食品机械应用智能控制技术的现状及发展趋势研究

作者:检测猫     发表时间:2022-03-28 16:41:48   浏览次数:34



摘要:高新技术不断创新发展的背景下,智能控制技术应运而生并实现了在多个领域内的应用,取得了有效的应用成果。新时期,人们对于食品的需求呈现出多样化趋势,这极大地推动着食品行业发展。工业4.0背景下,传统食品机械技术逐渐无法满足生产制造需求,将智能控制技术应用于食品机械领域,有助于促进食品工业智能化发展,助推机械制造领域创新转型,提高核心竞争力,实现稳定可持续发展。本文首先概述了我国食品机械发展史;其次分析了食品机械应用智能控制技术的价值;接着分析了食品机械应用智能控制技术的现状;最后探讨了食品机械与应用智能控制技术的发展趋势。


  关键词:食品机械;智能控制技术;应用;价值;现状;发展;


  在过去,食品机械生产技术水平低,产品生产处于半机械化状态,同时需要消耗较高的能源,不利于食品机械化发展。工业4.0时代,将智能控制技术和食品机械相融合,能够极大地提升食品生产加工效率、质量,促进食品资源更新,节省人力、节约能源,提高食品机械化生产制造水平,为食品工业发展提供了重要的推动力。因此,智能控制技术在食品机械领域中的应用成为必然趋势。


  一、食品机械发展史概述


  食品机械指的是在食品生产加工期间所应用的机械装置设备。目前,食品机械主要分为两类,一类是食品加工机械,另一类则是食品包装设备。我国食品机械发展史,主要包括三个阶段,具体如下:


  第一阶段为20世纪50年代前,在这期间,食品生产加工方式为传统作坊式,主要以手工操作为主,对于机械设备的应用极少,仅有个别地区应用了机械设备,但大多是从国外引进的。在这一时期,食品生产加工主要以面粉等食品为主,大部分面粉制造厂所应用的设备,均引自国外,并没有建立正式的、规模化的食品机械生产制造线。


  第二阶段是20世纪50年代到70年代,在这一时期,食品生产加工逐步应用机械化设备为满足食品需求,全国各地大力建设粮食类、粮油类食品生产加工厂,食品生产加工实现了半手工、半机械化状态,简单操作以人工为主,复杂关键环节以机械操作为主。在近30年的发展历程中,食品机械化发展水平显着提升,在一定程度上满足了食品生产加工需求,形成了一定规模的食品机械化生产加工线。


  第三阶段是20世纪80年代后,随着改革开放进程的不断加快,外资的不断引进,极大地推动着我国食品加工工业的快速发展,并建立了诸多的外资、合资食品加工企业,引入了诸多新型食品生产加工技术与设备,极大地提升了食品机械化水平。但是,在这一阶段,对于食品生产加工数量、品质、种类等提出了更高的要求,为满足新时期消费者需求,我国创新引入应用食品机械加工技术和设备,在有效提升食品加工机械化水平的同时,更好地满足了消费者需求。步入20世纪90年代后,食品机械生产加工设备更新换代,基本实现了机械化作业,并形成了完善的食品机械化作业模式。现如今,在社会发展中及国民经济增长中,食品生产制造业已成为支柱性产业,同时也极大地满足了人们对于食品的多元化需求。此外,21世纪后,人们的生活条件显着提升,食品质量安全问题引发了社会各界的高度关注,这为食品机械化发展提供了契机,食品机械和智能控制技术的融合应用成为发展的必然趋势。


  二、食品机械应用智能控制技术的价值分析


  现阶段,随着计算机信息技术、网络技术、人工智能技术的创新发展,智能控制技术应运而生,人类逐渐踏入“智能”时代,这极大地便利了人们的生产及生活,使得生产作业效率和质量显着提升。智能控制技术,指的是无人干预情况下自主驱动智能机器进行生产操作,整个过程具备较高的智能性、自动性,是建立在现代控制理论的基础之上的。和传统控制技术及模式相比较而言,智能控制对象的特点主要体现在非线性和不确定性方面,任务内容较为复杂化,如果依然采用传统控制技术,不利于任务内容的完成,同时也会增加设备投资。新时期,食品机械生产作业任务与控制更加的复杂化,智能控制技术在食品机械中的应用显得尤为重要。智能控制技术的创新应用,是建立在传统控制技术和模式的基础之上的,并结合控制理论、人工智能技术、计算机信息技术等多项学科技术,实现智能化控制。智能控制技术涵盖多项技术,包括:自学习控制技术、自组织控制技术、自适应控制技术等等,凭借自身较强的先进性、智能性,智能控制技术被广泛应用于各个领域当中,并取得了显着的应用成果。


  当前,由于受到利益因素的影响,我国食品机械企业将重点放在做大做强方面,而国外企业则更为注重的是技术创新研发和应用,便于树立良好的核心竞争力。我国食品机械企业在市场竞争过程中,其制胜法宝在于数量、价格,由于缺乏核心技术,导致食品品质参差不齐,再加上当前市场材料成本及劳动力成本逐年升高,极大地压缩了企业利润。

  工业机器人作为智能控制技术的重要体现,主要依靠的是运动控制,这是确保食品机械精度的关键技术。站在这一角度上来看,食品机械制造和智能控制技术的联系是非常密切的,所以近年来以工业机器人为代表的智能控制技术在食品机械企业的应用越来越广泛。当前,在智能控制技术的支撑下,削面机器人、炒菜机器人均已出现,无论是我国自主研发的技术还是国外引进的技术,食品生产制造企业均越来越重视与其应用。智能控制技术的长期应用,离不开网络化技术、信息化技术、传感技术的强有力支撑。未来的食品机械设备,将会是物联产品,这是食品机械领域发展的必然趋势,有助于促进食品机械智能化生产、控制水平的提升。当前,传统食品生产制造企业的利润越来越低,人口红利逐渐消失,食品生产加工企业属于劳动密集型企业,当前所面临的压力越来越大。因此要高度重视食品机械自动化、智能化改造工作,在改善食品生产作业环境,提高生产作业效率和质量的同时,降低劳动强度,提升智能化生产水平,助推传统食品机械及食品工业的转型升级发展。


  十三五以来,食品机械行业高度重视生产作业的智能化、信息化控制水平的提升,尤其是在远程智能控制方面,当前已基本实现,充分满足了新时期食品工业发展需求。工业4.0背景下,食品机械智能化控制势在必行,由于受到经济全球化发展因素的影响,当前我国企业竞争越来越激烈,过去依靠数量、价格取胜的优势不复存在。通过应用智能控制技术,自动化、智能化控制食品生产制造全过程,提高食品生产效率和质量,助推食品行业转型升级发展,在竞争中树立较强的核心竞争力,达到稳定可持续发展的目的。


  三、食品机械应用智能控制技术的现状分析


  (一)成就


  新时期,智能控制技术和食品机械的融合,极大地解决了传统技术的弊端。举个例子来说,依靠神经网络及模糊数学技术所形成的智能控制技术,动态建模食品生产全过程,利用传感器处理食品生产期间所出现的各类信息。不仅如此,利用专家系统展开逆向推理,能够发现食品机械设备及系统运行所存在的问题,便于及时对控制机构、参数等进行调整,建立健全完善的食品机械智能化控制模式。除此之外,由于受到主观、客观因素的影响,食品机械在经过长时间的运行后极易出现故障问题,利用智能传感器构建预测性维护系统,动态掌握食品机械的运行状况并实时反馈给管理人员,利用专家系统即可实现对故障问题的快速、高效、精准查询,极大地缩短了停机时间,促进了企业生产能力的提升。不仅如此,工业4.0兼容的传感器,不仅具备常规系统的传输控制功能,同时也能够实现远程操作。现如今,随着我国食品机械领域对智能控制技术应用的不断深入,特别是机器人技术在食品产品包装工作中取得了良好的应用效果。例如:上海发那科机器人有限公司开发的FANUCM-710iC/50H高速机器人Packing系统,最快抓取节拍速度达到了每分钟50次,不得不说,这极大地降低了食品装箱生产耗时,工作效率显着提升。


  (二)不足


  目前,我国食品工业智能化发展取得了诸多成就,但是站在客观的角度上来说,我国和西方发达国家仍存在一定的差距,因此在接下来的时间里,要认真分析差距所在,了解不足之处,有针对性的实施改进,深入融合食品机械和智能控制技术,充分发挥智能控制技术的价值作用,以便于在日益激烈的全球化竞争中实现稳定立足发展。目前,我国食品机械生产智能化控制水平并不高,仍有近3/4的企业尚未实现安全的智能化控制与制造,由于受到发展规模、资金等多方面因素的影响,食品机械企业智能化建设存在巨大的差异,不重视对各类研发之间的有效整合,创新能力不高,这极大的阻碍着食品机械企业智能控制水平的提升。特别是一些中小型食品生产制造企业,在实践中面临融资难的问题。再加上生产型企业成本增加,这也就使得食品机械应用智能控制技术的成本增加,降低了企业应用智能控制技术的积极性,不利于食品工业的长远稳定发展。


  四、食品机械与应用智能控制技术的发展趋势探讨


  (一)精准定位目标


  食品机械应用智能控制技术,涵盖着多方面的技术,常见的有传感器、运动控制技术、机器人技术等。以食品包装及摆放为例,需要选择不同类型的机器人控制。在接下来的时间里,要进一步优化食品生产工艺技术,规范精确各项加工参数。现阶段,我国食品机械大多是集光、电、机、气等于一体的机械化电子设备,在食品机械智能设计环节,要融合应用计算机技术等多项技术,实现食品机械一体化控制。在食品机械中,运动控制占据着至关重要的地位,是确保食品机械安全高效运转的关键,借助智能控制技术,有助于精准定位食品机械运转速度、运转精度。除此之外,智能控制技术在食品机械领域中的应用,数控机床技术作用巨大,有助于数字化控制食品机械设备、系统运行,达到更加理想的生产性能。在接下来的时间里,智能控制技术在食品机械中的应用将会更加自动化、数控化,功能负载将更加完善,实现在更广阔的领域及范围内的应用。


  (二)加大支持力度


  智能控制技术和食品机械的深度融合发展,有助于推动食品工业智能化水平的提升,为食品行业及企业的发展提供更加强大的动力。食品机械对智能控制技术的应用,离不开充足的资金、人才和技术支持,因此为了更好地保障食品机械制造业的良好、稳定发展,提高市场核心竞争力,在接下来的时间里要进一步加大各方面的支持力度,进而创造出更高的经济价值,同时也能够满足新时期消费者对于食品的多元化需求。具体来说,首先政府部门要充分意识到食品机械智能化发展的重要性和必要性,成功发挥自身的引导、扶持作用,结合当前食品机械及食品工业领域发展需求,出台针对性的政策予以扶持,进而更好地解决在生产发展中面临的疑难问题,并营造良好的投资、融资环境,有效缓解资金难的问题,为食品机械智能化发展提供充足的资金支撑。其次,科研单位以及高校要发挥自身作用,进一步深入研究智能控制技术,以产学研一体化建设为切入点,加深对食品机械制造业的创新探索工作,加强知识产权保护,极大创新力度,有效降低智能控制技术在食品机械领域的应用成本。最后,食品机械生产制造企业,要紧随时代发展潮流,结合自身需求引入应用智能控制技术,提高食品生产制造效率和质量,提高产品及企业市场核心竞争力,最终实现稳定可持续发展。


  五、结语


  综上所述,新时期,随着人们的生活条件的不断提升,对于食品品质、口味、种类等提出了更高的要求,因而加快食品机械研发显得至关重要。将智能控制技术应用于食品机械领域,充分发挥智能控制技术的价值作用,实现食品机械和智能控制技术的深度融合,推动食品机械转型升级。针对当前智能控制技术应用于食品机械领域中所暴露出的不足,要高度重视起来,并采取有效措施加以解决,提升智能控制水平,助推食品机械领域智能化发展。


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