“智造”时代，解码全柔性智能包装产线

　　在互联网技术和消费升级的共同推动下，人类社会正在加速进入个性化经济时代，各种礼品装、节日装、联名装等个性化的包装形式，越来越受人们的追捧与喜爱。

　　德国国际物流和快递公司DHL基于企业、消费者和市场的新需求，最近发表了一项研究，探讨了包装的未来。研究显示，90%的企业认为智能包装是有必要的，而且有相当一部分企业已经在采取行动重新考虑包装，以便使包装适应其特定行业的新需求并具有创新性。

　　何谓智能包装？

　　传统包装的基本功能主要有4种：保护、交互、便捷、容纳，而智能包装属于包装交互功能的延伸。智能包装的定义众说纷纭。学术界对智能包装认可度较高的定义主要有3种：1）1999-2001年欧洲学会研究项目“Evaluating safety, effectiveness,economic environmental impact and consumer acceptance of active and intelligent packaging （ACTIPAK-FAIR CT98-4170）”中，将智能包装定义为：在运输和贮存过程，一种可监控包装食品状态，提供包装食品品质信息的系统。2）2005年，Yam等将智能包装定义为是一类具有如检测、感知、记录、追踪、交流、逻辑等智能功能的包装系统，该系统能在延长货架期、增强产品安全、提高产品品质、提供有效信息、警示产品问题等方面提供有效的帮助。 3）2004年和2009年欧洲食品安全局分别颁布的食品接触材料法规Regulation（EC）No.1935/2004以及Regulation（EC） No.450/2009中将智能包装定义为可以监测食品和环境信息的包装材料或物品。

　　在众多对智能包装的定义中，第二种较为全面、广泛，为现今多数学者、机构沿用。本文对于智能包装的定义也以此为准。

　　智能化时代背景下，数字化信息技术与制造业深度融合，正在加速包装产业“智造”升级，增加了诸如多频RFID智能识别，人机物信息实时数据采集，数字化车间设别互联互通，机械手、输送线、提升机等设备无缝对接，AGV智慧小车来回接驳，智能物流路径效率最优位置，移动终端实时掌控等多项技术。与传统包装相比，智能包装在保留了基本包装功能基础上，还能够人物感知、监控、定位、记录产品的相关信息，实现与使用者高效便捷的交流、沟通互动，从而达到提升产品销售的目的。同时由于其中涵盖了防伪、溯源、鉴真、保鲜、电子标签等多项技术应用，所以对于产品的跟踪、监控都可以完全起到实时反馈。对于企业，可以有效地解决产品库存问题和生产周期管理问题，实现有效生产。

　　实施智能包装面临的挑战

　　企业对个性化需求不遗余力的场景挖掘与需求满足，为包装行业带来了新的机遇和挑战，多品种、小批量、定制化的包装方式成为市场的主流。为此，包装设备生产企业需要加快产品的升级创新，以满足用户柔性化、多样化的生产要求，提升企业的市场竞争力。

　　某企业专业为全球乳品、保健品、药品行业的客户提供包装系统的全自动解决方案。面对用户更加个性化、定制化的包装需求，该企业希望与全球领先企业合作，通过引入先进的自动化、数字化和智能化技术，全力打造智能化、柔性化的包装系统解决方案，在效率、灵活性、质量和能效等方面获得新的提升。

　　该企业生产的多列条形螺杆充填包装机适用于计量/充填微粉型及流动性很差的粉末状物料如奶粉、咖啡、巧克力粉、谷物、绿茶粉、药品、保健食品等。通常情况下，条形螺杆充填包装机为多列，在每个循环中产生相应列数的产品。

　　在传统包装系统解决方案中，一次包装和二次包装之间的输送环节一般只需要完成物料的传送，对不同规格的整理，需要调整机械结构，甚至于修改控制程序，过程比较复杂。面对因个性化包装带来的种种需求难题，该企业希望引入新的智能分包系统，以解决传统系统传输效率低、柔性差、机械振动和噪声大、安装维护要求高、占地面积大等缺陷。

　　智能包装产线应用

　　根据该企业包装系统的特点和工艺要求，罗克韦尔自动化为其量身定制了ICT 智能分包系统。该系统是连接条形螺杆充填包装机和装盒机的中间设备，可以灵活地根据装盒规格调整产品数量。

　　ICT 智能分包系统采用磁悬浮轨道和小车技术，通过小车运动的灵活组合，实现不同产品装盒数的组合，具有操作简便、灵活性高、占地面积小、能耗低等特点。该系统可将上游固定的产品生产数和下游不同规格的产品装盒数高效地连接起来，小车最高速度可达到2米/秒，是速度与柔性生产的完美结合。通过ICT 智能分包系统，该企业的包装系统仅需在人机界面上简单修改参数设置，即可灵活地改变产品规格。

　　该ICT 智能分包系统基于MIMO全柔性生产应用模板。 MIMO是罗克韦尔自动化针对包装行业特点开发的全柔性制造方案，可以帮助客户大大降低设备开发调试难度，缩短设备上市时间。MIMO将应用的布局做了不同功能区域的划分，用户只需要设置上料位置、下料位置以及下料数目，即可自主生产；切换生产规格时，只需切换配方即可实现一键换产，耗时非常短，而且下料的数目完全根据用户的需求来设定，没有限制。在智能制造范畴内，这样的生产模式完成了自组织生产能力的打造，真正地实现了全柔性生产。

　　通过ICT智能分包系统的应用和部署，该企业的包装系统成功实现了灵活换产，达到了柔性生产的要求，其产出最高时速可达到60车/分钟，同时可以灵活改变产品规格，减少了大量换产时间，降低了停机时间和维护成本，加快了产品上市。

　　此外，通过运用磁悬浮技术，ICT 智能分包系统降低了传统输送系统的噪声和能耗，且占地面积小，运行中不会产生传统产线机械结构的磨损，大大降低了整体拥有成本，有效提升产线的安全和能效水平。