(佛山市海天（高明）调味食品有限公司 528500)
摘要：包装系统已成为现代食品工业必不可少的关键设备，不仅可以大幅提升产品包装效率，而且也改善了劳动条件，节约了原材料，降低了产品成本，具有显著的经济效益和社会效益。然而当前我国食品工业采用的包装设备种类繁多，既有国产设备，也有进口设备。国产设备存在可靠性、稳定性、生产效率等方面的问题，进口设备备件国产化也是一大难点，这些问题对食品企业生产造成不利影响，技改挖潜是解决这些问题的重要途径。近两年来，笔者参与了多项技改挖潜活动，累积创造效益超过80万元，因此笔者结合技改经历对食品包装设备挖潜改造与创造效益课题进行了分析。
关键词：食品包装设备；挖潜改造；创造效益
随着社会经济的发展和人民生活水平的提升，食品工业也赢得蓬勃发展的良机。食品包装是食品生产中的重要环节，关系到食品的卖相、品质保障，所以越来越多的食品企业肯在包装机械上加大投入。然而包装机械在使用过程中仍然存在一些问题，例如进口设备备件国产化问题，而国产设备在生产效率、能耗水平、可靠性、稳定性等方面与进口设备存在一定差距[1]。而且食品机械与食品安全之间存在密切关系，由于我国不少食品机械设计不够合理，使得食品容易受到污染[2]。虽然通过加强设备维护可以解决一部分问题，例如控制包装质量成本[3]，但通过技改挖潜才是食品企业改善设备性能的重要途径。因此，本文对食品包装设备挖潜改造与创造效益进行了分析。
1 食品包装设备挖潜改造思路与方法
1.1问题提出
只有提出问题才能解决问题，所以提出问题是设备改造的第一步。食品包装机械属于自动机范畴，其种类繁多，结构复杂。通常，运动速度较快，动作精度要求高，而且要便于清洗。由于包装操作的工艺力一般不大，所以电动机功率较小。包装机械需要灵活适应包装速度、生产能力的调整。包装机械常见问题有生产能力跟不上、包装精度达不到要求、运行可靠性不高、能耗高、对环境和操作人员不友好等。
1.2问题分析
一台套包装机械存在的问题可能是多种多样的，应通过调查研究、头脑风暴、鱼骨图法、德尔菲法、与行业先进设备对比等方法尽可能多地提出问题，然后对问题进行归纳。因为问题较多难以一次性解决所有的问题，所以要按照问题的重要程度、影响大小等关系进行排列，技术改造应先解决最重要的问题，以后再解决次重要问题。通常，问题排序很难精确操作，凭直觉和经验可能又太草率，那么可以征询几个专家的意见，再用层次分析法（AHP）选出最重要的问题。在分析问题时，还需要对设备改造的必要性、可行性、经济性进行充分论证，只有满足了这些条件技术改造才是有意义的。
1.3方案制定
确定了要解决的问题就要制定具体的解决方案。首先，明确设备改造的原理。通常，可从机构运动、机械动力、材料力学、电气控制等角度进行分析。然后进行方案设计，包括设计计算、材料选择、图纸绘制以及确定加工方式等。过去，多采用二维工具绘制平面图，例如AutoCAD；现在有很多三维设计工具可以更方便地设计和出图，例如SolidWorks、ProE Wildfire（PTC Creo）、Siemens NX等。通常，应提出2个或以上的方案，以便相互比较，从中选择最佳的方案。完成改造方案，还需要对改造项目的费用进行预算，这是方案通过审批的关键。
1.4 方案实施
方案通过审批后，就可以付诸实施了。通常，方案实施包括材料采购、零件加工、组装试验、效果评价、验收投产等步骤。
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1.5 分析总结、调整和改进
每一次设备改造都是有意义的实践活动，既有成功的经验，也有需要改进的地方，根据生产运行效果进行总结评价，这样才能持续改进和提高。对于本次改造尚未解决的问题，可留待以后的改造中加以完善和解决。
1.6 食品包装设备挖潜改造示例
正如前面所述，食品包装机械种类繁多，功能和原理各异，改造需求和路径也千差万别，难以用一种思路和方法涵盖所有情形，下面结合一个案例分析为什么要改造、如何改造、改造能取得什么效果等问题，以作抛砖引玉之用。瓶盖机是食品包装系统中常见的设备，用于玻璃瓶或塑料瓶分装后旋紧或放松瓶盖，要求良好的密封性。这种设备一般都整合到生产线中，以实现生产联动和一体化生产，提高效率，降低成本。现在遇到的问题是随着市场需求的扩大，要求生产效率提升，但生产效率提高后灌装速度又跟不上。经过调查研究认定是由以下原因造成的：一是提升灌装速度后在给定时间内产品灌不满瓶子；二是旋盖速度跟不上，提高旋盖速度后容易出现旋废、定位不准等问题；三是灌装系统是纯机械传动，提升速度后运动配合不够准确。经进一步分析，原有灌装系统设计是提速的瓶颈，一台电动机拖动多个机构运动，经过多级齿轮传动，虽然能满足导瓶运动，但旋盖头转速无法达到要求，要实现提速目标必须对原有机构进行改进。现提出伺服电机、步进电机、气动马达3个方案，用来驱动旋盖头加快转速，以适应灌装系统的生产效率。根据本案例情况，确定改造路线如下：一是测绘原有机构尺寸，在三维软件下建模，分析每个结构的原理以及每个零件的作用；二是根据生产中出现的问题分析原因，提出解决方案。每个方案绘制原理图并进行结构设计、选用合适材料等；三是分析每种方案的优缺点，选出最佳方案；四是进行三维设计、细节尺寸设计、受力分析、运动仿真分析等，设计出最合理的系统结构。经过比较3个方案的优缺点，决定选用伺服电机方案。因为气动马达方案机构复杂，可靠性不高，而且价格上也没有优势；步进电机方案过载能力较差，而且容易出现低频振动问题；伺服电机方案响应性能好，能实现闭环控制，运动精确，加速性好，矩频特性优越，所以是本案例的最佳方案。该方案的难点是接线设计，为此重点对引线组件进行了设计，利用一个设于电机安装盘上的圆盘安装控制柜，使控制柜随旋盖机构公转。旋盖头是另一个设计的重点，针对原有旋盖头的问题，以伺服电机控制旋盖扭矩，克服了原来磁力耦合器传动带来的问题。其他设计还包括拔盖组件、支撑结构、活塞机构、凸轮机构等。利用ProE 三维建模，采用ANSYS软件进行了受力分析，验证了设计的可行性。改造方案实施并经过生产运行，实现了预期生产效率目标，废盖率也从改造前的0.5%下降到改造后的0.1%以下。
2 食品包装设备挖潜改造效益分析
近两年来，笔者参与或独立主持多项技术改造项目，主要针对设备效率不高、灌装净含量不准确、设备疑难点、自动化节员、进口设备备件国产化等问题，两年累积创造效益超过80万元。通过技术改造不仅解决了企业生产中的现实问题，个人也经受了锻炼，专业技能、组织协调能力等得到显著提升。笔者通过技改挖潜活动深刻认识到科技是第一生产力，只有把所学专业知识和理论应用于生产实践，个人价值才能得到充分体现。
3 结语
随着食品行业的发展，行业竞争日趋激烈，企业只有不断进行技术创新才能占领市场制高点，赢得竞争的主动权和优势地位。如何创新并选择有效的技术路径是一大难点，因此笔者结合多项技改挖潜经历总结了技术改造的思路和方法，可供读者参考和借鉴。
参考文献：
[1] 洪桂香. 解说食品包装机械创新发展的新途径[J]. 塑料包装，2014,25(5)：1-4.
[2] 王悦芳，苏铁熊. 我国食品机械发展与食品安全问题关联性探讨[J]. 食品研究与开发，2017,38(1)：215-218.
[3] 王丽清，于焕文. 通过设备维护降低包装质量成本要点[J]. 啤酒科技，2013(4)：62-63.
论文作者:李伟杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：方案论文; 设备论文; 食品论文; 技改论文; 进口设备论文; 包装设备论文; 机构论文; 《电力设备》2018年第16期论文;