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纯电动数控茶叶整形包装机研发的技术创新过程及其管理

发布时间:2020-04-29 11:54文字数:4238字

  摘 要:本文论述了一种纯电动数控茶叶整形包装机研发的技术创新过程,系统地介绍了技术创新几个阶段的管理思路,及其在研发技术创新过程管理方面所形成的理论、应用、技术和系统构架。

  关键词:纯电动数控;茶叶整形包装机;研发;技术创新;管理

  在国内茶叶加工中,采用了各种形式的茶叶包装机,但其中大部分均需要繁琐的人工操作、较高的能源消耗。这不仅影响到茶叶包装的工作效率, 而且增加了茶叶包装成本;此外,因为整个包装过程中较多的人工介入,对茶叶的质量安全也构成了威胁,由此影响到茶叶行业的健康发展。因此,研究开发出一款贯穿茶叶包装全过程的给料、称重、制袋、充料、抽真空、封口以及输送为一体的自动化茶叶包装机,是当前国内茶叶加工及包装机械领域的迫切需求。在这个过程中,存在着一系列研发技术创新管理问题,是本文探讨的主要内容。

  1 项目简介

  福建省安溪县兴安金属有限公司通过市场分析发现:目前国内包装行业中茶叶精密小包装机械市场的需求量很大,现有相关设备大部分只能对茶叶外袋包装,且计量精密度不高,无法同时包装内袋及实现抽气真空以达到茶叶保鲜作用。与此同时,随着国内用工紧张,茶叶加工企业同样面临包装人员紧缺的状况。为此该公司确定了纯电动数控整形茶叶包装机研发项目,项目预定研发目标为设计出一种集控制、计量、内、外包装袋双层包装、抽气真空封口高精密智能控制为一体的茶叶分包装设备。

  2 技术创新过程分析

  2.1 分析市场需求,确立技术创新目标

  茶叶包装机械是为茶叶提供包装的装备,对茶叶加工和销售具有举足轻重的作用。茶叶包装机械的技术水平,是衡量茶叶加工技术装备能力的重要标志。我国是世界产茶大国之一,国内茶叶市场呈产、销两旺的态势,中高档茶和品牌茶市场反响更加火爆。但是早些年我国茶叶包装工业技术并不发达,大部分地区的茶叶主要采取小包装、人工包装的方式,存在需组织大量人工包装、效率低、卫生达不到要求、包装质量得不到保证、外观形状差等问题。根据这种茶叶包装技术市场的需求现状, 福建省安溪县兴安金属有限公司自主创新开发了一款能够集茶叶计量分装、内外带包装以及抽气真空于一体的自动化茶叶包装机,以使茶叶包装不仅能够操作简单快速,计量精准,并且整个包装过程安全卫生。

  2.2 组建创新组织,强化技术创新管理

  一个创新研发项目的成功与否,不仅与企业的技术、设备以及资金等因素有关,同时还必须要具有一个有创造性和主动性的研发团队。本次创新研发项目充分考虑到研发过程中的产品设计、验证以及生产等三个阶段,因此整个创新研发项目不仅设置了项目经理,还设置了设计经理、研发经理和生产经理分管四个阶段的研发项目管理。

  1) 项目经理:其作为产品创新开发项目的发起者和缔造者,要及时预测市场需求,并组织设计研发生产各个部门,进行项目创新开发的可行性研究,制定研发目标、分配团队任务,解决团队内部矛盾,做好资源分配。

  2) 设计经理:是产品结构和外形的设计者, 在产品的创新开发过程中,起到对整个团队成员技术支持的作用。

  3) 研发经理:是产品结构、功能研究开发者, 应对设计师所设计的零配件进行评估,并做出及时反馈。

  4) 生产经理:是整个创新研发项目终端产品的制造者,将设计研发阶段的理论图纸,转化为实际产品,因此作为生产经理,不仅要了解所研发产品的外观及性能的要求,更要清楚生产流程,具备操作经验。

  2.3 构建创新设想,集成原有技术储备

  本阶段主要是构建创新研发设想,并分析当前所掌握的技术手段与待解决问题之间存在的差距。

  2.3.1 根据市场实际需求及国内现有茶叶包装机技术水平,确定本次创新开发项目需要解决的主要内容包括:

  1) 创新开发如何同时实现内膜、外袋的包装技术,节省人工而提高生产效率的同时,并能可靠的保证如茶叶等物品的卫生要求。

  2) 创新开发如何采用PLC 程序控制技术实现整个包装过程的智能化控制,主要是自主开发设计一套控制软件,并采用触摸屏技术,使操作简单方便。

  3) 研究开发能够对内膜包装尺寸进行精度折叠的系统。

  4) 创新开发电气控制模块系统,实现机械动力主要由电气控制模块系统提供,保证各模块系统的工作,各模块系统的工作都具备自动控制功能,使产品的整体工作全过程在严格按程序依次完成的同时,实现产品节能的特点。

  5) 创新开发六口旋转式真空系统,使包装物品在真空工作室内旋转的同时抽气并封口真空,提高生产效率。

  6) 创新开发物料精密计量系统,保证计量精确,使整个包装过程达到标准化生产目标。

  2.3.2 集成整合现有的成熟关键技术

  1) 采用嵌入式PLC 程序控制系统,机械手仿人工包装操作,实现保鲜袋在可控行程位置,通过机械手使保鲜袋反向翻转180°后平整折叠完成包装。

  2) 实现物品下料进程实时计量,内保鲜袋包装和外包装袋真空封口双重包装,包装过程无需人工参与的全自动化进程。

  3) 采用旋转式真空工作模式,保证物品的高度真空而延长保鲜期限。

  2.3.3 全力投入待研究的关键技术

  1) 如何实现产品自动时延校准功能。

  2) 如何实现产品内、外袋双重包装,单外袋包装的自动切换。

  3) 如何实现包装袋尺寸自动调节系统,拓展产品应用范围。

  4) 研究在保证包装质量的前提下,提高包装速度,提高生产效率。

  2.4 确定创新方案,落实技术创新开发与评估

  经过长时间创新开发,确定出本茶叶包装机最终创新设计方案。该包装机主要由计量器、内膜包装袋制作、内膜袋包装、三爪张袋、伸缩手引导输送、旋转多口真空以及电气控制等几大模块系统构成,并在包装机上设置有触屏操作系统,包括温度调节开关、重量显示开关以及急停按钮。其运行过程为,原装茶叶通过机器振动下料,在借助计量器计量以及红外线感应装置控制后,进入到茶叶内包装袋中,然后由模拟机械手将装有茶叶的内膜包装伸送至包装工作平台,在该平台按照设定的折叠尺寸和精度,进行茶叶内膜袋包装,内膜袋包装完成后,又在伸缩手的引导下,将包有茶叶的内膜袋送至外膜包装,同时真空系统启动,完成对茶叶的真空保鲜包装。

  通过实际运行验证,本次创新研发的纯电动数控茶叶整形包装机能够高效精准的完成对茶叶的内外双重包装,并进行真空保鲜包装,同时产品使用了全自动触屏操作,不仅提高了茶叶的包装效率,也保证了茶叶包装过程的安全卫生。本研究产品经福建省农机质量监督检验站检测,完全符合相关标准,并经厦门市科学技术情报研究所查新,本产品的各项技术指标,在国内及国际均处于先进水平。

  2.5 强化实际生产过程管理,推广创新成果

  2.5.1 投入实际生产时的管理

  为保证创新研发产品的生产质量,项目管理着重在推动生产部门制定完善的生产流程,同时制定每道加工程序的质量检验标准,并要求各工序严格执行。各道工序都要求检验员严格把关,建立生产人员、检验人员的质量共同负责制, 进行质量追踪,从而提高产品的质量;根据市场和用户需求,实行以销定产的生产方式,保证产品的供销平衡,并实现生产效率的最优方案。

  2.5.2 推广创新成果时的管理

  1) 本项目立足本地市场,针对乌龙茶加工企业进行推广销售,通过产品演示、产品试用等方式, 尽最大可能迅速占领本地市场。

  2) 与龙头乌龙茶加工企业合作,开展流水线化产品推广,主要做法是通过龙头企业采购多台本项目研发产品,实现茶叶成品包装多台联动的流水化作业,形成样本工程,以利于进一步推广。

  3) 开拓省外市场,通过成功案例宣传、参与展会、媒体广告等多种形式结合的方式展开。

  4) 同时采取多元化营销模式和创新营销模式,形成具有公司特色的销售方式。包括渠道模式、直销模式、网络销售模式以及通过DM 平台发布最新产品信息。

  3 创新成果的管理评价

  3.1 研发管理创新

  本项目相比现有茶叶包装设备,在基础理论上具有一定的创新性,创新性地将机械手仿人工包装操作技术和抽真空技术应用于包装机械上,实现了内膜、外袋 2 层保鲜包装。产品经检测及客户试用,在提高生产效率、卫生安全等方面都取得了突破性的成果。包装机械的研发创新得益于相关研发项目管理的创新,若无创新管理方面的强化,根据市场需求,确立技术创新目标;组建创新组织、确定项目分阶段管理经理;构建创新设想,集成原有技术储备;落实技术创新开发与评估;强化实际生产过程质量程序管理,这个项目无法实现预期目的。

  3.2 应用管理创新

  本次研发的纯电动数控茶叶整形包装机不只局限于对茶叶进行智能化包装,同时由于产品本身具有智能性,它还可以广泛的用于粮食、药品、果脯以及小型器件等直径大约在1.2 mm~10 mm 范围内的固体非粘结性物品进行包装。通过本包装机进行包装的物品,能够达到防受潮、防虫蛀、防霉变、防氧化、延长保质期的效果。同时该茶叶整形包装机由于采用纯电动数控方式,所以操作十分方便省时。

  3.3 技术管理创新

  1) 采用嵌入式PLC 程序控制系统,机械手仿人工包装操作,实现茶叶内、外袋双层保鲜袋在可控行程位置实现包装。

  2) 采用六口旋转式真空系统,使包装物品在真空工作室内旋转的同时抽气并封口真空,提高生产效率。保证物品的高度真空而延长保鲜期限。

  3) 采用振动斜抛式的下料方式,下料进程实时计量,保证物品不受挤压而受损和计量的高精密度。实现物品下料进程实时精密计量,保证计量精确,包装过程无需人工参与的全自动化进程,使整个包装过程达到标准化生产目标。

  4) 机械手仿人工包装操作,使保鲜袋在可控行程位置反向翻转180°后平整折叠包装。

  5) 气动旋转式U 型吸袋器自动提取外包装袋并使袋口张开。

  6) 流水化作业采用自动输送装置,方便成品包装的检测。

  7) 采用气动动力技术,实现机械动力主要由电气控制模块系统提供,产品能耗低,节能效果显著。

  3.4 结构管理创新

  本创新项目在产品结构方面,完全采用自主研发,与目前国内市场的同类产品完全不同,整个包装机的所有系统结构均属于自主设计开发,结构新颖,具有独创性。

  4 结语

  本文以福建省安溪县兴安金属有限公司的纯电动数控茶叶整形包装机研发项目为例,从分析市场需求,确立技术创新目标;组建创新组织,分配技术创新任务;构建创新设想,分析技术创新储备;确定创新方案,落实技术创新开发与评估;投入实际生产,推广创新成果等五个方面介绍了其技术研发创新的管理过程。并从理论创新、应用创新、技术创新和结构创新诸方面总结了其创新管理的理论和实践成果。

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