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先进包装机械方案商专访━虹兴机械与贝加莱
 

【作者: 王景新】2018年07月11日 星期三

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有别於其他应用规格较统一的自动化生产设备,包装设备所要处理的物件样式非常的多元且广泛,不仅物件的造型千奇百怪,所面对的材料也十分广泛,包含纸张、塑胶到金属等,因此,具备高度客制化能力,以及先进的设备整合技术,是领先包装机械设备所不可或缺,本篇报导即专访两家优秀的包装机械设备方案供应商:虹兴机械、贝加莱。透过他们的实务经验与产品方案,一窥目前包装设备的发展趋势与应用关键。


虹兴机械迎头赶上少量多样趋势 以技术高度取胜


图1 : 包装机械主要应用於食品、生鲜冷冻、医疗化学、塑胶及其它。(摄影/王景新)
图1 : 包装机械主要应用於食品、生鲜冷冻、医疗化学、塑胶及其它。(摄影/王景新)

光是今年,虹兴机械除了叁加「台北国际烘焙暨设备展」,还叁展「新加坡亚洲食品暨酒店设备展」,更远征南非叁加「东非包装工业展」,足见这间1993年成立至今的台湾本土包装机械厂十分国际化,而且永远站在浪头上,与时俱进致力於高速自动化包装机的开发及工业4.0整厂自动化设备的规划。


「现在包装机械都是以自动化和工业4.0为主。」虹兴机械业务专员魏绍凯说,生技、医疗、医材两三年前的订单比较少,现在随着生医概念抬头,「我们去年有去印度展示胶囊包装机。」连传统产业都可感受,可说雨露均沾。生医之外,食品业对包装机械的相关??值要求也愈来愈高,「像是知名品牌的乾面就要求酱料要杀菌。」无人化、自动化、无污染,这三大趋势是新一代包装机械必须具备的特点。


魏绍凯分析,食品业者对包装机械品质的要求,所以他们每次都拿到很厚的URS(user requirement specification,使用者规范),举凡:材质证明书,通过什麽安全规范等逐一罗列,「曾经因为机台塑料而申请SGS认证,因为欧洲、美国、日本相关食安法令不一而足,食品接触的地方,就要合??该国法令规范。」


因应客户少量多样的要求 从困境中找到切入点


图2 : 虹兴包装产品相当多元,激发学童创意的黏土也是其一。(摄影/王景新)
图2 : 虹兴包装产品相当多元,激发学童创意的黏土也是其一。(摄影/王景新)

谈到竞争优势,虹兴自动化经验丰富,因应客户少量多样的要求,从困境中找到切入点。魏绍凯介绍,包装机械主要应用於食品、生鲜冷冻、医疗化学、塑胶及其它,这四大类又依据类别及产品,拥有不同的特性。因此事先规划首重考量产品特性,例如:有些产品比较黏、有些比较轻等差异,「每一台都称得上是客机。」


魏绍文、魏绍凯迫不及待地分享虹兴在少量多样趋势的重大合作案,碍於保密协定只能点到为止。「客户的产品是即时生产,而且每个批次都不一样。」包装时将按照批次、数量,最後外包装印上客户收件地址,送至府上,全部可透过云端作业完成,是一次成功的纵向整合。



图3 : 魏绍文(左)、魏绍凯是虹兴重要的业务人才,同时也是兄弟档。(摄影/王景新)
图3 : 魏绍文(左)、魏绍凯是虹兴重要的业务人才,同时也是兄弟档。(摄影/王景新)

虹兴还可以把客户提供所需包装的样品,其原产地到台湾之间天气、物流等所可能造成的影响,通盘考量。虹兴机械国外业务部专员魏绍文举例,某食品在缅甸产制时可能是软的,但是寄至台湾後,由於温度、湿度,加之运送过程的时间,「到我们手上就变硬了。」如何火眼金睛般看穿这一软一硬之间的不同,并预作规划、保留弹性,使得自动进料比较顺,全仰赖经验。


魏绍文补充,虹兴在缅甸、泰国、越南、印尼等东南亚各国都有在地代理商可提供完善的装机、维护等售後服务,「如果从台湾派技师,时间、成本都过高。」对客户而言更有保障。


「自动化加检测协同作业是另一包装机械趋势。」现阶段,魏绍文认为虹兴在药品包装机械上,有独到的技术高度。药品比起食品更加不能出错,毕竟食品包错还不至於影响生命。他指出,包装药品之外,还有说明书、容器,上面都印有编号、条码等资讯,包装前先经感测器进行视觉检测,确保说明书、药品、编号条码一致,才不会造成重大健康风险。


同时,虹兴HP-350AR自动包装整列系统,尚可减少人力成本,避免人为污染。魏绍凯说,多段整列输送带提供高速及高灵活性全自动包装线,每段皮带速度都是独立控制,大幅增加包装的速度及效率。多段整列输送带的速度跟包装机本体同步运作,透过伺服马达操控;自动进料系统是用在拥有规则曲线外型的产品的高速包装,如饼乾、巧克力和巧克力棒等等。


虹兴机械创建於1992年,从事横式高速包装机、装盒机和糖果专用包装机的设计、研发、生产及销售事业,在近几年,将专业范围扩展至整厂系统的规划、设计与生产。虹兴的机台应用於食品、化学产品、化妆品、药品、五金零件、出版品及家用产品的包装,机台销售至世界各地。并引进ISO国际质量管理体系;获得ISO国际认证及由德国TUV Rhineland的国际CE安全认证。


贝加莱软硬体整合 深耕包装机械领域

包装机械在各个机械制造领域中是属於灵活性较高的一类,像是在超市看到琳琅满目的商品一样,种类极其繁多。此外,消费市场竞争非常激烈,如何降低生产成本也是产业显学,这使得生产制造企业对上游的机械制造商提出了新的需求。



图4 : 感测器在包装机械扮演关键角色。(摄影/王景新)
图4 : 感测器在包装机械扮演关键角色。(摄影/王景新)

贝加莱工业自动化公司台湾办事处经理陈鹏宇指出,不断变化的个性化需求,正对应着少量多样化趋势。


「你会注意到可囗可乐的标签变得更为个性化━━这就是包装机械所要面临的挑战。」陈鹏宇说道。


陈鹏宇特别指出五项包装产业的需求,包括:包装机械要能够适应规格尺寸的变化,并能在线灵活调整;品质、材料消耗方面持续改善的能力;机器工艺封装以保护厂商知识产权;开放互联能力,对丰富的总线支持,以及OMAC/PackML;满足FDA/Gamp认证的合规要求,意即电子签名与审计追踪。



图5 : 陈腾宇现为贝加莱工业自动化公司台湾办事处经理。(摄影/王景新)
图5 : 陈腾宇现为贝加莱工业自动化公司台湾办事处经理。(摄影/王景新)

陈鹏宇分析,生产个性化导致机械需要客制化,而个性化本身会带来巨大的成本。「意味着每台机器都需要不同的机械结构,并且在电气控制上也需要变化,如温度采样通道的不同、机器的流程不同(如吹灌旋一体,也有独立的机器运行),这些变化导致为机器开发新的程序以及调试变得困难。」


模块化mapp技术 提高生产效率

为了解决这一问题,在软体方面可以通过软体工程的软体复用(Software Reuse)和组件技术(Component Technology)来解决,贝加莱很早预测到这一挑战进而布局自己的mapp技术━━模块化应用,通过对共性的模块如张力控制、温度控制、色标检测、审计追踪、能源监测、OEE等进行了标准封装,通过mapp机器制造商开发机器的软体应用效率可以提高67%。


再者,为了提高效率,必须降低生产中不必要环节,例如搬运、上下料等,这样会让机器人、机械手介入。为了提高效率而将原本不同机器单元整合成一个连续自动化产线,这使得来自不同厂商的设备集成出现通信互联障碍。贝加莱控制系统提供对各种主流现场总线的支持(Profinet、CANopen、Ethernet/IP等),以及自主的POWERLINK实时以太网技术,包括对语义互操作层面的OPC UA规范的支持,这使得贝加莱的控制系统所开发的机器完全可以轻松的与第三方设备,以及在垂直方向的MES/ERP所集成。



图6 : 为产线提供OEE监测等功能的OrangeBOX(source:贝加莱)
图6 : 为产线提供OEE监测等功能的OrangeBOX(source:贝加莱)

陈鹏宇强调,当机器变得更为灵活的时候,如何快速的开发机器,这就需要非常强的正向设计支撑,建模仿真技术为机器的创新研发提供了基础。机械制造商可以以低成本进行系统的验证与测试,并可以为复用对工艺软体进行虚拟仿真,还可以实现虚拟调试等功能,这些都会降低研发成本,缩短研发周期,并且,让企业的知识可以重用。贝加莱集成开发平台Automation Studio可以与MATLAB/Simulink、MapleSim等建模仿真软体有着开放的接囗,通过仿真所优化的控制策略可以直接在Automation Studio中导入并下载到PLC,直接实现硬体在环测试━━即Hardware In the Loop。


食品工业也像制药工业一样将会有更多合??规范要求,受FDA、CFDA等规范的越来越严格,机器制造商必须确保他们的机器所提供的叁数变更、配方、生产过程的全程监控,并且对生产过程的数据形成不可篡改经过电子签名认证的电子数据,以便质量追溯,这与食品安全紧密相关。贝加莱系统中有专门针对FDA Gamp认证所需的电子签名、审计追踪模块,可以让食品企业通过认证。


此外,贝加莱硬体产品包括Power Panel、Panel PC、X67的I/O、ACOPOSmotor等产品均满足食品行业对於洁净环境的需求,包括IP69K的HMI,以及分布式安装的ACOPOSmulti 65系列共直流母线伺服驱动系统。贝加莱在食品饮料工业具有最大的影响力,几??大部分全球最知名的OEM制造商都采用了来自贝加莱的控制系统,这些包括KRONES、Sidel、Kosme、SACMI、OCME等,因为贝加莱可以为他们提供「个性化」产品。提供定制化的HMI,甚至专用的I/O,例如:色标检测的模块、称重模块、阀岛控制器等,包括reACTION技术,是种用於处理1微秒任务的专用高速模块。


未来,贝加莱将大力发展柔性电驱输送系统,将机器与电气完美融合,这项技术首先应用在饮料灌装领域,有效降低产线占地面积。包括SuperTrak和ACOPOStrak二系列柔性电驱输送系统已投入使用,SuperTrak解决生产节拍配合,可以设计为环形加工,而ACOPOStrak则可规划为具有汇流、分道的产线输送系统。


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