1、文献综述题 目 立式袋包装机供料装置设计学生姓名 孙海建 专业班级 机设 08-1 班 学 号 200802010137 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 裴旭明（教授）完成时间 2012 年 3 月 2包装机械的发展概况和发展趋势摘要：简要介绍我国包装机械的发展现状及存在的问题，以及包装机械的作用和特点以及我国包装机械行业与国外先进水平的差距，并且为了促进我国包装机械工业的健康发展提出了相应的对策和措施，同时对我国包装机械的发展趋势进行展望，另外，我国装机械既面临着国外先进产品的挑战和竞争，同时也面临着巨大的国内外市场和较好的发展机遇。关键词：包装机械 发展现状 存在问题 发展趋势
2、 1、包装机械概述包装机械是指能完成全部或部分包装过程的机器。 作用是给有关行业提供必要的技术装备，以完成所要求的产品包装工艺过程。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍，无疑这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力，为社会多创造财富。包装机械的发展概况和发展趋势现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动作，甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品，不论在式样、质地或精度等方面，大都是手工操作无法胜任和媲美的。随着商品的多样化，这一点越来越引起了人们
3、的重视。有些产品的卫生要求很严格，如药品、食品等，采用机械包装，避免了人手和药品、食品的直接接触，减少了对产品的污染。同时由于机械包装速度快，食品、药品在空气中停留时间短，从而减少了污染机会，有利于食品和药品的卫生和金属制品的防锈防蚀。 另外，由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密，从而提高了产品包装的质量，提高了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益。采用真空、换气、无菌等包装机械，可使食品和饮料等流通范围更加广泛，延长食品的保质期。采用自动包装生产线，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，节约了包装的场地和仓储面积，并改善了后道包装工序的工艺
4、条件。由此可见，实现包装机械化和建立现代包装工业，乃是关系到国家长远规划的一件大事， 也是搞好社会主义现代化和和谐社会的一项重要内容 1。31.1 包装机械的特点 包装机械即具有一般自动化机械的共性，也具有自身的特性，主要有如下特点：（1）大多数包装机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为了满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都具有较高的要求，如图 1-1。图 1-1 立式袋包装机（2）用于食品和药品的包装机械要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经过化学处理的无毒材料制成，如图 1-2。（3）进行包装时作用力一般都较小，所以包装机械的电动机功率较小。4图 1-2 立式包装机糖果包
5、装机（4）包装机械一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力。 因为影响包装质量很多，诸如包装机的工作状态、包装材料和包装物的质量等。所以，为了便于机器的调整，满足质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无级可调的，即采用无级变速装置。 （5）包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少 投资设备，在各种包装机的设计中应注意标准化、通用性及多功能性 2。 2、我国包装机械工业概况及发展趋势2.1 我国包装机械工业概况 5060 年代，我国包装机械基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上包装机械化。只有上
6、海、北京、天津、广州等几个大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。 解放后的前 30 年间，我国包装机械发展相当缓慢。1956 年上海烟草机械厂生产的卷烟小包装机是我国最早生产的包装机。60 年代我国又生产了果酒、啤酒灌装机，70 年代末逐渐开发了真空包装机、捆扎机、立式制袋-充填 -封口机（如图 2-1） 、糖果包装机（如图 1-2）和封灌机（如图 2-2）等，还没有形成包装机械工业体系。5图 2-1 vfs7300 型立式制袋充填包装机图 2-2 立式液体封灌机进入 80 年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易的不断扩大，人民生活水平的显著提 高，对产品的包装要求越来越高，
7、迫切要求包装实现机械化、自动化，从而大大地促进了包装机械工业的发展，包装机械工业在国民经济中的地位越来越重要。为了促进包装机械工业 更快地发展，我国先后成立了一些管理机构和行业组织。1980 年 12 月成立了中国包装技术 协会， 1981 年 4 月成立了中国包装技术协会包装机械委员会，接着又成立了中国包装总公 司。 690 年代以来，包装机械工业每年平均以 20%30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的 15%17%，比传统的机械工业平均增长 4.7 个百分点。包装机械工业已经成为我国国民经济发展中不可缺少的新兴行业。 我国目前从事包装机械生产的企业约有 1500 多家，其
8、中具有一定规模的企业近 400 家。 产品有 40 类，2700 多种，其中有一批既能满足国内市场需要，又能参与国际市场竞争的优质产品。 为了提高包装机械工业的技术水平，全国建立了一批包装机械研究所、情报所，一些大中专院校先后建立了包装工程专业，为了我国包装机械工业的发展，早日赶上世界先进水平提供了有利的技术保证 3。 2.2 我国包装机械发展现状 我国包装机械行业近些年取得了相当显著的成绩，但与国外产品相比仍存在 20 年左右 的差距。（1）低水平重复建设 据不完全统计，目前行业内大约有 14 的企业存在低水平重复生产现象，大约有 1000 业在低水平重复生产。有关专家认为，这些低水平机械产
9、品对中国国内包装机械产品市场影 响比较大。那些档次比较高、技术含量大的机械产品由于成本较高，价格相对较贵，在市场上和那些低水平机械产品的低价位相比处于一定的劣势，好产品反而竞争不过低水平产品， 这样的市场环境如果长期不能得到改善，将不利于整个行业产品的升级换代。这些低水平机械产品一般只适用于小规模生产，投资成本低，给被包装产品生产者制造 假冒伪劣创造了条件。一批批的假冒伪劣产品就从这些性能低、寿命短、稳定性和可靠性差的机械上源源不断地流入市场，给消费市场带来不小的隐患。比如一些比较初级的灌装、压盖机械卫生条件无法保证，根本不能实现乳品饮料的前杀菌或者无菌处理，制造出来的乳制 品和饮料保质期达不
10、到应有的要求，甚至刚生产出来就没有达到有关卫生要求，不能饮用。 但这些乳品饮料基本上占领了中国广大收入较低的中西部地区的小城镇和农村市场，并且因为价格低廉而受到低收入者的欢迎，对人们的健康安全构成了潜在的危害。（2）技术水平落后 我国包装机械的技术水平从整体看比先进国家的技术水平落后 2030 年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。我国包装机械品种只有 1300 多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，不能满足市场需求：7产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状
11、况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，我国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的 1，而国外高达 810。因此，我国大量技术含量高的包装成套设备仍依靠进口，这已经严重制约我国包装工业 的持续、健康、稳定的发展 4。（3）盲目引进境外设备 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。而且我国引进包装设备在种类和档
12、次上也表现出相当大的盲目性，比如我国在塑料薄膜 包装生产线时，不仅引进了很多条 7 层共挤生产线，甚至引进了数条 9 层共挤和流延膜生产线。这些生产线均是以生产高阻隔性薄膜为主的，但实际上，7 层以上阻隔性薄膜的市场有限，9 层阻隔膜的应用市场更是狭窄。没有市场做支撑，用高档生产线生产 5 层薄膜，势必造成设备性能的浪费和投资损失。这一点应当引起投资企业的高度重视。 造成我国塑料薄膜生产企业盲目引进生产线的原因主要是信息不准确和不畅通。 我国企 业还不习惯对投资动作进行公告，当确定投资意向时，并不及时通过媒体向社会公告，甚至企业间相互保密，结果在投产时发现多家企业重复引进。其次，我国企业不习惯
13、在进行投资活动前通过咨询机构进行客观的市场调查和分析，投资缺乏真实可靠的依据，带有较多的非 理性成分。此外，行业和媒体的不恰当的引导也是造成企业投资偏差的原因之一。 （4） 开发能力不足 我国的包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化，谈不上多大的开发研究，虽然近几 年出现的了我国自主开发知识产权的包装机械，这毕竟是极少数。目前国内的科研、开发能力投入较少；产品开发缺少创新，难上水平；生产手段与当今先进技术手段还有差距，大部分还是经典的通用的设备加工。新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工，轻研究开发，创新不够，不能紧跟市场需求及时提供产品 5。 2.3 我国包装机械
14、行业与国外先进水平的差距8我国包装工业虽然发展很快，成就很大，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大的差距。国外包装机械水平高的国家主要是美国、德国、日本、意大利和英国。而德国的包装机 械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位。德国包装机械的 77为出口。中国是德国包装机械的主要出口国。最著名的是克朗斯公司(KRONES)，2002 年销售额达到 20 亿欧 元，中国知名的啤酒企业都进口过他们的设备。最近几年德国设备表现出如下特点： (1)工艺流程自动化程度越来越高。目前自动化技术在包装生产线中已占 50以上，大 量使用了电脑设计和机电一体化控制，目的是提高牛产率
15、，提高设备的柔性和灵活性，增加机械手以完成复杂的包装动作(模拟手工包装)。每个机械手均由单独的电脑控制，摄像机监视包装动作并将信息反馈到电脑以调控动作幅度，保证包装的高质量。同时对包装材质及厚度有自动识别功能（如立式薄膜包装机 图 2-3） ，再由电脑计算后去控制机械动作，完全是个自适应系统，保证系统在最优状态下工作。(2)提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度地满足生产要求。德国的啤酒饮料灌装设备日前已达 12 万瓶/小时，香烟包装机达到 12000 支分。高速设备旦出现故障，损失也同样惊人，所以高速设备一定要有故障分析系统(自诊断系统)并能自行排除故障，使生产率得以提高。9图 2-3 立
16、式薄膜包装机(3)适应产品变化，设计具有好的柔性和灵活性。为适应竞争需要，产品更新换代的周期越来越短，有的产品甚至一季一变，而产量都很大，包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，所以某些包装机械要能适应产品的变化，只能以柔性和灵活性来适应，包括量的灵活，构造的灵活和供货的灵活。构造可以采用单元模块化，供货灵活是指一机可实现多种包装组合，设多个进料口及不同形式包装，再组合到一个中包装。 (4)成套供应能力强。如条饮料灌装线，有 200 多个微电脑件，100 多种控制软件，灌装封盖部分又是两套组合，其他部分共用，总体效果是 120000 瓶/ 小时的生产线，一个供 货商可以为用户进行工程设计、安装、调
17、试，最后交于用户验收。 (5)包装机械设计普遍使用仿真设计技术，把各种机器单元以数据库形式存入计算机，把图纸数字化后输入计算机，又计算机自动合成三维模型；再把实际生产时的指标和数据、可能发生的故障等输入进计算机，计算机三维模型即可仿照实际工作情况进行操作，演示出生产能力、废品率、生产环节的匹配，生产线瓶颈在何处等，还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意。采用计算机仿真技术后，大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发计划 6。 102.4 我国包装机械行业存在的问题（1）研发经费少、技术力量薄弱 全国研发经费只占企业销售收入的 0.20.3，研发人员只占从业人员的 3.5 4。有些企业主要是测
18、绘仿制国内外同类产品，没有自己的研发力量，研发投入极少，只能靠低价竞争。（2）低水平重复太多 所谓低水平产品是指技术含量低，制造工艺简单，加工设备精度要求不高的机器。多数 企业靠这种产品起步，一部分企业靠低水平产品积累资金和经验， 向中高档产品迈进，一部分企业则停滞不前，小富即安。低水平重复生产比较集中的产品是自动封口机（如图 2-4） ，单刀封口机、小型灌装机、杯装封口机、小型碗装机、小型打码印票机、小型肉食加工机、小型粮油加工机、小型磨面机、小型薯类轧粉机、小型干法复膜机等，这类在二十世纪八十年代初曾为包装行业立过汗马功劳的机器，现在虽然还有需求，但大多数用户都名不见经传，有的甚至是专门生
19、产假冒产品。图 2-4 全自动立式封口机（3）行业科技力量不足 行业不大，大专院校相关专业及科研院所共有 80 多所，可谓力量不弱。但目前情况是研究院所忙于创收保饭碗，有的形同个工厂，只忙于加工生产及营销；有的想搞研究又没有经费； 有的有技术但找不到中间实验的用户，生产企业又不愿出钱冒风险，以至于产、学、研脱节，本来就不强的技术力量没有发挥出应有的作用。例如世界前沿的冷杀菌技术目前在我国还没有进入应用研究阶段，仅开始冷灌装设备的生产，还谈不上冷杀菌。 （4）国际贸易人员匮乏 第一表现在国内没有一家本行业专业进出口公司，现在 3 亿多美元的出口大都是企业自己做的，切就绪后找有出口权的公司下单。些
20、是进出口公11司遇到需要包装机械的客户，稀里糊涂接订单，回国后再询价。第二方面是企业不懂进出口业务，年出口 300 万美元的企业甚至没有一个外语口语人 才。对国际行情不了解，报价方面只信守“国内售价加 30等于出口，甚至出现报价过低而失去用户信任的现象。有的是报价低了，售后服务就赔钱，导致售后服务不好。还有些企业将低价竞争带到国际贸易上。（5）应变能力不强 随着包装产品加工工艺的变化，机械应该随着变化，但基本原理和主体结构是不变的。包装机械的变化则更为突出，被包装物的形状，大小及阻隔性要求千变万化，可以说每一台包装机都是“非标准” 机型，每个客户都有不同的订货要求。所以包装机械制造企业必须有一
21、定的技术力量应付日常生产的需要。国外有些企业是采用模块化设计来解决这个问题，企业可根据用户的不同要求将各种动作模式组合起来形成一种新的机型，但模块化需要预先进行大量分析、调研、设计、实验，耗费人力、财力，短期还不能见效益，很多企业都无力去做，一般都是临时抱佛脚的方式，专为用户设计，往往也影响交货期7。 为了改变现状，促进我国包装机械工业的健康发展，为此提出了相应的对策和措施：（1）结合区域布局特点，促进整体协调发展我国幅员辽阔，自然、地理、农业、经济、社会条件的地域性差异极大，农业制定了综合农业区划与专题区划，农业机械化也研究提出了全国、各省（市、自治区）及 1000 多县级区划。为了研究符合
22、国情的包装机械发展战略，有必要研究影响包装机械数量与品种发展的地域性差异，研究制定包装机械区划。就食品机械（如图 2-5）来说，从数量上看，华北、长江下游除食糖以外，其它食品可调出；而华南恰相反，除食糖可调出以外，其它食品都需要调进、冷藏设备，牧区需要屠宰、运输、冷藏、剪毛等机械设备。如何客观描述食品和包装机械远景发展趋势，估算需求数量与品种，合理进行食品加工与食品机械生产企业的布局，是值得认真研究的战略性技术经济课题，而研究食品机械区划，系统与合理配备，是进行定项研究的基础性技术工作8。12图 2-5 立式花生自动包装机 （2）积极发展大型企业集团我国的包装机械企业多为中小企业，缺乏技术力量
23、，缺乏自我发展能力，难以实现技术密集型的规模生产，难以满足千变万化的市场需求。因此我国的包装机械应该走企业集团化 道路，打破部分界限，组织不同类型的企业集团、研究院所与高等院校，要加强与企业结合，有条件的要进入企业集团，成为企业集团的开发中心和人员培训基地。政府有关部门要根据本行业的特点，从实际出发，采取灵活措施，支持企业集团在本行业得到迅速发展 9。（3）积极引进技术，增强自主开发能力引进技术的消化吸收要立足于提高自主开发能力和制造能力。要吸取上世纪 80 年代引进技术消化吸收工作中的经验教训，今后引进技术要密切结合市场需要和国际技术发展趋势，以引进新技术为主设计制造技术为辅。引进技术要和技
24、术攻关与试验研究相结合，安排足够的消化吸收资金，通过技术攻关与试验研究，真正掌握国外先进技术和设计思想、设计方法、测试方法及关键设计数据、制造工艺等技术诀窍，逐步形成自主开发能力和改进创新能力。引进技术还要和企业的技术改进相结合，安排好相应的技术改造资金，使引进的技术能 够迅速形成生产能力，转变成商品进入市场。要努力扩展渠道，采取各种方式积极开展国际合作，包括合作开发、合作制造、人才引进、派出人才培训等，取人之长，补已之短 10。（4）大胆利用外资，加快企业改造步伐 我国包装机械企业由于起步晚，基础差，积累和还贷薄弱，不给钱发展不了，给了贷款13又消化不了。又由于国家财力有限，难以投入大量资金
25、进行大规模的技术改造，因而企业的技术进步受到严重的制约，长期停滞在原有水平上。十余年来面貌未见有较大的改变，因此 利用外资改造原有企业就显得格外重要。要积极创造条件，大胆利用外资，可以让出一部分市场吸收外商进行合资合作，有的企业也可以租赁给外商独资经营 11。（5）建立试验中心，加强基础与应用研究工业发达国家包装机械的发展，都是建立在广泛试验研究基础上的，为了实现 2010 年 本行业的发展目标，并为以后的发展打下基础，我们必须重视试验基地的建设。由于历史原因，这个行业研究力量和试验手段不仅十分薄弱、分散，而且没有充分被利用，应该通过调查研究，组织协调把现有的试验研究力量组织起来，进行合理分工
26、。还要充分利用其它行业，特别是军工部门的技术力量和试验手段，为包装机械行业服务。与此同时，为了提高行业的开发能力，加速开发过程。根据本行业的特殊需要，建议国家投入一部分资金，进一步加强本行业试验研究中心建设。行业试验研究中心任务是对共性技术、基础技术、带有方向性技术进行系统试验研究，并对国外先进技术进行跟踪 12。（6）加强质量工作，确保产品质量提高 包装机械工业在大发展的形势下，要牢牢抓住产品质量这一环节，只有这样才能经得住 加入世界贸易组织之后来自市场的严峻挑战。国产包装机械要建立与国际标准或工业发达国家标准相适应的产品质量指标体系，并贯彻于设计、制造、检验、安装、调试、服务等全过 程，对
27、于量大面广的重点产品实行许可证生产，企业要加强质量意识和质量管理。政府有关 部门要对现有的包装机械产品质量监督检验机构进一步扶持完善，逐步形成国家级产品质量 监督监测中心，它除承担日常质量监督工作外，还负责出口产品的质量认证工作 13。 （7）增加智力投入，加速科技队伍建设 市场竞争的关键是技术竞争，技术竞争的实质是人才竞争，要在国内外市场竞争中取胜，必须重视培养和用好包装机械的技术人才，做到人尽其才。因此，有远见的领导和企业家要切实从政策上与物质上支持包装机械的教育、科研、设 计部门，使他们走在包装机械生产的前面，而不是滞后于生产需求。对现有的包装机械科技人才，要进行必要的规划、统筹协调全局
28、性的重要课题，避免低水平的重复和冷门、缺门无人攻关，同时鼓励竞争。我国参加国际知识产权公约及加入世贸组织后，将迫使有关部门及企业更加重视开发和生产自己的专利产品，而不能再靠仿造过日子。 14总之包装机械科研单位要向经济实体方向转变。 目前包装机械行业技术队伍不能适应发展的要求，不仅技术力量薄弱，而且大量科技人员是由其它行业转移过来的，专业知识结构存在缺陷，例如食品机械，学机械的不了解食品工艺，学食品工艺的不熟悉机械，学校教育和在职技术干部的继续教育必须加大加强。与此同时，还应大力发挥现有科技人员的作用，充分调动他们的积极性，发挥科研单位、大专院校的作用，倡导科技部门的技术服务，技术连锁，加快企
29、业技术进步，积极参与市场竞争，促使我国包装机械行业出现质的飞跃 14。 2.5 我国包装机械行业发展的新趋势 我国包装机械的发展应加强科研和生产单位的合作， 尽量采用机电一体化和自动化控制技术；加强微机技术应用，新技术引进和自主开发并行；注意提高通用件、配件的质量，改进外观设计，提高加工水平，建立包装机械出口生产基地。（1）生产效率化 机电一体化技术是提高包装机械自动化程度及运行可靠性和稳定性的重要保证。 有关业内人士认为，未来包装机械产业将配合产业自动化趋势，技术发展将朝着四个方向发展：机械功能多元化，工商业产品已趋于精致化和多元化，在大环境变化形势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装
30、机种方能适应市场需求；结构设计标准化、模块化，充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型；控制智能化，目前包装机械厂家普遍使用 PLC 动力负载控制器，虽然 PLC 弹性很大，但仍未具有电脑所拥有的强大功能；结构高精度化，结构设计及结构运动控制等事关包装机械性能的优劣，可通过电动机、编码器及数字控制（NC） 、动力控制（PLC ）等高精密控制器来完成（如图 2-6） 。并适度地做产品延伸，朝高新科技的包装设备方向研发 15。 （2）资源的高利用化 资源的高利用化有三层含义：提高资源的综合利用率；提高有效成分的提取率；减少其营养成分的损失。 （3）产品节能化 节能的新技术、新产品已成为当
31、今国内外包装工业的发展重点，在包装机械中，广泛采用节能技术对降低生产成本和提高经济效益具有重要作用 16。（4）新技术实用化 在包装机械中采用微机技术、真空技术、无菌包装技术、 膜分离技术、超高压等新技术，可提高产品品质，高新技术在包装技术中具有广泛的应用前景，是包装机械上档次、上水平的重要组成部分。15图 2-6 基于 plc 的全自动立式包装机（5）大力加强科研、开发能力 加快科研成果向商品转化的步伐，使科学技术真正成为解放生产力和推动社会进步的强 大动力。包装机械产品应当向知识密集化、技术综合化和产品智能化等方向发展，以包装工 业中急需的、量大面广的成套技术装备为重点，增加品种，填补国内
32、空白，以微电子和计算 机为先导，引进新技术，增强自主开发能力，促进机械技术和电子技术的结合，积极推动包装装备的机电一体化 17。 我国装机械既面临着国外先进产品的挑战和竞争，同时也面临着巨大的国内外市场和较好的发展机遇。进入 21 世纪，我国国民经济整体水平和综合国力又迈上了一个新的台阶，国际国内的环境都为我国经济的进一步发展提供良好的机遇 18。 16参考文献1.孙凤兰.包装机械概论M. 北京: 印刷工业出版社,1998 2.刘莜霞.包装机械M.北京 :化学工业出版社,2006 3.何南至.中国食品和包装机械工业现状及发展方向J. 中国食品工业, 1999,(12).26-29 4.高德.包
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