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先進包裝機械方案商專訪-虹興機械與貝加萊
 

【作者: 王景新】   2018年07月11日 星期三

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有別於其他應用規格較統一的自動化生產設備,包裝設備所要處理的物件樣式非常的多元且廣泛,不僅物件的造型千奇百怪,所面對的材料也十分廣泛,包含紙張、塑膠到金屬等,因此,具備高度客製化能力,以及先進的設備整合技術,是領先包裝機械設備所不可或缺,本篇報導即專訪兩家優秀的包裝機械設備方案供應商:虹興機械、貝加萊。透過他們的實務經驗與產品方案,一窺目前包裝設備的發展趨勢與應用關鍵。


虹興機械迎頭趕上少量多樣趨勢 以技術高度取勝


圖1 : 包裝機械主要應用於食品、生鮮冷凍、醫療化學、塑膠及其它。(攝影/王景新)
圖1 : 包裝機械主要應用於食品、生鮮冷凍、醫療化學、塑膠及其它。(攝影/王景新)

光是今年,虹興機械除了參加「台北國際烘焙暨設備展」,還參展「新加坡亞洲食品暨酒店設備展」,更遠征南非參加「東非包裝工業展」,足見這間1993年成立至今的台灣本土包裝機械廠十分國際化,而且永遠站在浪頭上,與時俱進致力於高速自動化包裝機的開發及工業4.0整廠自動化設備的規劃。


「現在包裝機械都是以自動化和工業4.0為主。」虹興機械業務專員魏紹凱說,生技、醫療、醫材兩三年前的訂單比較少,現在隨著生醫概念抬頭,「我們去年有去印度展示膠囊包裝機。」連傳統產業都可感受,可說雨露均霑。生醫之外,食品業對包裝機械的相關閾值要求也愈來愈高,「像是知名品牌的乾麵就要求醬料要殺菌。」無人化、自動化、無汙染,這三大趨勢是新一代包裝機械必須具備的特點。


魏紹凱分析,食品業者對包裝機械品質的要求,所以他們每次都拿到很厚的URS(user requirement specification,使用者規範),舉凡:材質證明書,通過什麼安全規範等逐一羅列,「曾經因為機台塑料而申請SGS認證,因為歐洲、美國、日本相關食安法令不一而足,食品接觸的地方,就要合乎該國法令規範。」


因應客戶少量多樣的要求 從困境中找到切入點


圖2 : 虹興包裝產品相當多元,激發學童創意的黏土也是其一。(攝影/王景新)
圖2 : 虹興包裝產品相當多元,激發學童創意的黏土也是其一。(攝影/王景新)

談到競爭優勢,虹興自動化經驗豐富,因應客戶少量多樣的要求,從困境中找到切入點。魏紹凱介紹,包裝機械主要應用於食品、生鮮冷凍、醫療化學、塑膠及其它,這四大類又依據類別及產品,擁有不同的特性。因此事先規劃首重考量產品特性,例如:有些產品比較黏、有些比較輕等差異,「每一台都稱得上是客機。」


魏紹文、魏紹凱迫不及待地分享虹興在少量多樣趨勢的重大合作案,礙於保密協定只能點到為止。「客戶的產品是即時生產,而且每個批次都不一樣。」包裝時將按照批次、數量,最後外包裝印上客戶收件地址,送至府上,全部可透過雲端作業完成,是一次成功的縱向整合。



圖3 : 魏紹文(左)、魏紹凱是虹興重要的業務人才,同時也是兄弟檔。(攝影/王景新)
圖3 : 魏紹文(左)、魏紹凱是虹興重要的業務人才,同時也是兄弟檔。(攝影/王景新)

虹興還可以把客戶提供所需包裝的樣品,其原產地到台灣之間天氣、物流等所可能造成的影響,通盤考量。虹興機械國外業務部專員魏紹文舉例,某食品在緬甸產製時可能是軟的,但是寄至台灣後,由於溫度、濕度,加之運送過程的時間,「到我們手上就變硬了。」如何火眼金睛般看穿這一軟一硬之間的不同,並預作規劃、保留彈性,使得自動進料比較順,全仰賴經驗。


魏紹文補充,虹興在緬甸、泰國、越南、印尼等東南亞各國都有在地代理商可提供完善的裝機、維護等售後服務,「如果從台灣派技師,時間、成本都過高。」對客戶而言更有保障。


「自動化加檢測協同作業是另一包裝機械趨勢。」現階段,魏紹文認為虹興在藥品包裝機械上,有獨到的技術高度。藥品比起食品更加不能出錯,畢竟食品包錯還不至於影響生命。他指出,包裝藥品之外,還有說明書、容器,上面都印有編號、條碼等資訊,包裝前先經感測器進行視覺檢測,確保說明書、藥品、編號條碼一致,才不會造成重大健康風險。


同時,虹興HP-350AR自動包裝整列系統,尚可減少人力成本,避免人為汙染。魏紹凱說,多段整列輸送帶提供高速及高靈活性全自動包裝線,每段皮帶速度都是獨立控制,大幅增加包裝的速度及效率。多段整列輸送帶的速度跟包裝機本體同步運作,透過伺服馬達操控;自動進料系統是用在擁有規則曲線外型的產品的高速包裝,如餅乾、巧克力和巧克力棒等等。


虹興機械創建於1992年,從事橫式高速包裝機、裝盒機和糖果專用包裝機的設計、研發、生產及銷售事業,在近幾年,將專業範圍擴展至整廠系統的規劃、設計與生產。虹興的機台應用於食品、化學產品、化妝品、藥品、五金零件、出版品及家用產品的包裝,機台銷售至世界各地。並引進ISO國際質量管理體系;獲得ISO國際認證及由德國TUV Rhineland的國際CE安全認證。


貝加萊軟硬體整合 深耕包裝機械領域

包裝機械在各個機械製造領域中是屬於靈活性較高的一類,像是在超市看到琳瑯滿目的商品一樣,種類極其繁多。此外,消費市場競爭非常激烈,如何降低生產成本也是產業顯學,這使得生產製造企業對上游的機械製造商提出了新的需求。



圖4 : 感測器在包裝機械扮演關鍵角色。(攝影/王景新)
圖4 : 感測器在包裝機械扮演關鍵角色。(攝影/王景新)

貝加萊工業自動化公司台灣辦事處經理陳鵬宇指出,不斷變化的個性化需求,正對應著少量多樣化趨勢。


「你會注意到可口可樂的標籤變得更為個性化──這就是包裝機械所要面臨的挑戰。」陳鵬宇說道。


陳鵬宇特別指出五項包裝產業的需求,包括:包裝機械要能夠適應規格尺寸的變化,並能在線靈活調整;品質、材料消耗方面持續改善的能力;機器工藝封裝以保護廠商知識產權;開放互聯能力,對豐富的總線支持,以及OMAC/PackML;滿足FDA/Gamp認證的合規要求,意即電子簽名與審計追蹤。



圖5 : 陳騰宇現為貝加萊工業自動化公司台灣辦事處經理。(攝影/王景新)
圖5 : 陳騰宇現為貝加萊工業自動化公司台灣辦事處經理。(攝影/王景新)

陳鵬宇分析,生產個性化導致機械需要客製化,而個性化本身會帶來巨大的成本。「意味著每台機器都需要不同的機械結構,並且在電氣控制上也需要變化,如溫度採樣通道的不同、機器的流程不同(如吹灌旋一體,也有獨立的機器運行),這些變化導致為機器開發新的程序以及調試變得困難。」


模塊化mapp技術 提高生產效率

為了解決這一問題,在軟體方面可以通過軟體工程的軟體複用(Software Reuse)和組件技術(Component Technology)來解決,貝加萊很早預測到這一挑戰進而佈局自己的mapp技術──模塊化應用,通過對共性的模塊如張力控制、溫度控制、色標檢測、審計追蹤、能源監測、OEE等進行了標準封裝,通過mapp機器製造商開發機器的軟體應用效率可以提高67%。


再者,為了提高效率,必須降低生產中不必要環節,例如搬運、上下料等,這樣會讓機器人、機械手介入。為了提高效率而將原本不同機器單元整合成一個連續自動化產線,這使得來自不同廠商的設備集成出現通信互聯障礙。貝加萊控制系統提供對各種主流現場總線的支持(Profinet、CANopen、Ethernet/IP等),以及自主的POWERLINK實時以太網技術,包括對語義互操作層面的OPC UA規範的支持,這使得貝加萊的控制系統所開發的機器完全可以輕鬆的與第三方設備,以及在垂直方向的MES/ERP所集成。



圖6 : 為產線提供OEE監測等功能的OrangeBOX(source:貝加萊)
圖6 : 為產線提供OEE監測等功能的OrangeBOX(source:貝加萊)

陳鵬宇強調,當機器變得更為靈活的時候,如何快速的開發機器,這就需要非常強的正向設計支撐,建模仿真技術為機器的創新研發提供了基礎。機械製造商可以以低成本進行系統的驗證與測試,並可以為複用對工藝軟體進行虛擬仿真,還可以實現虛擬調試等功能,這些都會降低研發成本,縮短研發週期,並且,讓企業的知識可以重用。貝加萊集成開發平台Automation Studio可以與MATLAB/Simulink、MapleSim等建模仿真軟體有著開放的接口,通過仿真所優化的控制策略可以直接在Automation Studio中導入並下載到PLC,直接實現硬體在環測試──即Hardware In the Loop。


食品工業也像製藥工業一樣將會有更多合乎規範要求,受FDA、CFDA等規範的越來越嚴格,機器製造商必須確保他們的機器所提供的參數變更、配方、生產過程的全程監控,並且對生產過程的數據形成不可篡改經過電子簽名認證的電子數據,以便質量追溯,這與食品安全緊密相關。貝加萊系統中有專門針對FDA Gamp認證所需的電子簽名、審計追蹤模塊,可以讓食品企業通過認證。


此外,貝加萊硬體產品包括Power Panel、Panel PC、X67的I/O、ACOPOSmotor等產品均滿足食品行業對於潔淨環境的需求,包括IP69K的HMI,以及分佈式安裝的ACOPOSmulti 65系列共直流母線伺服驅動系統。貝加萊在食品飲料工業具有最大的影響力,幾乎大部分全球最知名的OEM製造商都採用了來自貝加萊的控制系統,這些包括KRONES、Sidel、Kosme、SACMI、OCME等,因為貝加萊可以為他們提供「個性化」產品。提供定制化的HMI,甚至專用的I/O,例如:色標檢測的模塊、稱重模塊、閥島控制器等,包括reACTION技術,是種用於處理1微秒任務的專用高速模塊。


未來,貝加萊將大力發展柔性電驅輸送系統,將機器與電氣完美融合,這項技術首先應用在飲料灌裝領域,有效降低產線佔地面積。包括SuperTrak和ACOPOStrak二系列柔性電驅輸送系統已投入使用,SuperTrak解決生產節拍配合,可以設計為環形加工,而ACOPOStrak則可規劃為具有匯流、分道的產線輸送系統。


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