機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線交互設(shè)計服務(wù)研究

王藝

[摘要]本研究主要針對于食品加工行業(yè)自動包裝生產(chǎn)線的交互式優(yōu)化和改造過程。例如：解決食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線生產(chǎn)單一化的問題；提高食品包裝的視覺附加值；在現(xiàn)有生產(chǎn)線條件下對包裝外形進(jìn)行突破性改造，以引領(lǐng)現(xiàn)代風(fēng)格。

[關(guān)鍵詞]機(jī)器人柔性自動化 包裝生產(chǎn) 設(shè)計創(chuàng)新

一、研究內(nèi)容

（一）追求食品包裝個性化，引領(lǐng)包裝設(shè)計創(chuàng)新

根據(jù)各生產(chǎn)線的特定工藝技術(shù)，在不改變工藝成本的情況下對食品包裝進(jìn)行再設(shè)計，使其符合現(xiàn)代審美需求。使產(chǎn)品包裝保持本身風(fēng)格特征、在不改變生產(chǎn)線工藝步驟的情況下，結(jié)合現(xiàn)代審美對食品包裝進(jìn)行突破性創(chuàng)意創(chuàng)新，引領(lǐng)食品包裝個性化發(fā)展。

（二）生產(chǎn)線設(shè)計整合

在同一流水線上生產(chǎn)包裝以及包裝所需配件，以達(dá)到同一流水線上生產(chǎn)包裝的功能最大化。例如，同一袋裝食品流水線上，改變袋子的三個維度，以及材質(zhì)使其成為袋裝食品上的標(biāo)簽，賦予這個袋裝流水線更多的功能。

（三）生產(chǎn)過程說明書系統(tǒng)設(shè)計

制作整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的圖解說明書（以易于人們理解的方式，將文字圖形化）。該說明書包括以下內(nèi)容：a.工人操作安全須知0b.安全警示標(biāo)識。c.流水線各部名稱及工作原理。d.流水線組裝方法。e.流水線使用方法。f.工人操作與控制方法。g.檢查與維修方法。h.各部主要易耗品的指示。i.故障圖解說明書。

（四）產(chǎn)品包裝的分揀整合。

對現(xiàn)有包裝生產(chǎn)線上的所有產(chǎn)品資源，其包裝外形進(jìn)行詳細(xì)分析，將各種食品包裝所需的工藝技術(shù)進(jìn)行歸納分類，生產(chǎn)線針對特定工藝進(jìn)行整合，使得各生產(chǎn)線上的各種包裝產(chǎn)品在材質(zhì)、形狀以及組合方式上的差異性降到最低，從而提高整條自動生產(chǎn)線的運(yùn)作效率，實(shí)現(xiàn)每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)量最大化。

（五）包裝環(huán)保標(biāo)識的應(yīng)用設(shè)計，增加環(huán)保附加值。

近年隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費(fèi)者環(huán)保意識的提升，食品包裝的環(huán)保性和安全性越來越受到重視。包裝標(biāo)識的應(yīng)用設(shè)計，可促進(jìn)人們環(huán)保意識，對社會的可持續(xù)性發(fā)展起著重要的作用。

二、研究方法和技術(shù)路線

通過對國內(nèi)現(xiàn)有食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線收集相關(guān)的企業(yè)環(huán)境資料，完成數(shù)據(jù)的采集工作，并整理匯總；根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)線環(huán)境以及現(xiàn)場調(diào)查、咨詢、書籍查閱等確定具體的評價指標(biāo)體系；查閱前人的研究成果，研究機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線在食品行業(yè)中的技術(shù)現(xiàn)狀，選擇適合的食品生產(chǎn)線進(jìn)行具體研究。

論文采用的研究方法主要有：

文獻(xiàn)法：了解食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及它的發(fā)展應(yīng)用史。

實(shí)地調(diào)研法：現(xiàn)場調(diào)查現(xiàn)有的食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線況，詢問當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)機(jī)構(gòu)關(guān)于柔性自動化包裝生產(chǎn)線的情況。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法：根據(jù)調(diào)研先進(jìn)的柔性自動化包裝生產(chǎn)線技術(shù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合相關(guān)理論研究對研究對象進(jìn)行分析，并從大量的研究信息中總結(jié)規(guī)律，形成假設(shè)。并通過研究成果對假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證和提升。

三、項(xiàng)目可行性、先進(jìn)性敘述

（一）操作可行性

在現(xiàn)在社會，食品行業(yè)飛速發(fā)展，對于食品包裝的需求也越來越大，傳統(tǒng)的食品行業(yè)生產(chǎn)線技術(shù)已經(jīng)滿足不了日益增長的包裝需求與消費(fèi)者不斷提高的審美需求，所以食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線的創(chuàng)新是勢在必行的趨勢。

（二）技術(shù)可行性

目前我國機(jī)器自動化建設(shè)在各個行業(yè)大都已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，如教育、物流、航空、政府等行業(yè)，都通過自動化對行業(yè)自身的管理進(jìn)行了改變，特別是萬峰集團(tuán)為湖北孝感市米婆婆品牌包裝生產(chǎn)線的研發(fā)與制造，已經(jīng)積累了大量相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，所以在技術(shù)的實(shí)施上是可行的。

（三）經(jīng)濟(jì)可行性

本課題的研究，主要是通過對現(xiàn)在社會食品行業(yè)機(jī)器人柔性自動化包裝生產(chǎn)線研究和實(shí)地的調(diào)查，在現(xiàn)有生產(chǎn)線工藝技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行優(yōu)化改造。目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)意識到自動化包裝在加強(qiáng)安全衛(wèi)生、提高生產(chǎn)效率上有良好前景，敢于資金投入，所以在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)敘述

（一）利用設(shè)計原理，進(jìn)行包裝外形創(chuàng)新設(shè)計

在成千上萬、不計其數(shù)的食品品牌中，擁有包裝個性化的品牌無疑在市場中占有巨大優(yōu)勢?，F(xiàn)今我國市場上各種同類型食品包裝的造型趨于同化，且在一些包裝領(lǐng)域由于技術(shù)不足而依賴國外的包裝造型和模式。本研究著重于結(jié)合生產(chǎn)線技術(shù)，對食品包裝進(jìn)行創(chuàng)意創(chuàng)新，追求新型包裝設(shè)計，引領(lǐng)食品包裝個性化發(fā)展。結(jié)合各企業(yè)文化、食品性質(zhì)、進(jìn)行多元化研究，改變多年來食品包裝一成不變的現(xiàn)狀，與人文結(jié)合，與時代接軌。

（二）資源整合性強(qiáng)

在同一流水線上生產(chǎn)包裝以及包裝所需配件，以達(dá)到同一流水線上生產(chǎn)包裝的功能最大化。

（三）分揀整合帶來的高效率

由于食品包裝的外形豐富、種類繁多，不同類型食品的包裝在造型、材料、組合方式、制作工藝上都各不相同。一條全自動生產(chǎn)線雖然不能生產(chǎn)所有產(chǎn)品，但可通過對食品包裝的詳細(xì)歸納分類，使各類包裝都能對應(yīng)有特定工藝技術(shù)的生產(chǎn)線。做到一線多用、一技多能，每條生產(chǎn)線以最簡潔有效的方式在單位時間內(nèi)生產(chǎn)更多數(shù)量、更多類型的包裝產(chǎn)品。

五、項(xiàng)目預(yù)達(dá)目標(biāo)

面向食品加工行業(yè)自動包裝的需求，研究在線快速視覺檢測與定位、食品缺陷檢測與分揀、機(jī)器人柔性化包裝、生產(chǎn)過程管理和食品生產(chǎn)線系統(tǒng)可靠性保障等技術(shù)。構(gòu)建基于工業(yè)機(jī)器人的食品包裝柔性生產(chǎn)線，開展示范應(yīng)用。

六、擬解決的重大科學(xué)問題或關(guān)鍵技術(shù)

解決柔性機(jī)器人包裝生產(chǎn)線上所有包裝容器的造型樣式、圖樣風(fēng)格的創(chuàng)新設(shè)計問題；柔性機(jī)器人生產(chǎn)線上不同包裝材質(zhì)的相互替換。

七、考核指標(biāo)及評測方法

使產(chǎn)品的包裝形態(tài)在適用于機(jī)器人柔性自動化包裝流水線情況下，符合設(shè)計創(chuàng)新性。同一流水線上生產(chǎn)包裝的功能最大化，實(shí)現(xiàn)一線多用。完成符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T99692008）的生產(chǎn)線系統(tǒng)圖解說明書。