - S I B S P A 公 司 、B a r r y - w e h m i l l r e 公 司 、B o s c h 公 司 、B e i n i s公 司 、 D o u g a l s M a c h i n e 公 司 、 A v e r y D e e e i s o n 公 司 、 C r o w n C o r k & h a 公 司 、R A J o u e s C o h p a n y 公 司 、 K r o n e s 公 司 和 K l i k l k 公 司 。 在 经 营 方 面 ， 它 们 取 得 成功 有 以 下 三 点 ：一 是 在 考 虑 综 合 成 本 的 同 时 为 企 业 生 产 的 产 品 大 力 提 高 知 名 度 ；二 是 重 视 该 企 业 的 销 售 业 绩 ； 三 是 大 力 提 高 产 品 性 能 的 基 础 上 设 立 良 好 的 售 后服 务 机 构 ， 让 买 家 买 的 放 心 ， 用 的 称 心 。52.包 装 机 械 的 自 动 化 程 度 高 、 节 能 效 果 好 、 高 效 率目 前 美 国 最 具 发 展 潜 力 的 项 目 有 ： 薄 膜 张 力 较 强 的 电 动 控 制 装 置 和 水 平 枕式 的 微 机 控 制 并 配 有 伺 服 电 机 的 包 装 机 械 ， 而 工 业 机 器 人 、 图 像 传 感 技 术 以 及新 材 料 新 设 计 方 法 ， 还 有 智 能 电 脑 的 大 规 模 应 用 ， 都 将 大 力 提 高 包 装 机 械 类 产品 的 更 新 换 代 ， 这 也 使 得 包 装 机 械 不 断 向 高 自 动 化 、 高 效 率 化 、 高 节 能 化 、 高安 全 性 和 高 可 靠 性 发 展 。 而 不 断 更 新 的 包 装 自 动 化 机 器 也 将 促 使 先 进 包 装 机 械系 统 的 走 向 高 科 技 高 水 平 的 领 域 。 高 效 率 高 可 靠 性 的 自 动 化 系 统 和 自 动 检 验 系统 是 确 保 其 高 水 平 、 高 准 确 率 的 生 产 力 所 必 不 可 少 的 。83.符 合 国 际 标 准 的 包 装 设 计 在 蓬 勃 发 展为 了 让 全 世 界 包 装 机 械 市 场 具 有 良 好 的 竞 争 方 式 ， 各 大 制 造 商 们 正 在 努 力制 定 一 套 包 装 行 业 的 标 准 ， 使 其 符 合 设 计 师 们 的 设 计 要 求 并 向 着 国 际 化 标 准 化不 断 发 展 。查 尔 斯 尤 斯 卡 先 生 说 ：“ 我 们 即 将 也 正 在 进 入 一 个 知 识 爆 炸 的 时 代 ，机 电一 体 化 、 智 能 电 脑 、 工 业 机 器 人 和 纳 米 技 术 的 的 大 规 模 应 用 的 新 时 期 。”72.2德 国 自动包 装 机 械 发 展 最 新 动 态德 国 包 装 机 械 设 计 根 据 市 场 调 研 分 析 ， 已 经 可 以 为 企 业 带 来 良 好 的 经 济 效益 。 随 着 科 技 高 速 发 展 ， 企 业 对 机 械 系 统 的 性 能 要 求 也 变 高 了 ， 主 要 有 5 种 要求 ：（ 1 ）适 应 产 品 个 性 化 要 求 ，包 装 机 械 需 具 有 良 好 的 柔 性 、灵 活 性 、多 样 性 ；（ 2 ）为 了 更 好 的 降 低 成 本 和 更 早 交 货 ，需 大 力 提 高 生 产 效 率 ，还 有 些 包 装 机 械需 具 有 完 美 的 衔 接 性 。（ 3 ）设 备 运 行 期 间 故 障 率 低 ，若 有 故 障 可 立 即 远 程 维 护 。（ 4 ）在 尽 可 能 的 条 件 下 ，综 合 成 本 要 尽 量 低 ，以 符 合 企 业 利 益 和 买 家 利 益 。（ 5 ）在 保 护 环 境 的 前 提 下 ， 尽 最 大 可 能 减 少 灰 尘 、 噪 声 以 及 某 些 废 弃 物 的 污 染 。德 国 在 考 虑 产 品 设 计 要 求 和 形 式 多 样 化 的 基 础 上 制 定 了 如 下 措 施 ：41. 提 高 自 动 化 程 度6最 近 几 年 德 国 包 装 机 械 的 快 速 发 展 ， 自 动 化 技 术 、 微 电 脑 应 用 和 机 电 一 体化 控 制 使 得 包 装 机 械 自 动 化 程 度 得 到 很 大 改 善 ， 其 目 的 ： 一 是 为 了 尽 可 能 提 高生 产 率 ， 降 低 劳 动 强 度 ， 减 少 作 业 人 员 ； 二 是 为 了 大 力 发 展 创 新 机 构 的 灵 活 性和 柔 性 ； 三 是 采 用 自 动 化 的 机 械 手 来 完 成 较 复 杂 的 高 强 度 工 作 量 。不 断 向 全 自 动 化 发 展 的 新 时 代 包 装 机 械 主 要 特 点 有 ：（ 1 ） 每 个 机 械 手 配 备 一 台 智 能 电 脑 控 制 其 工 作多 个 灵 活 的 工 业 机 器 人 机 械 手 的 完 美 配 合 才 能 完 成 复 杂 的 机 械 运 动 过 程 。摄 像 机 由 电 脑 控 制 以 便 更 好 的 摄 取 所 需 信 息 并 对 过 程 进 行 监 控 ， 而 机 械 手 则 按照 所 编 电 脑 程 序 的 特 定 的 指 令 来 完 成 对 应 动 作 ， 以 确 保 每 次 动 作 都 能 按 设 计 要求。在 包 装 机 械 产 品 设 计 中 ， 各 个 参 与 人 员 根 据 结 构 设 计 要 求 利 用 特 殊 设 计 的部 装 组 件 来 尽 可 能 缩 短 生 产 时 间 ， 综 合 考 虑 成 本 的 经 济 性 ， 一 般 在 符 合 设 计 要 下 使 用 较 轻 的 材 料 ， 这 是 一 个 大 家 共 同 努 力 才 能 达 到 的 目 标 。2. 新 技 术 的 应 用1在 包 装 自 动 化 操 作 程 序 已 获 得 广 泛 应 用 的 情 况 下 ， 为 了 更 好 的 适 应 消 费 者个 性 化 要 求 ， 美 国 包 装 行 业 趋 向 使 用 大 量 信 息 标 贴 系 统 。 由 于 顾 客 需 要 从 产 品的 标 贴 上 看 到 产 品 的 详 细 信 息 ，例 如 使 用 说 明 、质 量 保 证 条 形 码 、生 产 日 期 等 ，故 政 府 要 求 厂 家 必 须 注 明 ， 这 就 使 标 贴 系 统 可 以 向 多 个 方 向 不 断 发 展 创 新 。美 国 最 新 研 制 的 集 成 电 路 检 测 器 可 以 在 食 品 或 者 饮 料 上 应 用 ， 即 可 以 检 测出 是 否 过 期 或 者 变 质 。 这 种 食 品 质 量 检 测 装 置 ， 由 扫 描 仪 和 传 感 器 构 成 ， 传 感器 的 主 要 材 料 是 铅 ， 其 动 力 来 源 于 扫 描 仪 所 发 出 的 无 线 电 波 。 包 装 产 品 时 把 它与 食 品 都 转 入 盒 内 ， 当 购 买 到 食 品 时 ， 只 需 用 它 对 着 食 品 扫 描 ， 所 得 数 据 与 标准 数 据 库 进 行 比 较 对 比 ， 即 可 知 道 买 的 食 品 是 否 过 期 变 质 ， 并 且 检 测 结 果 一 般都 很 准 确 。3. 包 装 样 式 趋 于 多 样 化 、 多 用 途 、 个 性 化 发 展6由 于 现 代 人 消 费 观 念 改 变 ， 对 产 品 的 要 求 也 不 断 变 化 ， 包 装 方 式 也 应 该 随之 迅 速 更 换 ， 不 断 有 新 花 样 出 来 才 能 吸 引 消 费 者 的 眼 球 。 以 食 品 包 装 机 械 包 装产 品 为 例 ，随 着 2 1 世 纪 不 断 发 展 的 电 子 科 技 技 术 ，美 国 人 一 直 处 于 世 界 的 前 端 ，当 然 对 食 品 的 包 装 也 最 多 样 化 、 特 色 化 ， 因 此 食 品 加 工 企 业 应 该 把 目 光 深 入 到产 品 的 开 发 更 新 换 代 上 ， 使 包 装 更 具 灵 活 性 、 多 样 性 、 多 用 途 ， 并 不 断 设 法 改进 包 装 机 械 设 备 。 目 前 的 开 发 产 品 能 力 只 需 半 年 时 间 久 可 以 迅 速 使 产 品 进 入 市场 。 这 从 侧 面 可 以 体 现 出 ， 美 国 包 装 机 械 行 业 在 开 发 新 产 品 生 产 线 时 ， 更 新 速度 快 、 开 发 时 间 短 、 机 械 结 构 效 率 高 等 特 点 。鉴 于 包 装 方 式 不 断 更 新 换 代 ， 使 得 向 简 洁 化 、 模 块 化 、 组 合 化 的 包 装 设 备得 到 快 速 发 展 ， 各 生 产 企 业 也 越 来 越 看 重 开 发 多 功 能 、 多 用 途 、 多 样 性 的 机 构来 大 力 提 高 产 品 的 使 用 价 值 。2.3我国自动包装机械发展现态我国的包装历史虽然长远，但现代化包装设备的发展比较滞后。上世纪80年代以前，我国只能生产用少数几个行业的几种水平很低的包装机械;80年代以后，借助于国家的政策利好，经济得以快速发展，各行业对包装过程的机械化需求持续增加，年均增长30%以上，进入90年代，增速仍在20%以上。现在包装机械己经发展成为我国重要的行业，我国的包装机械生产量和使用量也越来越大，2001年我国包装机械的产量已经突破53.3万台，产值接近200亿元。但是，我国的包装机械行业还依然存在不少问题。目前国内有包装机械生产厂家多达4000家，但产值和销售额都较低，大部分企业没有配套的科研设施和场所。生产的包装机械的配套缺少高精度、自动化、大型化的设备，无法应对当前市场对包装机械的需求。另外，产品中存在稳定性和可靠性差等质量问题，性能低、吵卜观造型不美观也是包装设备的不足之处23 自动包装设备发展趋势随着工业化进程加快，各个行业的产品的需求量不断上升，对提升产品包装效率的要求也日渐迫切，包装机械的市场潜力巨大，并且将继续处于增长期。亚太地区、拉丁美洲和中东地区等新兴国家市场的发展，给包装设备的销售增长提 供了巨大的驱动力，新兴国家工业加速发展，食品加工和耐用消费品行业的快速扩张，给包装机械带来了巨大的市场需求。1德国贸易协会VDMA最近发表研究结果，全球范围内的包装机械行业一直在持续发展。2008年全球包装机械市场己达280亿美元，2009年由于经济衰退抑制了需求和出口下降，但从2010年全球市场开始出现了好转。全球工业分析家GIA报告显示2010的全球包装机械市场达到325亿美元，在新兴市场的需求带动下，预计到2015年销售收入突破400亿美元，5我国的包装市场发展速度最快，具有最大的规模和最大