1、第十八課 概述自動化生產早期的包裝是預成型紙袋，未加工的罐，和令人懷疑的有尺寸公差的玻璃瓶。運輸容器常常是木箱或者木桶。大部分工廠的設備通過皮帶帶動主軸運轉，如果可能的話，匹配機器速度或者甚至要使一個獨立的機器保持不變的速度，這是很困難的。早期的包裝生產線是勞動密集型的，采用分離的操作裝置，這很正常。在多數情況下，工人在這種常規打包和商標粘貼的工作中變的很敏捷，以至于要儲金來安裝這種不穩定的機器變的沒有了價值。現在，自動化生產是必要的。其它一切方法都不能獲得自動化生產的生產容量和生產穩定性。在一個有成本效益制約的規則下不斷增加產品量是項困難和復雜的工作。項目工程師管理一個工程必須要有管理，生產

2、，維修，和經銷商的支撐。如果這些支撐不是完全綜合的，并且都扮演著積極的角色，那么就會導致工程的延遲，錯誤和高花費。在這樣一個工程中，關鍵的人物應該出現在商品展示會，經銷商，交易宣傳，研討會和相關設備的巡視中。不斷增加產量四種增加產量的方法：·購買先進的設備。·對已存在的設備進行改造。·購買翻新的設備·聘請一個簽約的包裝工程師。影響這個選擇的因素如下：已有的工廠設備：在已有的生產線上，生產一種與已存在的包裝相似的包裝很容易做到，但是一個全新的包裝類型必須要用其它的方法來生產。市場對產品的要求：通過聘請簽約包裝工程師，產量會有的暫時增加。慢慢的，當一條新的生

3、產線建立起來，產量的穩固增長也許會降低。這需要認真分析來決定這條生產線是否能生存足夠長的時間去證明投資的回報。在規定的時間內產品必須被生產出來：對于新的裝置，提前期是值得考慮的。有時，工廠不能因為配送和委托新生產線而等待。升級已有的生產線，購買二手設備，或者聘請簽約工程師都是可以解決的。生產量：通過升級已有的生產設備，輕微的超過原先的生產能力是很有可能的。如果需要生產量的顯著增加，則必須要用其它方法來解決。質量水平：市場的需要是不斷變化的。過時的裝置和工藝也許不能滿足這種需求。裝備工藝：新的材料和制造工藝每年都被提出。修整過時的設備并不是明智的選擇。空間限制:給被提議的生產線建立一個三維模型是

4、很有用的。除了這個自然空間要能放下這個設備外，還要保證操作者有合適的空間保證安全和有效的操控這個設備。這包括人體工程學中的所有位置的設置并擁有足夠大的更改和維修通道。要考慮到輸入材料的缺少和過多，引進的貨墊和包裝的移動或成品的移動。安裝需求:需要什么服務（電，水，空氣，蒸汽，垃圾處理）？地面承載的需求？及其怎樣被移動到它們維修的地方（你需要拆墻嗎）？誰將會安裝機器？新的生產線1. 包裝機械工業和家用品或者汽車不同，包裝機械制造是一個很特殊的行業，它不會制造大量相同的機器。因此，不可能詢問很多生產商，比較價格，然后買一組并且插上插座這么簡單。即使某個公司在一個特定的機械類別方面很專業，產品和包裝

5、卻在一個無限多的材料和形式中出現，例如，活塞式填充機，幾乎所有的交易訂單在包裝產品和客戶需求方面都有些小小的不同。從這些方面講，包裝機械是一個自定義的商業。然而，盡管個人要求是自定的，但是它們也必須符合標準結構和形態，其目的是包裝形式的標準化。這種標準化機械是適合特殊要求或標準包裝需求的。如果你創造出一個非標準的包裝，整個機器就需要被從頭開始設計，花費就會暴漲。例如，制盒機公司提供直立并且能充填一個大范圍內的標準管狀盒子的機械，他們可以安裝額外的部件去打碼，裝說明書，貼標簽等等。盡管有這些不同，這些盒子始終是常規的，標準的。但是如果讓一個機器去成型并且填充一個七邊形盒子，就需要重新設計了。大多

6、數機械公司比較小，并且常常在一個現代或過去的機械改革專家的技術基礎上建立起來的。這些廠往往是個人或者家族所有的。市場是如此的專業化以至于許多工廠只能憑借出口市場存活。想象給這些工廠一條從6個供應商提供的6種操作臺，用另一個供應商提供的傳輸帶和緩沖器來組成一條完整的包裝線，這條新的流水線被接通并且能連續工作是不可能。新的線路必須要調試并使它達到運行速度。為了獲得更高的生產速度，好的產品工程師往往要花費大量時間并依靠經驗耐心調試。2 全面分析當提及到機械分類，有各種各樣的論斷，但是要盡早制定分類標準，是顯而易見的。例如：·這個機器是不是防爆的（也就是說，是不是被包裝的產品易燃）？

7、3;它是一個專用的機器還是一個多功能的機器？·是不是有特殊標準的光潔度和防菌要求？·防腐是不是保護這個機器的一個特殊需求？·機器排序應該從左向右還是從右向左？當檢驗候補機器時，要記住好的包裝生產線完成它們的工作時伴隨著很小的震動和噪音。震動表明部件不協調或者力加載的不均勻。這種力直接轉變為對機器的磨損和壓力。機器的底座應該足夠的重去支撐移動的機構，并且要有足夠的剛度來避免在變化壓力下的彎曲或變形。產品和材料在生產中的轉移和流動應該是平穩的，只有在方向上的極小改變。無論在什么情況下實驗，機器的運動應該是旋轉式的而不是往復運動的。重的傳動裝置應架設在低處或者在地上以便

8、維修。發動機和變速箱應該避免懸掛在產品之上，因為日常的維修保養可能將潤滑油或者殘渣掉到產品上。在拜訪機器供應商前，做一個徹底并且嚴格的分析，關于這個機器到底需要完成什么。買主常常需要多功能的機器，認為這樣的機器符合工廠的多種操作需求。盡管設計一個可以灌裝4毫升管狀瓶或4公升的桶的機器是可能的，但是折中辦法才是可行的。因為這種多功能的機器很可能上面兩個工作都做不好。機器需要完成的任務范圍要實際可行，而且要抵制誘惑去比較機器的主要性能。機器功能越單一，性能越高。購買多功能機器需要以低產出效率為代價。購買機器的資本支出非常大。被推薦的生產線能不能生存的足夠久來獲取利潤？有沒有即將產生的新工藝使你的產

9、品和包裝被淘汰？（例如一些面包店投資蠟紙來包裝面包，但是很顯然塑料袋是更好的選擇。）是否有高效率的服務和零件供給是加工廠考慮的一個主要問題。對于被推薦的機器，供應商有沒有當地辦公處和當地零件供應，或者你是否要等待零件從希臘空運過來？如果你從國外買了設備，瀏覽一下使用說明書。有時要通過本地的同事把說明書翻譯過來，但是誰有這么多的英語知識呢？專業術語會讓你受打擊，或者有時根本不能被辨認。如果是新工藝，你的工人需要重新接受培訓。最后，你從哪個視角看這條生產線是你的了？速度術語缺少專業和前后一致的術語常常造成對生產力的困惑。以這個討論的問題為目標，下面的定義將會被用到：·生產線：一組集成的，

10、結合了產品與包裝的輸入和包裝后品的產出為特殊目的的機器。每個能完成一個特殊功能的單獨機器，就是一個工位。·輸入：成品需要的包裝產品和包裝材料。·設計速度：在理想條件下運行的理論生產能力。這個被設計的在空轉時的機器速度是機器循環一周的平均速率。·速度上限：在入庫前，包裝在經過一點時的最大速度。·運行速度：在一個時間點上的瞬時運行速度。·產出：一個包裝生產線的產出是指在存儲和運輸前，在給定時間內，一定質量的產品經過一點的數量。一個機器或者一個工作臺的產出是指在給定時間內，一定質量的產品離開該工作臺的數量。·效率：效率是產出和輸入的比值，但

11、是在包裝生產中，這個定義有些微妙的差異。對于這個問題的討論，效率常常被用來描述工作臺或生產線實際運作時間和可用時間的比值。速度的等級有以下幾個方面：·設計速度。·速度上限。·運行速度。·產出率。剛性生產線和柔性系統像灌裝機，封口機和貼標簽機這樣的包裝機械可以被設計成直線式或者圓周式的。直線式的包裝機械常常引導產品進入工作臺并夾著它直到操作完成。例如，間歇運動的直線式灌裝機把容器移動到灌裝頭的下面并停止然后灌裝（圖18.1）。這種機器可能有一個或者一組灌裝頭。更多復雜的機器會有雙重進料傳送帶配合灌裝頭在傳輸帶之間做往復運動的功能。這樣就允許了灌裝頭在一條產

12、線上工作而另一條產線運輸容器。間歇式灌裝機的操作速度最高是150個每分鐘。（一些直線式灌裝機通過灌裝頭和容器一起運動來實現連續性的直線灌裝。）圖18.1 間歇運動式直線充填機 連續運動（圓周式）機械不會引導容器進入操作臺并停止，但是用旋轉臺代替灌裝，操作頭在運動著的容器上工作。圓周式機械需要傳送帶上的計時螺旋器進料給星狀輪，使容器分離至正確的節距（圖18.2）。星狀輪改變容器移動方并把容器插進填充臺里或者作為可能的另一種情況而退出傳送帶。 圖18.2 旋轉灌裝機相對于間歇式灌裝機運轉的速度更高 隨著直徑的增大，更多的操作臺可以被安裝在它的周邊。這個旋轉臺可以轉動的更快并提供足夠的時間灌裝。高速

13、旋轉臺灌裝機可以是幾米長的直徑并且可以有超過100個灌裝頭。灌裝80CPM（瓶/分）的圓周式充填機是常見的，灌裝2000CPM以上的特殊機械已經被用于飲料工業。轉換裝置一般來說，機器運作的越快，它的轉換越復雜。例如，間歇運動的機器將會需要引導輪的重新定位和計時器的重新調整。改變的部分一般都比較少。圓周式機器總是需要轉變，例如，增加橫進給調時螺釘，進料和出料牽引星輪和轉臺。對于那些要在同一條包裝線上包裝許多不同產品的應用，易轉換性變得很重要。最簡單的改變就是當產品被重新置位的時候。有時，內裝物是相同的但是包裝的容量根據習慣而不同。運用滾輪，計量杯，或者其他容量近似固定裝置的系統，常常可以測量簡單

14、的一定范圍內的容量。從另一個方面講，旋轉給料或者計量泵有更大的適用范圍，因為只要簡單的增加充填時間就可以了。設備的轉變是輸出計量中重要的一部分。在設備的轉變經常出現的地方，易轉變性支配著機器的選擇，而不是機器速度。對一個高速機器來說，過多的轉換時間是一個不利因素。理論上講，設備的轉變不需要任何工具并且從機器的這頭到機器的那頭，工序已經完成了。去做必要的或耗時的調節和設置一個脫機線路是必須的。部件和調節裝置應該被清楚地標記以便于職工的鑒別和安裝。高速轉換裝置在列舉了所有的轉換裝置后，我們來介紹生產線上已經存在的高速轉換裝置。這要按照時間來說，也就是說，從最后一個用舊方法生產出的易售品的結束到第一

15、個用新配置生產出的易售品開始的時間。這段時間包括滯空時間（這段時間指機器沒有開動的時間）和調試階段（這段時間需要把生產線的速度調到一定的運行速度）。所有裝置轉換的時間主要分為4類：·準備或組織：購買零件和工具，尋找方法并確定操作者。·轉換：移走舊設備并重新安裝新設備。·測量：鑲嵌底座，校準，定中心。·測試：試機，最后的調整。做一個柱狀圖（一個詳細的條形圖顯示影響裝置變換的是哪段時間）。注意柱狀圖最長的那個條，確定縮短裝置變換的時間。 ·排除對工具的需要。 ·把脫機情況盡量具體化。 ·使所有的配置到一個量化的規格（非目測）&#

16、183;從機器的一個方面并且從一個角度執行這個轉換。理想化的裝備轉化不需要時間、工具、人才，并且你是第一個賣出新產品的人。機器控制要完成機器部件的運行、定時、控制有很多方法。它們可能通過機械化的控制桿、凸輪、鏈條、推桿或齒輪精確控制。運動可以通過微型開關、定時開關、電磁繼電器、液壓技術、氣體力學和電子裝置控制和執行。每個方法都有各自的優點和應用。保養是機器運動和控制系統的一個重要方面。在一個機械被電氣繼電邏輯學或者機械系統控制的工廠，新的液壓技術或者電子系統的應用要考慮到對維修保養人員和操作工人的再培訓。一個機器要在最佳狀態下運行，那么機器的所有組件都要配置在最適條件。這些配置必須被確定和量化

17、而不是留給操作工人去處理。機器的運行不能靠來源不明的溫度控制旋鈕或靠接觸進料輥來判斷溫度。例如，關鍵性的熱封工作臺在一個或幾個特殊的位置上應該有直接溫度示數表。關鍵性的機械調節裝置應該有刻度和游標。量化的機械調節裝置應該有一個對于機器在做什么的更好理解，并且做一個科學的線趨勢圖，而不是作為一種藝術。微電子學和微處理機提供給包裝工程師對工位持續監測的無盡可能性，例如，充填重量、物料流量、生產速度和機器設定。通過可程序化的控制器、反饋電路、步進伺服電機，進程變化可以被微處理機控制。機器設定可以記憶保留，生產不同產品時的轉換設備的運行可以設置成自動化，并且在在安裝的時候保存下來。開發定制機器有時候，現有的包裝機械無法實現某些包裝理念。設計特殊目的的機械去實現一個全新的功能是很艱巨的任務，因此沒人會草率的接受這樣的任務。設計和開發最簡單樣式的樣機要花費250000美元，不包括最終設計和制造。設計特殊的機械包括下面幾個步驟：·概念上的開發（怎么完成每一步的主意）。·構建配置模型（用手傳動工作臺來證明新的運動和動作）。·為樣機設計裝配并制圖。·構建樣機。·修改并改善樣機。·在生產狀況下測試樣機的運行。·生產線建造和委托。根