機器人柔性自動化包裝生產線交互設計服務研究

王藝

[摘要]本研究主要針對于食品加工行業自動包裝生產線的交互式優化和改造過程。例如：解決食品行業機器人柔性自動化包裝生產線生產單一化的問題；提高食品包裝的視覺附加值；在現有生產線條件下對包裝外形進行突破性改造，以引領現代風格。

[關鍵詞]機器人柔性自動化 包裝生產 設計創新

一、研究內容

（一）追求食品包裝個性化，引領包裝設計創新

根據各生產線的特定工藝技術，在不改變工藝成本的情況下對食品包裝進行再設計，使其符合現代審美需求。使產品包裝保持本身風格特征、在不改變生產線工藝步驟的情況下，結合現代審美對食品包裝進行突破性創意創新，引領食品包裝個性化發展。

（二）生產線設計整合

在同一流水線上生產包裝以及包裝所需配件，以達到同一流水線上生產包裝的功能最大化。例如，同一袋裝食品流水線上，改變袋子的三個維度，以及材質使其成為袋裝食品上的標簽，賦予這個袋裝流水線更多的功能。

（三）生產過程說明書系統設計

制作整個生產線系統的圖解說明書（以易于人們理解的方式，將文字圖形化）。該說明書包括以下內容：a.工人操作安全須知0b.安全警示標識。c.流水線各部名稱及工作原理。d.流水線組裝方法。e.流水線使用方法。f.工人操作與控制方法。g.檢查與維修方法。h.各部主要易耗品的指示。i.故障圖解說明書。

（四）產品包裝的分揀整合。

對現有包裝生產線上的所有產品資源，其包裝外形進行詳細分析，將各種食品包裝所需的工藝技術進行歸納分類，生產線針對特定工藝進行整合，使得各生產線上的各種包裝產品在材質、形狀以及組合方式上的差異性降到最低，從而提高整條自動生產線的運作效率，實現每條生產線的生產量最大化。

（五）包裝環保標識的應用設計，增加環保附加值。

近年隨著經濟的發展和消費者環保意識的提升，食品包裝的環保性和安全性越來越受到重視。包裝標識的應用設計，可促進人們環保意識，對社會的可持續性發展起著重要的作用。

二、研究方法和技術路線

通過對國內現有食品行業機器人柔性自動化包裝生產線收集相關的企業環境資料，完成數據的采集工作，并整理匯總；根據現有的生產線環境以及現場調查、咨詢、書籍查閱等確定具體的評價指標體系；查閱前人的研究成果，研究機器人柔性自動化包裝生產線在食品行業中的技術現狀，選擇適合的食品生產線進行具體研究。

論文采用的研究方法主要有：

文獻法：了解食品行業機器人柔性自動化包裝生產線國內外的應用現狀，以及它的發展應用史。

實地調研法：現場調查現有的食品行業機器人柔性自動化包裝生產線況，詢問當地相關機構關于柔性自動化包裝生產線的情況。

經驗總結法：根據調研先進的柔性自動化包裝生產線技術經驗結合相關理論研究對研究對象進行分析，并從大量的研究信息中總結規律，形成假設。并通過研究成果對假設進行驗證和提升。

三、項目可行性、先進性敘述

（一）操作可行性

在現在社會，食品行業飛速發展，對于食品包裝的需求也越來越大，傳統的食品行業生產線技術已經滿足不了日益增長的包裝需求與消費者不斷提高的審美需求，所以食品行業機器人柔性自動化包裝生產線的創新是勢在必行的趨勢。

（二）技術可行性

目前我國機器自動化建設在各個行業大都已經取得了很大的發展，如教育、物流、航空、政府等行業，都通過自動化對行業自身的管理進行了改變，特別是萬峰集團為湖北孝感市米婆婆品牌包裝生產線的研發與制造，已經積累了大量相關經驗，所以在技術的實施上是可行的。

（三）經濟可行性

本課題的研究，主要是通過對現在社會食品行業機器人柔性自動化包裝生產線研究和實地的調查，在現有生產線工藝技術的基礎之上進行優化改造。目前國內相關企業意識到自動化包裝在加強安全衛生、提高生產效率上有良好前景，敢于資金投入，所以在經濟上是可行的。

四、項目創新點敘述

（一）利用設計原理，進行包裝外形創新設計

在成千上萬、不計其數的食品品牌中，擁有包裝個性化的品牌無疑在市場中占有巨大優勢。現今我國市場上各種同類型食品包裝的造型趨于同化，且在一些包裝領域由于技術不足而依賴國外的包裝造型和模式。本研究著重于結合生產線技術，對食品包裝進行創意創新，追求新型包裝設計，引領食品包裝個性化發展。結合各企業文化、食品性質、進行多元化研究，改變多年來食品包裝一成不變的現狀，與人文結合，與時代接軌。

（二）資源整合性強

在同一流水線上生產包裝以及包裝所需配件，以達到同一流水線上生產包裝的功能最大化。

（三）分揀整合帶來的高效率

由于食品包裝的外形豐富、種類繁多，不同類型食品的包裝在造型、材料、組合方式、制作工藝上都各不相同。一條全自動生產線雖然不能生產所有產品，但可通過對食品包裝的詳細歸納分類，使各類包裝都能對應有特定工藝技術的生產線。做到一線多用、一技多能，每條生產線以最簡潔有效的方式在單位時間內生產更多數量、更多類型的包裝產品。

五、項目預達目標

面向食品加工行業自動包裝的需求，研究在線快速視覺檢測與定位、食品缺陷檢測與分揀、機器人柔性化包裝、生產過程管理和食品生產線系統可靠性保障等技術。構建基于工業機器人的食品包裝柔性生產線，開展示范應用。

六、擬解決的重大科學問題或關鍵技術

解決柔性機器人包裝生產線上所有包裝容器的造型樣式、圖樣風格的創新設計問題；柔性機器人生產線上不同包裝材質的相互替換。

七、考核指標及評測方法

使產品的包裝形態在適用于機器人柔性自動化包裝流水線情況下，符合設計創新性。同一流水線上生產包裝的功能最大化，實現一線多用。完成符合國家標準（GB/T99692008）的生產線系統圖解說明書。