鑒于工業(yè) 4.0 的發(fā)展趨勢(shì)以及不斷變化的客戶需求，包裝機(jī)設(shè)計(jì)師和用戶目前關(guān)注的核心問(wèn)題是設(shè)備的靈活性、資源使用效率和可持續(xù)利用性。倍福公司食品、飲料及包裝全球市場(chǎng)經(jīng)理 Andrew Plater 與包裝行業(yè)經(jīng)理 Frank Würthner 在此次采訪中談到了基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)結(jié)合 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)是如何助力實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的。

基于 PC 的控制與 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)的配套使用特別具有創(chuàng)新意義，它將高灌裝速度與超緊湊的機(jī)械設(shè)計(jì)完美結(jié)合在一起，如 Groninger 設(shè)計(jì)的全新化妝品灌裝線

包裝行業(yè)目前的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和最終用戶的需求是什么？

Frank Würthner：過(guò)去，如大批量或以單位數(shù)量衡量的咖啡或巧克力棒都是要統(tǒng)一生產(chǎn)和包裝的。而現(xiàn)在小批量、個(gè)性化生產(chǎn)的趨勢(shì)明顯增多，比如類似咖啡膠囊等產(chǎn)品的個(gè)性化組合，或者能夠在標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品上冠上自己的名字或圖片，包裝機(jī)制造商必須能夠應(yīng)對(duì)這些市場(chǎng)需求，我們稱之為“單件流”生產(chǎn)。基于這種趨勢(shì)，B2C 領(lǐng)域（如亞馬遜）中越來(lái)越多的“大佬”們將成為未來(lái)機(jī)械工程領(lǐng)域的直接客戶。

Andrew Plater：最近幾年和幾十年來(lái)，對(duì)每個(gè)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，隨著產(chǎn)品多樣化性的明顯增加。不可避免地帶來(lái)更小批量生產(chǎn)和更短生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的產(chǎn)生 。因此，修改機(jī)器上的產(chǎn)品設(shè)置所花費(fèi)的時(shí)間正在變成愈加關(guān)鍵的生產(chǎn)率系數(shù)，這意味著包裝機(jī)必須更加靈活和模塊化，從而可以更容易地進(jìn)行配置，機(jī)器不再單純依賴輸出速度。此外，推出新產(chǎn)品所承擔(dān)的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)必須最小，并能夠在最短時(shí)間內(nèi)上市，這兩者都可以借助仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

包裝行業(yè)經(jīng)理 Frank Würthner（左），食品、飲料及包裝全球市場(chǎng)經(jīng)理 Andrew Plater

您對(duì)包裝有什么新的具體要求？

Andrew Plater：通常，大多數(shù)消費(fèi)者都喜歡購(gòu)買他們所熟悉的產(chǎn)品，比如在超市里。因此我們必須關(guān)注新產(chǎn)品。相應(yīng)地，包裝行業(yè)已經(jīng)具備支持上述個(gè)性化趨勢(shì)的創(chuàng)新能力。比如大量針對(duì)宣傳活動(dòng)的特殊規(guī)格和促銷包裝，等等。

Frank Würthner：另一方面對(duì)制藥行業(yè)尤為重要。雖然界面外觀對(duì)食品和飲料以及其它消費(fèi)品來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，但是制藥行業(yè)必須遵守 FDA21 CFR Part 11 等條例。根據(jù)這一規(guī)定，諸如新的人工膝關(guān)節(jié)等醫(yī)療產(chǎn)品，當(dāng)送到醫(yī)院時(shí)，必須是完全干凈和無(wú)菌的，而且產(chǎn)品必須具有可追溯性，從而讓最終用戶能夠盡量減少責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。

諸如家庭規(guī)模變小且平均年齡上升等人口因素也起著關(guān)鍵作用嗎？

Frank Würthner：不斷增長(zhǎng)的人口數(shù)量（至少在歐洲）和消費(fèi)者平均年齡的增長(zhǎng)帶來(lái)了對(duì)現(xiàn)代化食品包裝需求的不斷增加和變化。例如，供應(yīng)商必須采用更好的印刷工藝，更多的透明窗口和更符合人體工程學(xué)的包裝設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)老年人視力和體力的衰退帶來(lái)的不便。更易于使用的密封系統(tǒng)就是這樣一個(gè)例子，哪怕是手指力量越來(lái)越弱、越來(lái)越不靈活的老年人都可以毫無(wú)問(wèn)題地操作。

Andrew Plater：制藥行業(yè)提供了一個(gè)很好的此類例子。一項(xiàng)研究表明，大約 40% 的老年人每個(gè)月最多要服用七種不同產(chǎn)品的藥丸約 100片。如果眼睛看不太清楚，就會(huì)在閱讀和打開包裝時(shí)遇到麻煩，特別是要服用很多不同的藥物時(shí)。這也是包裝能夠真正起到幫助的地方，它可以將各種藥品混合在一起，并確切地告訴人們何時(shí)服用它們。因此，需要一個(gè)能夠把數(shù)百粒藥放到病人專用的泡罩中的包裝機(jī)，而不是每種藥品配一張吸塑卡。

Frank Würthner：順便說(shuō)一句，亞洲年輕人口的增長(zhǎng)也提出了特殊要求，因?yàn)樵谶@個(gè)市場(chǎng)里，現(xiàn)代化和時(shí)尚精美包裝會(huì)提高銷售額。我們也看到了一個(gè)朝著更直接包裝，即定量包裝、展示型包裝等發(fā)展的趨勢(shì)，以及針對(duì)單身家庭的更小尺寸和打包盒。對(duì)真空、多層、多份量和多功能包裝的需求也不斷上升。例如，甚至還有將包裝與電子元器件結(jié)合于一體的新包裝類型。

Andrew Plater：另一個(gè)因素是不同的區(qū)域要求，它增加了對(duì)柔性包裝機(jī)的需求，特別是對(duì)產(chǎn)品銷往世界各地的生產(chǎn)商們來(lái)說(shuō)。他們?cè)谘邪l(fā)上投入巨資，以滿足不同地區(qū)的本地需求。例如，盡管許多歐洲產(chǎn)品在亞洲和遠(yuǎn)東地區(qū)很受歡迎，但它們?nèi)匀槐仨氝m應(yīng)當(dāng)?shù)厝说目谖逗彤?dāng)?shù)厮赜械娘L(fēng)味。在許多情況下，份量大小也有很大的不同。雖然 25 g 裝的小包裝薯片在英國(guó)很受歡迎，但美國(guó)人喜歡更大包裝的薯片。但是，更小尺寸的包裝在美國(guó)也越來(lái)越受歡迎，比如多種口味組合裝和特價(jià)促銷包裝，如打印體育賽事結(jié)果。所有這一切都需要非常靈活的包裝技術(shù)。

倍?；?PC 的控制技術(shù)可以為包裝機(jī)械制造商和用戶帶來(lái)哪些特殊優(yōu)勢(shì)？

Andrew Plater：傳統(tǒng)的 PLC 技術(shù)越來(lái)越多地遇到性能問(wèn)題，而這也是現(xiàn)代化和高度靈活的包裝機(jī)關(guān)注所在。另一方面，基于 PC 的控制系統(tǒng)具有足夠的性能儲(chǔ)備來(lái)高效運(yùn)行此類設(shè)施并能夠非常快速地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。作為一個(gè)一致的平臺(tái)，它還能夠輕松連接可視化系統(tǒng)和上位 SCADA、MES 及 ERP 系統(tǒng)。PC 控制也能夠很容易地過(guò)渡到當(dāng)前趨勢(shì)中，即生產(chǎn)以基于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) 4.0 和智能手機(jī)為支撐并更多得以需求為導(dǎo)向，可以用來(lái)在社交媒體對(duì)于口味等方面的調(diào)查基礎(chǔ)上直接調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程。這樣就能夠根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)需求調(diào)節(jié)產(chǎn)量，避免生產(chǎn)過(guò)剩，特別是保質(zhì)期有限的產(chǎn)品，最終盡量減少對(duì)寶貴資源的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率。

Frank Würthner：這就是為什么基于 PC 的控制技術(shù)能夠在包裝機(jī)械領(lǐng)域擁有牢固的市場(chǎng)地位，倍福的 TwinCAT 自動(dòng)化軟件提供了所有所需的功能。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它符合工業(yè) 4.0 理念，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn) PLC 技術(shù)相比，它們可以更容易地使用基于 PC 的機(jī)器實(shí)現(xiàn)。

Andrew Plater：我們不要忘記工業(yè) PC 技術(shù)的先天優(yōu)勢(shì)。由于工業(yè)PC 具有很高的處理性能，使用一臺(tái)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)所有機(jī)器功能，包括高性能的運(yùn)動(dòng)控制。在傳統(tǒng)機(jī)器中，用于 PLC、運(yùn)動(dòng)控制、安全控制、機(jī)器人控制和人機(jī)界面的單獨(dú)系統(tǒng)占用的空間更多，且需要更多的維護(hù)工作，意味著每樣?xùn)|西的成本都更高。此外，借助 PC 控制的優(yōu)勢(shì)，我們已經(jīng)減少了高達(dá) 40% 的包裝材料消耗。

在邁向優(yōu)化包裝應(yīng)用的道路上，倍福提供了哪些支持？

Andrew Plater：傳統(tǒng)上，零部件供應(yīng)商與 OEM 進(jìn)行談判，而 OEM 則與最終用戶進(jìn)行對(duì)話。而我們的目標(biāo)是使各方團(tuán)結(jié)起來(lái)，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為這是一個(gè)更好的方式來(lái)提供重要的商業(yè)收益，如更高的產(chǎn)品質(zhì)量、更靈活的生產(chǎn)及更快的交貨速度。這是一個(gè)高度以合作伙伴關(guān)系為導(dǎo)向的方法，讓最終用戶能夠詳細(xì)說(shuō)明其要求，并讓 OEM 能夠建造出與他們的要求完全匹配的產(chǎn)品。

Frank Würthner：實(shí)踐證明，對(duì)于近年來(lái)參與的各方來(lái)說(shuō)，這種方法非常成功。通過(guò)緊密合作，我們已經(jīng)能夠拿出一些特殊解決方案，如體積顯著減小并能夠全天候不間斷運(yùn)行的包裝線。

是什么使得倍福的包裝解決方案如此特別呢？

Andrew Plater：我們?yōu)闄C(jī)器制造商提供一個(gè)完整的解決方案，從一個(gè)種類繁多的 I/O 組件到采用高級(jí)控制軟件的 HMI 系統(tǒng)，再到高端運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)。此外，我們的系統(tǒng)具有良好的開放性，這意味著基于 PC 的控制非常適合于異構(gòu)自動(dòng)化環(huán)境。我們的解決方案的其中一個(gè)亮點(diǎn)是 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)，它為機(jī)器制造商提供了大量創(chuàng)新潛力，讓他們能夠?qū)崿F(xiàn)全新的機(jī)器設(shè)計(jì)。

Frank Würthner：用 XTS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和搬運(yùn)任務(wù)大幅減少了機(jī)械工程需求。還可以建造體積更小且布線工作量更少的設(shè)備。此外，系統(tǒng)更加靈活，流程更快，維護(hù)需求更低。體積小這一優(yōu)點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樵S多規(guī)模較大的最終用戶都是較老的公司，工廠往往位于市區(qū)，能夠擴(kuò)展的空間有限。XTS 系統(tǒng)在這樣的環(huán)境中非常關(guān)鍵，因?yàn)樗粌H僅只是取代了現(xiàn)有的輸送帶，它還能夠使得全新的機(jī)器設(shè)計(jì)成為可能。

Andrew Plater：正如我們前面所解釋的，目前，成熟的最終用戶商業(yè)模式正經(jīng)歷著一場(chǎng)變革。XTS 是滿足他們的包裝機(jī)要求的一個(gè)絕妙的方法，包括快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的需求，以及讓他們的制造面向未來(lái)。

Graniten Engineering（見(jiàn)第 22 頁(yè)）決定成對(duì)連接 XTS 動(dòng)子，以確保實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)和精確的高載荷運(yùn)輸

能否更詳細(xì)地解釋一下？

Andrew Plater：當(dāng)我們推出了第一個(gè) XTS 應(yīng)用時(shí)，我們專注的是相當(dāng)簡(jiǎn)單的過(guò)程。隨著時(shí)間的推移，客戶已經(jīng)意識(shí)到如何高效地使用新的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃來(lái)改善他們的機(jī)器并改變整個(gè)過(guò)程。最終，這樣能夠快速實(shí)現(xiàn)一貫的模塊化機(jī)器設(shè)計(jì)。這就是我們看到的未來(lái)：在一臺(tái)基于XTS 的設(shè)備中，可以輕松關(guān)斷、修改或添加模塊，從而可以非常輕松地推出新產(chǎn)品。機(jī)械上的修改將被最小化，因?yàn)閷?shí)際的修改可以通過(guò)軟件快速、輕松地實(shí)現(xiàn)。

Frank Würthner：制藥行業(yè)中使用的灌裝線很好地說(shuō)明了這一巨大的優(yōu)化潛力。除了灌裝產(chǎn)品之外，配備 XTS 的設(shè)備采用復(fù)雜的動(dòng)子功能測(cè)試發(fā)藥機(jī)功能。迄今為止，使用其它技術(shù)尚不可能實(shí)現(xiàn)這種一體化生產(chǎn)模式。

在由 Koch Pac-Systeme（見(jiàn)第 14 頁(yè)）開發(fā)的牙刷包裝生產(chǎn)線中，XTS 用軟件功能取代了昂貴的機(jī)械系統(tǒng)，使得包裝生產(chǎn)線變得更加緊湊和靈活，適合用于速度極快的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換