CPC中文印刷社区 - 工业4.0和包装革命

工业4.0是采用智能技术，实现制造和工业流程的自动化，以机器对机器通信和物联网为特色，在包装行业中无处不在。本文主要讲述近期的相关发展和创新，并探索了工业5.0等相对较新的概念，该概念旨在以工人为中心。

01
包装线效率和可持续性

包装生产线的低效率通常与瓶颈、浪费和能源使用增加密切相关，当然，公司热衷于解决这些问题。欧姆龙英国营销经理丹·罗塞克解释说，补救的第一步是探索问题的确切位置，并概述智能自动化可以如何提供帮助。

“包装公司面临且难以确定的一些潜在问题是计划外停机、较长的换单时间和机器瓶颈。智能自动化，或者至少支持数据驱动的分析，可以在确定效率低下的根本原因方面发挥重要作用。一旦被正确识别，预防性维护、灵活的零件处理或机器人自动化等解决方案形式的缓解措施就成为可能。”

与此一致，人工智能分析和智能自动化已成功用于支持包装的可持续性，例如在使用可堆肥或回收材料或生物塑料等材料时，这些材料的需求量继续增加，但也面临着一系列挑战。在热封或热成型方面，许多对生态更友好的包装介质不如传统材料坚固，而且传统的包装机械无法轻易加工使用它们。

例如，正如罗塞克先生所指出的，“传统”茶包通常含有塑料来加固袋子，并使成型和密封过程更加可靠。“作为他们可持续发展的一部分，我们的一位客户，一家茶包制造商，决定从他们的茶包中去除塑料。然后，他们面临着大量废品的挑战，因为材料没有正确密封，因此对温度波动更敏感。为解决这个问题，我们使用高速、高精度测量系统测量了介质的厚度，并监测了密封钳口的温度，记录了三个月的所有情况。然后，我们分析了任何变化，并使用人工智能算法来计算最佳密封温度和最佳卷材张力，以改进工艺。”

02
数字孪生的扩散

罗克韦尔自动化英国和爱尔兰首席技术官迈克·洛兰也强调了敏捷性和灵活性在使用快速变化的包装材料类型时的重要性，这些材料类型正在开发中，以减少浪费、提高回收利用和可持续性。“通过采用智能自动化方法，您的机器不仅现在已经准备好，而且可以为未来的发展做好准备。这种灵活性需要在设计阶段就建立起来。”

要构建敏捷、智能的系统，数字线程是关键，从设计阶段开始。“数字线程，即创建数字双胞胎，使我们能够在构建之前测试机器的所有方面，这有助于加快开发速度，在实际构建开始之前能够构建和试用多台测试机器，它可以设计和测试用于检查性能、输出，并确保它是最有效的。该机器可以针对多种场景进行虚拟测试，以提供性能保证。”

然后，虚拟调试数字双胞胎有助于减少现场时间和所需的差旅，并为远程支持奠定基础，进而可以减少停机时间。“数字孪生还为在应用前试用新材料或产品提供了基础，因此可以在运行前进行测试，并在机器生命周期内从设计传递到操作，”洛兰补充道。

03
快消品大规模个性化

传统上，产品灵活性通常被认为是短生产批次和通过自动化加快换单速度，但智能自动化可以更进一步。欧姆龙最近推出了被称为“世界上第一个大规模个性化自动化架构”。机器人集成控制器 (RIC) 旨在使定制的大规模生产“对 FMCG企业具有商业可行性”。

控制平台能够协调个性化的快速消费品生产。以前只能在非常有限的范围内手动完成的工作现在可以通过完全自动化的工作流程来执行。“这使得独特产品的批量生产成为可能。例如，在圣诞节买饼干选择盒子令人沮丧，但总是有一些饼干剩下，因为没有人喜欢它们。作为消费者，我想决定在选择框中我想要多少和什么口味的饼干，”罗塞克说。

“这个概念的本质是让消费者能够自行选择他们想要的产品组合，以及他们想要的包装形式和尺寸。季节性和特殊场合的礼品产品具有潜力，例如在订购时选择颜色的指甲油礼品套装、自选奶酪板或杜松子酒日历，其中每扇门后面的瓶子都是为收件人单独选择的。到目前为止，此类产品一直是小众且昂贵的，因为它们必须手动组装。RIC使这些定制选择的自动化生产更加可行且更具成本效益。”

04
解决劳动力短缺问题

工业4.0应用程序可以拯救的另一个领域是劳动力短缺，这是包装行业和许多其他行业一样遭受的问题。正如洛兰指出的那样，工业4.0可以帮助缓解这种情况，例如借助前面提到的数字孪生。

“通过数字孪生，可以获取现有劳动力的技能，然后可以利用这些知识来培训和支持新人才。增强现实可以帮助提供在职支持、加快培训并降低成本。”该技术可以让专家随时待命，并帮助自行配置和诊断机器。

“预测和界定，停止问题，并采取纠正措施或向操作员或维护团队提供前瞻性报告的能力，以便他们可以根据生产需求制定补救措施。这可以让操作员或工程师腾出时间来处理其他主动任务，减少疲劳和重复，并有助于提高安全性和生产力。”

与其他一些行业相比，包装操作通常部署了相当高的自动化水平，但某些操作传统上难以实现自动化并且是劳动密集型的，例如处理生食或有机食品。

“这可能具有挑战性，因为产品通常不规则且难以处理。我们已经看到了提供食品安全接触表面，并专为彻底清洁程序而设计的解决方案的发展。其他支持技术，如用于处理精致产品的软和自适应抓取技术，也正在开发中，以支持传统必须人工干预的自动化应用程序，”罗塞克补充道。

05
以工人为中心

现在越来越多地谈论工业5.0，欧盟将工业5.0定义为一个超越效率和生产力作为唯一目标的行业愿景，并加强工业对社会的作用和贡献。它将工人的福祉置于生产过程的中心，并使用新技术来提供超越就业和增长的繁荣，同时尊重地球的生产极限，并通过专门的研究和创新对现有工业4.0做出补充，向“可持续、以人为本和有弹性的欧洲工业”的过渡。

“技术是推动者，它是关于加强人力并提供成功的工具，推动最初的概念创新，直至机器设计、操作或维护的生命周期支持。它的存在是为了支持人类，而不是取代他们。它可以提高安全性，减少重复性任务，使他们能够做到最好，并推动创新，”洛兰说。

“像机器人技术这样的技术，不仅可以提高制造生产效率，而且还具有更基本的功能，可以让工人从有受伤风险的手动重复性任务中解脱出来。社会将面临劳动力短缺和劳动力成本上升的挑战，这将导致商品成本增加。机器人再次在缓解这种压力方面发挥重要作用协作技术还可以让人类工人更有效率，自动化重复的非增值操作，让人类工人执行熟练的‘增值’操作，从而获得更多的满足感和回报机会，”罗塞克总结道。