淺談食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用

李楠

淺談食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用

李楠

（邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺 054000）

近年來，隨著中國計算機、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新科技發(fā)展，社會信息化水平不斷提升，并逐步開啟了人工智能時代。國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》正式拉開了中國“工業(yè)4.0”發(fā)展站序幕。在此宏觀背景下，機械制造領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級勢在必行。食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，是打造機械制造新生態(tài)的關(guān)鍵一環(huán)，相關(guān)方面的課題研究備受人們的關(guān)注和熱議。基于食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價值解析，著重對其發(fā)展展開了討論和研究。

食品機械；智能控制技術(shù)；應(yīng)用價值；運動控制

中國工業(yè)4.0時代，智能制造是關(guān)鍵。隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展，人們的生活品質(zhì)得到了極大改善，對食品的需求呈爆發(fā)式增長，并表現(xiàn)出了多樣化趨勢。受此影響，食品機械行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機遇，并且保持高速增長態(tài)勢，但是對智能控制技術(shù)應(yīng)用的探索仍處于初級階段，很多領(lǐng)域的研發(fā)亟待創(chuàng)新，是實現(xiàn)其更大經(jīng)濟價值釋放的關(guān)鍵。時至今日，食品工業(yè)智能化潮流下，食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用勢在必行。

1 智能控制技術(shù)概述

從感覺到記憶再到思維產(chǎn)生智慧，其結(jié)果又引導(dǎo)著行為，其表達的過程被稱作“能力”，兩者的并合即為“智能”。隨著人類科技文明發(fā)展，基于計算機、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)支持的智能控制，標(biāo)志著一個新時代的到來，為人們的生產(chǎn)生活帶來了諸多便捷性服務(wù)體驗，提高了相關(guān)活動效率及質(zhì)量。根據(jù)百度百科的相關(guān)釋義，所謂智能控制指在無人干預(yù)的情況下能自主驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。相較于經(jīng)典控制，智能控制的對象具有不確定性、時變性和非線性的特點，所面向的任務(wù)要求更加復(fù)雜，若通過傳統(tǒng)控制系統(tǒng)可能會變得更加復(fù)雜，從而增加了設(shè)備投資。但是面對日益復(fù)雜的控制問題，傳統(tǒng)控制對于線性問題的解決優(yōu)勢明顯，是智能控制發(fā)展的基礎(chǔ)，因而統(tǒng)一規(guī)制在智能控制的框架下。綜合來講，智能控制技術(shù)是以控制理論、計算機科學(xué)、人工職能、運籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)拓展而來的，目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)類型有自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等。正是基于智能控制技術(shù)的種種優(yōu)勢，在現(xiàn)代各行各業(yè)中的應(yīng)用愈加廣泛，并創(chuàng)造了巨大價值。

2 食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價值

民以食為天，隨著中國宏觀社會經(jīng)濟發(fā)展，人們的生活品質(zhì)得到了極大改善，對各類食品的需求不斷增長。同時，面對激烈的市場經(jīng)濟競爭環(huán)境，中國食品機械行業(yè)正在經(jīng)歷著重要的轉(zhuǎn)變，部分企業(yè)開始按客戶要求組織柔性生產(chǎn)，為了滿足更高的質(zhì)量、成本、效率以及安全控制需求，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。自改革開放以來，中國經(jīng)濟增長始終保持著高姿態(tài)，與人口紅利息息相關(guān)。但是客觀維度上講，隨著中國社會老齡化現(xiàn)象加劇，以低廉勞動力帶來的人口紅利日漸消散，尤其對食品工業(yè)這種勞動密集型行業(yè)造成了巨大的沖擊，用工荒、招工難等系列問題逐漸暴露出來。智能控制技術(shù)在食品機械領(lǐng)域的應(yīng)用，很大程度上解決了人力資源消耗，有效解決了上述現(xiàn)實問題。中國工業(yè)4.0時代，食品機械的智能化勢在必行。另外，經(jīng)濟全球化格局下，國內(nèi)企業(yè)面臨著越來越嚴(yán)峻的競爭挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)靠價格和數(shù)量取勝的優(yōu)勢不在，食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了更為精準(zhǔn)的操作，對提升產(chǎn)品質(zhì)量顯著。智能控制技術(shù)應(yīng)用，正在引領(lǐng)著整個食品行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，是實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

3 食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 成就

在現(xiàn)代機械制造領(lǐng)域，智能控制技術(shù)的應(yīng)用，為那些依賴不夠完備或精準(zhǔn)數(shù)據(jù)解決無法預(yù)測的情況提供了有效方案。例如，可基于模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等典型智能控制方法，對整個生產(chǎn)過程進行動態(tài)環(huán)境建模，繼而通過傳感器實現(xiàn)信息的預(yù)處理；也可利用專家系統(tǒng)中的逆向推理，及時發(fā)現(xiàn)機械系統(tǒng)運行問題，繼而修改控制機構(gòu)或參數(shù)，從而構(gòu)建最佳的控制模式。另外，在食品機械運行實際中，受主客觀因素的影響，加之長時間操作，難免會出現(xiàn)故障問題。基于智能傳感器生成的預(yù)測性維護系統(tǒng)，可將機械的實時運行狀態(tài)反饋給相關(guān)人員，并借助專家系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)排查，有效縮短停機時間，對提升企業(yè)生產(chǎn)能力作用顯著。同時，工業(yè)4.0兼容的傳感器，除了常規(guī)系統(tǒng)控制傳輸功能外，還配備了一個接口連接到云服務(wù)，實現(xiàn)了遠程操作。時至今日，中國食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用探索日臻成熟，尤其是機械人技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展取得了巨大成就，包括碼垛、裝箱、拾取等。上海發(fā)那科機器人有限公司開發(fā)的FANUCM-710iC/50H高速機器人Packing系統(tǒng)，最快抓取節(jié)拍可達50次/分鐘，大大縮短了食品裝箱生產(chǎn)所消耗的時間。

3.2 不足

雖然中國食品工業(yè)智能化建設(shè)取得一定成就，但仍需客觀審視，承認(rèn)與歐美發(fā)達國家在某些領(lǐng)域存在的差距，善于查找其中影響制約因素，繼而針對性地予以改進，從而最大限度地釋放食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價值，最終更好地應(yīng)對經(jīng)濟全球化競爭挑戰(zhàn)。具體而言，中國當(dāng)前階段的食品機械生產(chǎn)企業(yè)智能化水平仍處于研發(fā)階段，僅有不足1/3的企業(yè)真正邁入了智能制造的應(yīng)用階段。由于發(fā)展規(guī)模不一，食品機械行業(yè)企業(yè)對智能化建設(shè)的投入力度存在差異，對各類研發(fā)資源的聚合能力不盡相同，創(chuàng)新創(chuàng)造表現(xiàn)力不足，進而影響了食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用水平。尤其是很多中小企業(yè)在實現(xiàn)智能制造的過程中存在困難，其相關(guān)投入大大提高了企業(yè)生產(chǎn)成本，融資難成為解決問題的關(guān)鍵。生產(chǎn)型企業(yè)的成本增加，導(dǎo)致食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用成本增加，進而影響了用戶消費決策，在沒有足夠的市場需求支持下，該項工作勢必?zé)o法推進，最終形成惡性循環(huán)。

4 食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用未來

4.1 精準(zhǔn)定位目標(biāo)

食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，包括機器人技術(shù)、運動控制技術(shù)、傳統(tǒng)控制技術(shù)以及傳感器等。例如食品包裝、擺放工作實踐中，應(yīng)當(dāng)選擇不同類型的機器人進行控制。未來，隨著食品生產(chǎn)工藝的持續(xù)優(yōu)化，對各項加工參數(shù)提出了越來越多的要求，已建立的標(biāo)準(zhǔn)已然無法滿足需求，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用提出了新的要求。目前來講，中國常見的食品機械是集光、電、機、氣等于一體的機械化電子設(shè)備，在日后的智能化設(shè)計中，應(yīng)注重與計算機技術(shù)相結(jié)合，從而實現(xiàn)機電一體化控制。同時，運動控制作為食品機械的核心所在，是保障食品機械高質(zhì)量、連續(xù)作業(yè)的關(guān)鍵，需對食品機械的運轉(zhuǎn)速度、精度等系列指標(biāo)進行精準(zhǔn)定位，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。另外，食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，還可充分運用數(shù)控機床的運行原理，實現(xiàn)食品機械各運行環(huán)節(jié)的數(shù)字控制，進而提升其自適應(yīng)程度，使之生產(chǎn)效能得到最大化發(fā)揮。由此，食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)朝著運動控制自動化、數(shù)控化的方向深入發(fā)展。未來，隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，其功能負(fù)載勢必會越來越強大，在食品機械領(lǐng)域中的應(yīng)用將會體現(xiàn)在更多方面。

4.2 加大各方支持

食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，是推動食品工業(yè)智能化的關(guān)鍵，對提升整個行業(yè)的市場競爭實力意義非凡，其實現(xiàn)有賴于多方面的支持，包括資金支持、技術(shù)支持、人才支持等。在中國食品機械制造行業(yè)保持高速增長態(tài)勢的今天，應(yīng)逐步加大對智能控制技術(shù)的應(yīng)用投入，從而迎合經(jīng)濟市場需求，使之創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。一方面，以《中國制造2025》為行動導(dǎo)向，政府高度關(guān)注食品機械工業(yè)的智能化，充分發(fā)揮自有職能，深入了解其在現(xiàn)實中面臨的困難和問題，適度提高政策方面的引導(dǎo)與支持，以經(jīng)濟市場為主抓手，營造良好的投融資環(huán)境，解決食品機械對智能控制技術(shù)應(yīng)用資金方面的困境；另一方面，充分發(fā)揮高等院校、科研單位等智囊組織作用，引導(dǎo)和加強對智能控制技術(shù)的應(yīng)用研究，以產(chǎn)學(xué)研一體化建設(shè)為切入點，牽引其向食品機械制造業(yè)滲入，重點做好知識產(chǎn)權(quán)保護工作，鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)造，一定程度上改善智能控制技術(shù)應(yīng)用成本較高的現(xiàn)象，助力該項工程持續(xù)發(fā)展。同時，對于食品機械制造企業(yè)而言，亦需緊跟時代潮流，高度重視智能化水平提升，深入對智能控制技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)，提升自身產(chǎn)品競爭力，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)筑基。

5 結(jié)語

綜上所述，食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，有著多重方面的價值意義，其實踐至關(guān)重要，是積極響應(yīng)國務(wù)院《中國工業(yè)4.0》戰(zhàn)略部署的重要表現(xiàn)。其作為一項相對復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，現(xiàn)已取得了顯著成就，但客觀維度上仍舊存在不少阻礙，應(yīng)當(dāng)加強對該方面的引導(dǎo)與支持，從而使之價值得以最大釋放。希望學(xué)術(shù)界持續(xù)關(guān)注此類課題研究，結(jié)合實際情況，從不同測度視角入手，分析食品機械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用薄弱點，針對性地提出更多有效建議。

［1］陳元生.基于智能控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用分析［J］.中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（上旬刊），2020（4）：133-134.

［2］陳英.機電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)研究［J］.電子制作，2019（18）：77-78.

［3］王公真.探討新技術(shù)在食品機械中的應(yīng)用［J］.河南科技，2014（8）：127.

［4］張啟平.淺談新技術(shù)在食品機械中的應(yīng)用［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（14）：5-6.

TS203

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.066

2095－6835（2020）09－0153－02

李楠（1985—），女，河北邢臺人，碩士，講師，研究方向為智能控制。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕