机器人柔性自动化包装生产线交互设计服务研究

王艺

[摘要]本研究主要針对于食品加工行业自动包装生产线的交互式优化和改造过程。例如：解决食品行业机器人柔性自动化包装生产线生产单一化的问题；提高食品包装的视觉附加值；在现有生产线条件下对包装外形进行突破性改造，以引领现代风格。

[关键词]机器人柔性自动化 包装生产 设计创新

一、研究内容

（一）追求食品包装个性化，引领包装设计创新

根据各生产线的特定工艺技术，在不改变工艺成本的情况下对食品包装进行再设计，使其符合现代审美需求。使产品包装保持本身风格特征、在不改变生产线工艺步骤的情况下，结合现代审美对食品包装进行突破性创意创新，引领食品包装个性化发展。

（二）生产线设计整合

在同一流水线上生产包装以及包装所需配件，以达到同一流水线上生产包装的功能最大化。例如，同一袋装食品流水线上，改变袋子的三个维度，以及材质使其成为袋装食品上的标签，赋予这个袋装流水线更多的功能。

（三）生产过程说明书系统设计

制作整个生产线系统的图解说明书（以易于人们理解的方式，将文字图形化）。该说明书包括以下内容：a.工人操作安全须知0b.安全警示标识。c.流水线各部名称及工作原理。d.流水线组装方法。e.流水线使用方法。f.工人操作与控制方法。g.检查与维修方法。h.各部主要易耗品的指示。i.故障图解说明书。

（四）产品包装的分拣整合。

对现有包装生产线上的所有产品资源，其包装外形进行详细分析，将各种食品包装所需的工艺技术进行归纳分类，生产线针对特定工艺进行整合，使得各生产线上的各种包装产品在材质、形状以及组合方式上的差异性降到最低，从而提高整条自动生产线的运作效率，实现每条生产线的生产量最大化。

（五）包装环保标识的应用设计，增加环保附加值。

近年随着经济的发展和消费者环保意识的提升，食品包装的环保性和安全性越来越受到重视。包装标识的应用设计，可促进人们环保意识，对社会的可持续性发展起着重要的作用。

二、研究方法和技术路线

通过对国内现有食品行业机器人柔性自动化包装生产线收集相关的企业环境资料，完成数据的采集工作，并整理汇总；根据现有的生产线环境以及现场调查、咨询、书籍查阅等确定具体的评价指标体系；查阅前人的研究成果，研究机器人柔性自动化包装生产线在食品行业中的技术现状，选择适合的食品生产线进行具体研究。

论文采用的研究方法主要有：

文献法：了解食品行业机器人柔性自动化包装生产线国内外的应用现状，以及它的发展应用史。

实地调研法：现场调查现有的食品行业机器人柔性自动化包装生产线况，询问当地相关机构关于柔性自动化包装生产线的情况。

经验总结法：根据调研先进的柔性自动化包装生产线技术经验结合相关理论研究对研究对象进行分析，并从大量的研究信息中总结规律，形成假设。并通过研究成果对假设进行验证和提升。

三、项目可行性、先进性叙述

（一）操作可行性

在现在社会，食品行业飞速发展，对于食品包装的需求也越来越大，传统的食品行业生产线技术已经满足不了日益增长的包装需求与消费者不断提高的审美需求，所以食品行业机器人柔性自动化包装生产线的创新是势在必行的趋势。

（二）技术可行性

目前我国机器自动化建设在各个行业大都已经取得了很大的发展，如教育、物流、航空、政府等行业，都通过自动化对行业自身的管理进行了改变，特别是万峰集团为湖北孝感市米婆婆品牌包装生产线的研发与制造，已经积累了大量相关经验，所以在技术的实施上是可行的。

（三）经济可行性

本课题的研究，主要是通过对现在社会食品行业机器人柔性自动化包装生产线研究和实地的调查，在现有生产线工艺技术的基础之上进行优化改造。目前国内相关企业意识到自动化包装在加强安全卫生、提高生产效率上有良好前景，敢于资金投入，所以在经济上是可行的。

四、项目创新点叙述

（一）利用设计原理，进行包装外形创新设计

在成千上万、不计其数的食品品牌中，拥有包装个性化的品牌无疑在市场中占有巨大优势。现今我国市场上各种同类型食品包装的造型趋于同化，且在一些包装领域由于技术不足而依赖国外的包装造型和模式。本研究着重于结合生产线技术，对食品包装进行创意创新，追求新型包装设计，引领食品包装个性化发展。结合各企业文化、食品性质、进行多元化研究，改变多年来食品包装一成不变的现状，与人文结合，与时代接轨。

（二）资源整合性强

在同一流水线上生产包装以及包装所需配件，以达到同一流水线上生产包装的功能最大化。

（三）分拣整合带来的高效率

由于食品包装的外形丰富、种类繁多，不同类型食品的包装在造型、材料、组合方式、制作工艺上都各不相同。一条全自动生产线虽然不能生产所有产品，但可通过对食品包装的详细归纳分类，使各类包装都能对应有特定工艺技术的生产线。做到一线多用、一技多能，每条生产线以最简洁有效的方式在单位时间内生产更多数量、更多类型的包装产品。

五、项目预达目标

面向食品加工行业自动包装的需求，研究在线快速视觉检测与定位、食品缺陷检测与分拣、机器人柔性化包装、生产过程管理和食品生产线系统可靠性保障等技术。构建基于工业机器人的食品包装柔性生产线，开展示范应用。

六、拟解决的重大科学问题或关键技术

解决柔性机器人包装生产线上所有包装容器的造型样式、图样风格的创新设计问题；柔性机器人生产线上不同包装材质的相互替换。

七、考核指标及评测方法

使产品的包装形态在适用于机器人柔性自动化包装流水线情况下，符合设计创新性。同一流水线上生产包装的功能最大化，实现一线多用。完成符合国家标准（GB/T99692008）的生产线系统图解说明书。