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论我国包装机械的振兴之路上

2021-07-23 来源:开封机械信息网

论我国包装机械的振兴之路(上)

我国的包装机械一直是制约我国包装工业发展的一个薄弱环节,先进或大型的包装设备长期依赖进口。近年来,每年进口的食品和包装设备接近20亿美元,几乎与我国当年全国包装机械总产值相等。包装机械的这种落后状态,与我国目前作为包装工业大国的地位极不相称。因此,只有解决好如何建设包装机械强国的问题,才能保证我国包装工业从包装大国迈向强国的方向和速度。

实施人才战略

当今的先进包装机械无不包含着先进包装工艺的创新。例如,最近我国大量引进的牛奶和饮料包装用的超高温灭菌和冷灌装生产线,其最大的特点是它的工艺创新,从而导致生产线的整个结构发生根本的变化。因此,包装机械设计人员必须十分关注先进包装系统的发展,深入对包装工艺的研究,熟悉新型包装材料的最新研究成果,根据市场的需求和国内的实际情况,及时开发出适合我国国情的先进包装生产线。

设计高速精密的包装机械,需要设计人员具备系统的现代设计理论和知识。然而,我国目前的大学机械设计专业所学的课程内容仅仅是一些初步的基础知识,其深度和广度,都难以满足上述设计要求。最典型的例子就是我国虽然已经能设计制造高速啤酒灌装线中的许多设备,但至今仍然不会设计和制造啤酒瓶高速贴标机。原因之一就在于我国的设计人员没有掌握高速包装机械的动力学设计理论和方法,不会解决高速工况下机构的动态精度等问题。

包装机械大量使用凸轮连杆机构作为实现给定运动参数的最可靠而经济的传动机构,我国许多设计人员却不会根据工作循环图和精度要求独立设计计算凸轮连杆机构的运动学和动力学参数,只会把国外样机的凸轮连杆零件卸下来进行逐点测绘。懂得机构学理论的人都知道,凸轮轮廓坐标测绘误差哪怕只是一丝,都有可能导致执行机构百分之几十的动作误差。一些企业为了能生产出国外同类比较先进的包装机械,不得不花费大量外汇去购买国外的凸轮轮廓设计软件。然而,我国开发的凸轮连杆机构CAD/CAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力,并在一些企业使用中获得明显的效果。但是,多数企业的设计人员仍然缺乏现代机构学的理论知识。不知道这类设计软件已经开发出来,或者舍不得花钱购买。

新型包装机械往往是机电一体化的设备,充分利用信息产品的最新成果。我国一些企业的设计人员却对电子产品不熟悉,不敢或不会选用,大大限制了包装机械水平的提高。最典型的例子是许多国外新型包装机械大都采用分离传动,使得整机的传动链大大缩短,结构大为简化,工作精度和速度大大提高。这里面的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步化技术,其实掌握这种技术并不很难,只是一些设计人员不了解包装机械的这一发展趋势。另一关键技术是大量采用伺服传动,老设计人员却不会设计和选用伺服机构及其控制系统。先进的包装机械大量采用若干新型检测系统,保证包装机械的稳定可靠运转。而许多设计人员却对这些检测元件知之甚少。

为了解决我国包装机械企业在发展过程中存在的上述问题,缩短我国包装机械在速度、精度和可靠性等方面与国外先进包装机械的差距,从单纯仿制逐步过渡到自主创新设计,首先,可以对现有各企业的设计人员进行现代设计方法学的短期培训。尽快掌握现代机构学理论,学会CAD/CAM、CAE(有限元和优化设计)、反求工程、动力学设计、机电一体化、人机工程等现代技术,改变许多设计人员对高速和精密包装机械中用的很多的高速和精密包装机械中用的很多的凸轮连杆机构、伺服机构、先进控制系统等都不会设计的状态。其次,要呼吁教育部尽快恢复培养包装工程研究生的二级学科目录,以便让有关学校能大量培养出适应当前发展急需的、掌握现代设计理论和方法的高层次设计人才,调整现有人才结构。第三,采取“走出去”和“请进来”的办法,提高现有设计人员的水平。

组织重点项目攻关

我国包装机械生产企业大多数是中小企业,缺乏龙头企业。即使是较大的包装机械生产企业,由于其技术力量主要是忙于应付当前的生产,研发力量与资金都严重不足,难以独立承担大型成套生产线的研发工作。因此有必要首先选出目前进口量较大的先进包装机械,组织全国的有关力量,集中优势兵力,进行消化吸收和创新设计。事实上,目前我国已有不少科研院和大学拥有相当一批研发科技人员,但大都缺少项目可做,他们已经具备相当的现代设计知识,但缺乏某方面包装机械的实践经验。现代企业的领导者应善于将国内外的这些技术力量集成起来,使之服务于自己的攻关任务之中。目前世界上流行的虚拟制造技术为企业的集成国内外的设计制造力量创造了前所未有的条件,关键就在于企业的领导者能否根据项目的特点整理出适合有关方面的科技力量的攻关课题,并在经费上给予充分的保证。一个较大的项目,必须按照系统工程的思想开展工作,最好有具备项目管理硕士水平的人员来进行协调,但企业一般都缺乏项目管理的专门人才。

我国新型包装机械的开发项目被列入国家科技攻关项目目录的微乎其微,行业协会应该将有关企业和院所组织起来,形成产学研一体化攻关机制。充分发挥各自的优势,共同向主管部门进行申请,力争获得政府有关部门更多的政策和资金支持。

包装机械的研发项目也可以挤入国家十大重点攻关项目的大篮子里,作为它们的配套项目进行同步开发。例如作为重点开发的食品和农副产品的深加工大项目,必然应该包含相应的先进的包装系统的开发工作。包装机械应该尽可能采用新材料和热处理与表面处理等新技术,大幅度提高产品的性能和可靠性,因而便可以把包装机械项目装入新材料开发的这个大篮子里。环境工程是我国目前为保证我国企业可持续发展的重大研究课题,新型包装机械完全可以在这一大篮子中找到它的一席之地。

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