趙建東　李學(xué)忠

摘 要：我國包裝機(jī)械行業(yè)的起步相對發(fā)達(dá)國家較晚，在20世紀(jì)70年代的時(shí)候才開始這方面的探索。但是我國包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展較快，取得了令人矚目的成就。該文從我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀入手，首先分析了發(fā)達(dá)國家包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，然后研究了包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法，為包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法研究提供了可參考的意見。

關(guān)鍵詞：包裝機(jī)械 設(shè)計(jì)方法 改進(jìn)

中圖分類號：TB486 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0090-03

包裝機(jī)械是機(jī)械設(shè)備的一種，它符合機(jī)械設(shè)備的各種特性，但是因?yàn)榘b機(jī)械的特殊性，它比一般性的機(jī)械又多了延伸的意義。我國包裝機(jī)械在經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展后，技術(shù)手段正在走向成熟。然而，因?yàn)槲覈圃斓陌b機(jī)械的穩(wěn)定性和可靠性等問題，在國際上廣為詬病。因此，必須改變這種現(xiàn)狀，從包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)入手，優(yōu)化整個包裝機(jī)械的行業(yè)，以此來促進(jìn)我國包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1 我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

1.1 我國包裝機(jī)械的創(chuàng)新

當(dāng)前，我國包裝機(jī)械的改進(jìn)和設(shè)計(jì)能力不足，即創(chuàng)新能力無法滿足時(shí)代的需求。所以，我國包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)大多是模仿國外的同類型機(jī)器，然后根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際情況做一定程度的改動。我國包裝機(jī)械的改進(jìn)和設(shè)計(jì)能力不足的原因主要有以下幾種。

（1）我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)不高。我國包裝機(jī)械的起步較晚，雖然發(fā)展得較快，但是并沒有掌握真正頂端的科技。設(shè)計(jì)人員應(yīng)用的設(shè)計(jì)理論和參考的設(shè)計(jì)規(guī)范比較陳舊，滿足不了包裝機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新的需求。

（2）科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)結(jié)合不夠緊密。我國關(guān)于包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的研究并不少，但很少能夠應(yīng)用在實(shí)際的生產(chǎn)中。因此，我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)研究無法及時(shí)地在生產(chǎn)中實(shí)踐，驗(yàn)證其可行性。

（3）資源配置不合理。我國對包裝機(jī)械的宏觀調(diào)控?zé)o法和包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的速度相匹配，這導(dǎo)致了資源配置的不合理，阻礙包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1.2 我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的方法

在我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的行業(yè)中，仍然沿用著較為陳舊的方法。具體表現(xiàn)為以下幾種。

（1）模型模仿性質(zhì)高。我國包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)，往往是根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)書的特征，尋找同類型的樣機(jī)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)自己的包裝機(jī)械。整個設(shè)計(jì)中創(chuàng)新的程度較低，參數(shù)模仿的痕跡很明顯。

（2）性能指標(biāo)不夠自主。我國包裝機(jī)械在確定設(shè)計(jì)任務(wù)后，機(jī)械設(shè)備的技能指標(biāo)和技術(shù)性能的數(shù)據(jù)在很大程度上是仿造樣機(jī)的參數(shù)。因此，設(shè)計(jì)的包裝機(jī)械性能和樣機(jī)相比無太多進(jìn)步之處。

（3）繪制圖紙。在完成性能指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定后，我國的包裝機(jī)械就開始進(jìn)行工作原理圖的繪制和傳動系統(tǒng)圖的繪制。這個過程符合機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)流程，而且這方面的技術(shù)我國和發(fā)達(dá)國家并沒有太大的差距。

（4）其他設(shè)計(jì)。機(jī)械的設(shè)計(jì)是一個整體的工程，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要統(tǒng)籌整個機(jī)械的工作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)到每一個零件。所以，在繪制完傳動系統(tǒng)的圖紙和工作原理的圖紙后，需要進(jìn)行關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)。然后，設(shè)計(jì)整個機(jī)械的工程圖和裝配圖，最后校核強(qiáng)度和剛度，確定施工圖。

我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)還停留在較為陳舊的模式上，缺乏必要的創(chuàng)新和高新技術(shù)手段的應(yīng)用，這是包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的最大阻礙?；诖?，必須加快自身改革的步伐，參考國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身的實(shí)際情況創(chuàng)新的應(yīng)用，這樣才可以給我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的動力。

2 發(fā)達(dá)國家包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的大國有美國、德國和日本等，它們的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)較為成熟，也經(jīng)過了較長時(shí)間的發(fā)展，所以產(chǎn)品的性能要優(yōu)于我國。它們的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都是以市場為基礎(chǔ)，在充分地了解市場需求后，進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)。正因?yàn)槿绱?，它們的包裝機(jī)械有很強(qiáng)的創(chuàng)新性和技術(shù)性，也符合市場的需求。美國、日本和德國等在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)領(lǐng)域領(lǐng)先的國家，它們在發(fā)展中有以下主要思路。

（1）注重自動化程度。自動化是指降低人在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中的作用，加大機(jī)械自動化的程度。這是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢，而且自動化的生產(chǎn)還可以利用機(jī)械手完成較為復(fù)雜的操作，讓生產(chǎn)的包裝機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量更高。再者，自動化的生產(chǎn)對提高產(chǎn)品的柔性也有一定作用，可以使產(chǎn)品滿足更多的需求。

（2）控制生產(chǎn)成本，著眼于客戶的需求。以德國的機(jī)械為例，其生產(chǎn)的包裝機(jī)械可以顯著提升產(chǎn)品的產(chǎn)出速率，可靠性也有極強(qiáng)的保證。這就降低了客戶生產(chǎn)的成本，使客戶的需求得到了滿足。

（3）采用模塊化的設(shè)計(jì)。模塊需要根據(jù)種類做出劃分，以方便客戶的選擇。通過這種設(shè)計(jì)，用戶可以選擇模塊的組合來決定產(chǎn)品的性能，以此來應(yīng)對市場的快速變化。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)也減緩了包裝機(jī)械更新?lián)Q代的速度，用類似半智能化的設(shè)計(jì)手段來促進(jìn)包裝機(jī)械的發(fā)展。

（4）產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械的一體化。包裝機(jī)械是整個生產(chǎn)機(jī)械的一部分，以往的分體制使機(jī)械間的配合常出現(xiàn)問題，一體化的機(jī)械設(shè)備很好地解決了這一問題，推動了包裝機(jī)械的發(fā)展。

（5）注重計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展給機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的改革提供了技術(shù)支持，各種繪圖軟件和仿真技術(shù)共同推動了機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。特別是方針技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的應(yīng)用，縮短了設(shè)計(jì)的周期，降低了技術(shù)開發(fā)的成本，加快了產(chǎn)品發(fā)展的速度。

（6）高新技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用。國外的包裝機(jī)械注重新科技的機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。以包裝機(jī)械為例，他們將尖端的計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)計(jì)理論大膽地應(yīng)用在包裝機(jī)械中，然后在不斷的實(shí)踐中改進(jìn)應(yīng)用的方法，最終實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步。

3 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法

根據(jù)上述的分析可以得出，我國包裝機(jī)械存在設(shè)計(jì)創(chuàng)新不足和設(shè)計(jì)方法不夠優(yōu)化的問題。所以，我們需要改進(jìn)設(shè)計(jì)的方法，加入我國特色的元素，用技術(shù)推動包裝機(jī)械的發(fā)展。以此來滿足市場發(fā)展的需求，促進(jìn)我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

3.1 從客戶需求入手改進(jìn)包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)

市場的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步給包裝機(jī)械的客戶提供了更多的考慮空間，所以他們的需求也發(fā)生了一定的變化。首先，他們要求提高包裝機(jī)械生產(chǎn)的效率。生產(chǎn)效率是成本的保障，提高生產(chǎn)的效率就提高了自身的市場競爭力。其次，客戶還追求包裝機(jī)械和生產(chǎn)機(jī)械的一體化，要求生產(chǎn)商改變生產(chǎn)的思路和方向。再者，客戶還追求包裝機(jī)械的柔性，要求其能適應(yīng)多種系統(tǒng)的工作和滿足產(chǎn)品變化的需求。除了上述的三點(diǎn)之外，客戶對包裝機(jī)械新的需求還體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)上。

（1）售后要求。機(jī)械設(shè)備由于運(yùn)作時(shí)間和運(yùn)作環(huán)境的原因，會出現(xiàn)各種問題，影響正常生產(chǎn)。所以，維修的及時(shí)性就體現(xiàn)著設(shè)備生產(chǎn)生的競爭力。就以目前的情況而言，遠(yuǎn)程診斷是最常用的一種方式，生廠商通過遠(yuǎn)程的視頻和數(shù)據(jù)接受判斷設(shè)備的問題，然后指出維修的措施或者派出專門的維修人員進(jìn)行設(shè)備故障的排除。對于一些大型的包裝機(jī)械設(shè)備和較為先進(jìn)的包裝機(jī)械，我國的售后服務(wù)多以派出維修人員為主，因?yàn)楝F(xiàn)場情況的復(fù)雜和機(jī)械的運(yùn)行參數(shù)傳輸不準(zhǔn)確等問題，一直無法較好地處理售后服務(wù)。基于此，可以加強(qiáng)傳感器在包裝機(jī)械中的應(yīng)用，讓生產(chǎn)企業(yè)可以更好的了解設(shè)備運(yùn)行中的各種參數(shù)，不僅可以保護(hù)自身的技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的目的，方便售后的維修。

（2）包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)對環(huán)境的影響要小。當(dāng)前發(fā)展的是可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)，要求機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的污染物較少，產(chǎn)生的噪聲也要小，這就對包裝機(jī)械內(nèi)含的科技提出了更高的要求。但是當(dāng)前我國的包裝機(jī)械在這方面做得還不夠好，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的包裝機(jī)械還是以追求利益和生產(chǎn)為主，忽視了機(jī)械設(shè)備附屬的價(jià)值。

（3）設(shè)備購買的成本盡可能少。包裝機(jī)械設(shè)備的競爭力在某種程度體現(xiàn)在價(jià)格上，客戶想用最低的價(jià)格購買性價(jià)比最高的產(chǎn)品。這種性價(jià)比更多體現(xiàn)在包裝機(jī)械設(shè)備的科技內(nèi)涵上，包含的科技越高端，其本身的附屬價(jià)值就越高，同等資源消耗，可以用更快的速度和更高的質(zhì)量產(chǎn)出更好的商品。

基于上述的幾點(diǎn)客戶需求，我國的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)可以從這些方面入手，改進(jìn)設(shè)計(jì)的方法和思路，以此來滿足市場的需求，完善自身的發(fā)展。

3.2 采用模塊化設(shè)計(jì)的思路

模塊化設(shè)計(jì)是一種統(tǒng)籌整體和局部的方法，對于包裝機(jī)械設(shè)備性能的優(yōu)化有著很大的作用。首先，模塊化設(shè)計(jì)及可以簡化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)過程。包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的過程，需要從多個需求入手，然后分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能，最后綜合機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和指標(biāo)，完成包裝機(jī)械的整個設(shè)計(jì)。但是模塊化的設(shè)計(jì)卻可以極大程度地簡化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)過程，原本的模塊是固定的，只要根據(jù)功能需求選擇相應(yīng)的模塊，然后綜合在一起，就可以基本完成整個設(shè)計(jì)。其次，模塊化設(shè)計(jì)的包裝機(jī)械產(chǎn)品柔性程度高。模塊設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)不同，它可以獨(dú)立存在，隨時(shí)將最新的技術(shù)應(yīng)用在自身。因此，模塊化設(shè)計(jì)的更新?lián)Q代是極快的。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)商可以通過模塊設(shè)計(jì)來替代原本的產(chǎn)品功能，可以符合多種需求，有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)柔性。再者，模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)包裝機(jī)械的成本較低。模塊化的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)和制造的過程中都可以通過選用相應(yīng)的模塊來完成，再加上設(shè)計(jì)的柔性較高，可以實(shí)現(xiàn)小批量的生產(chǎn)，降低了包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)制造成本。

模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)還有便于維修和成本較低。機(jī)械產(chǎn)品存在問題之一就是維修和保養(yǎng)困難，有時(shí)機(jī)械設(shè)備的維修和保養(yǎng)花銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)備本身的價(jià)值。包裝機(jī)械也是如此，面對著維修困難的局面。模塊化設(shè)計(jì)很好地解決了這個問題，使不同模塊可以獨(dú)立地存在，在維修時(shí)只需要選擇相應(yīng)的模塊就可以，方便了維修的過程。模塊化的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)和制造的過程中都可以通過選用相應(yīng)的模塊來完成，再加上設(shè)計(jì)的柔性較高，可以實(shí)現(xiàn)小批量的生產(chǎn)，降低了包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)制造成本。

當(dāng)前的機(jī)械已經(jīng)向著自動化和智能化的方向發(fā)展，需要滿足多種需求。所以，包裝機(jī)械可以利用模塊化設(shè)計(jì)來優(yōu)化整個包裝機(jī)械的性能，盡快追趕發(fā)達(dá)國家的腳步，完善自身的發(fā)展，進(jìn)而優(yōu)化整個包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的行業(yè)。

3.3 綠色設(shè)計(jì)和虛擬設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否成功在很大程度上取決于它能否迎合整個市場的需求和社會發(fā)展的法向。當(dāng)前社會高速發(fā)展，也帶來了很多發(fā)展中的問題。所以，人們要求設(shè)計(jì)的人性化和綠色化，即設(shè)計(jì)的產(chǎn)品既能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，又能體現(xiàn)以客戶為本的宗旨。我國是人口大國，人均資源的占有相對發(fā)達(dá)國家較少，必須把設(shè)計(jì)的方向?qū)?zhǔn)廣大的群體，追求產(chǎn)品的性價(jià)比，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。

虛擬設(shè)計(jì)是一種新型的機(jī)械設(shè)計(jì)手段，它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起的，例如計(jì)算機(jī)的輔助繪圖軟件CAD和Solidworks等，它們可以實(shí)現(xiàn)在電腦上的三維繪圖，然后生成相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)。這種方式不僅可以用來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的故障與瑕疵，還可以簡化整個設(shè)計(jì)的過程。最重要的是，這種設(shè)計(jì)方式很方便修改，可以根據(jù)客戶的需求做出各種調(diào)整，直到客戶滿意為止。虛擬設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以它對計(jì)算機(jī)依賴的程度較高。但是這種依賴卻有利于包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，它不僅可以提高設(shè)計(jì)的速度，還可以將設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行模擬，檢驗(yàn)其在特定環(huán)境下的工作狀況。

基于上述的分析，可以得出，虛擬設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)是用現(xiàn)代的科技手段進(jìn)行傳統(tǒng)的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)。這是時(shí)代發(fā)展的趨勢，也給包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)提供了新的發(fā)展方向。但是這種設(shè)計(jì)手段還在逐步的探索和發(fā)展中，技術(shù)層面并沒有真正意義上的成熟。因此，必須加快這方面發(fā)展的腳步，不斷在實(shí)踐中完善技術(shù)的瑕疵，最終使綠色設(shè)計(jì)和虛擬設(shè)計(jì)發(fā)揮自身的優(yōu)勢，促進(jìn)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。

上述幾種包裝機(jī)械設(shè)計(jì)改進(jìn)思路都是有成功的經(jīng)驗(yàn)作為參考的，但是創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用也不容忽視。我國很多大學(xué)都開發(fā)出了軟件對包裝機(jī)械進(jìn)行有限單元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，然而因?yàn)槠髽I(yè)和大學(xué)結(jié)合得不緊密，這些軟件應(yīng)用的程度并不高。因此，我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的行業(yè)可以開展校企合作的形式，加快新技術(shù)的研發(fā)，以便于給我國包裝機(jī)械行業(yè)提供源源不斷的進(jìn)步動力。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的包裝機(jī)械生產(chǎn)的批量較大、成本較高、品種較少，這已經(jīng)適應(yīng)不了市場的需求，必須加快自身改革的腳步。我國是包裝機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的大國，如果不改進(jìn)當(dāng)前的設(shè)計(jì)方法，很難取得長遠(yuǎn)的發(fā)展。所以，我國的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)可以在參考國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加快自身設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，從而加速我國包裝行業(yè)的發(fā)展。

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