淺談食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用

李楠

淺談食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用

李楠

（邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054000）

近年來，隨著中國計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新科技發(fā)展，社會(huì)信息化水平不斷提升，并逐步開啟了人工智能時(shí)代。國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》正式拉開了中國“工業(yè)4.0”發(fā)展站序幕。在此宏觀背景下，機(jī)械制造領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級(jí)勢在必行。食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，是打造機(jī)械制造新生態(tài)的關(guān)鍵一環(huán)，相關(guān)方面的課題研究備受人們的關(guān)注和熱議。基于食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值解析，著重對其發(fā)展展開了討論和研究。

食品機(jī)械；智能控制技術(shù)；應(yīng)用價(jià)值；運(yùn)動(dòng)控制

中國工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造是關(guān)鍵。隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活品質(zhì)得到了極大改善，對食品的需求呈爆發(fā)式增長，并表現(xiàn)出了多樣化趨勢。受此影響，食品機(jī)械行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，并且保持高速增長態(tài)勢，但是對智能控制技術(shù)應(yīng)用的探索仍處于初級(jí)階段，很多領(lǐng)域的研發(fā)亟待創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)其更大經(jīng)濟(jì)價(jià)值釋放的關(guān)鍵。時(shí)至今日，食品工業(yè)智能化潮流下，食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用勢在必行。

1 智能控制技術(shù)概述

從感覺到記憶再到思維產(chǎn)生智慧，其結(jié)果又引導(dǎo)著行為，其表達(dá)的過程被稱作“能力”，兩者的并合即為“智能”。隨著人類科技文明發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)支持的智能控制，標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的到來，為人們的生產(chǎn)生活帶來了諸多便捷性服務(wù)體驗(yàn)，提高了相關(guān)活動(dòng)效率及質(zhì)量。根據(jù)百度百科的相關(guān)釋義，所謂智能控制指在無人干預(yù)的情況下能自主驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。相較于經(jīng)典控制，智能控制的對象具有不確定性、時(shí)變性和非線性的特點(diǎn)，所面向的任務(wù)要求更加復(fù)雜，若通過傳統(tǒng)控制系統(tǒng)可能會(huì)變得更加復(fù)雜，從而增加了設(shè)備投資。但是面對日益復(fù)雜的控制問題，傳統(tǒng)控制對于線性問題的解決優(yōu)勢明顯，是智能控制發(fā)展的基礎(chǔ)，因而統(tǒng)一規(guī)制在智能控制的框架下。綜合來講，智能控制技術(shù)是以控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工職能、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)拓展而來的，目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)類型有自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等。正是基于智能控制技術(shù)的種種優(yōu)勢，在現(xiàn)代各行各業(yè)中的應(yīng)用愈加廣泛，并創(chuàng)造了巨大價(jià)值。

2 食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

民以食為天，隨著中國宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活品質(zhì)得到了極大改善，對各類食品的需求不斷增長。同時(shí)，面對激烈的市場經(jīng)濟(jì)競爭環(huán)境，中國食品機(jī)械行業(yè)正在經(jīng)歷著重要的轉(zhuǎn)變，部分企業(yè)開始按客戶要求組織柔性生產(chǎn)，為了滿足更高的質(zhì)量、成本、效率以及安全控制需求，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。自改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)增長始終保持著高姿態(tài)，與人口紅利息息相關(guān)。但是客觀維度上講，隨著中國社會(huì)老齡化現(xiàn)象加劇，以低廉勞動(dòng)力帶來的人口紅利日漸消散，尤其對食品工業(yè)這種勞動(dòng)密集型行業(yè)造成了巨大的沖擊，用工荒、招工難等系列問題逐漸暴露出來。智能控制技術(shù)在食品機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，很大程度上解決了人力資源消耗，有效解決了上述現(xiàn)實(shí)問題。中國工業(yè)4.0時(shí)代，食品機(jī)械的智能化勢在必行。另外，經(jīng)濟(jì)全球化格局下，國內(nèi)企業(yè)面臨著越來越嚴(yán)峻的競爭挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)靠價(jià)格和數(shù)量取勝的優(yōu)勢不在，食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了更為精準(zhǔn)的操作，對提升產(chǎn)品質(zhì)量顯著。智能控制技術(shù)應(yīng)用，正在引領(lǐng)著整個(gè)食品行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，是實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

3 食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 成就

在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域，智能控制技術(shù)的應(yīng)用，為那些依賴不夠完備或精準(zhǔn)數(shù)據(jù)解決無法預(yù)測的情況提供了有效方案。例如，可基于模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等典型智能控制方法，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)環(huán)境建模，繼而通過傳感器實(shí)現(xiàn)信息的預(yù)處理；也可利用專家系統(tǒng)中的逆向推理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行問題，繼而修改控制機(jī)構(gòu)或參數(shù)，從而構(gòu)建最佳的控制模式。另外，在食品機(jī)械運(yùn)行實(shí)際中，受主客觀因素的影響，加之長時(shí)間操作，難免會(huì)出現(xiàn)故障問題。基于智能傳感器生成的預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)，可將機(jī)械的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)反饋給相關(guān)人員，并借助專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)排查，有效縮短停機(jī)時(shí)間，對提升企業(yè)生產(chǎn)能力作用顯著。同時(shí)，工業(yè)4.0兼容的傳感器，除了常規(guī)系統(tǒng)控制傳輸功能外，還配備了一個(gè)接口連接到云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作。時(shí)至今日，中國食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用探索日臻成熟，尤其是機(jī)械人技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展取得了巨大成就，包括碼垛、裝箱、拾取等。上海發(fā)那科機(jī)器人有限公司開發(fā)的FANUCM-710iC/50H高速機(jī)器人Packing系統(tǒng)，最快抓取節(jié)拍可達(dá)50次/分鐘，大大縮短了食品裝箱生產(chǎn)所消耗的時(shí)間。

3.2 不足

雖然中國食品工業(yè)智能化建設(shè)取得一定成就，但仍需客觀審視，承認(rèn)與歐美發(fā)達(dá)國家在某些領(lǐng)域存在的差距，善于查找其中影響制約因素，繼而針對性地予以改進(jìn)，從而最大限度地釋放食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，最終更好地應(yīng)對經(jīng)濟(jì)全球化競爭挑戰(zhàn)。具體而言，中國當(dāng)前階段的食品機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)智能化水平仍處于研發(fā)階段，僅有不足1/3的企業(yè)真正邁入了智能制造的應(yīng)用階段。由于發(fā)展規(guī)模不一，食品機(jī)械行業(yè)企業(yè)對智能化建設(shè)的投入力度存在差異，對各類研發(fā)資源的聚合能力不盡相同，創(chuàng)新創(chuàng)造表現(xiàn)力不足，進(jìn)而影響了食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用水平。尤其是很多中小企業(yè)在實(shí)現(xiàn)智能制造的過程中存在困難，其相關(guān)投入大大提高了企業(yè)生產(chǎn)成本，融資難成為解決問題的關(guān)鍵。生產(chǎn)型企業(yè)的成本增加，導(dǎo)致食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用成本增加，進(jìn)而影響了用戶消費(fèi)決策，在沒有足夠的市場需求支持下，該項(xiàng)工作勢必?zé)o法推進(jìn)，最終形成惡性循環(huán)。

4 食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用未來

4.1 精準(zhǔn)定位目標(biāo)

食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，包括機(jī)器人技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、傳統(tǒng)控制技術(shù)以及傳感器等。例如食品包裝、擺放工作實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)選擇不同類型的機(jī)器人進(jìn)行控制。未來，隨著食品生產(chǎn)工藝的持續(xù)優(yōu)化，對各項(xiàng)加工參數(shù)提出了越來越多的要求，已建立的標(biāo)準(zhǔn)已然無法滿足需求，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用提出了新的要求。目前來講，中國常見的食品機(jī)械是集光、電、機(jī)、氣等于一體的機(jī)械化電子設(shè)備，在日后的智能化設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制作為食品機(jī)械的核心所在，是保障食品機(jī)械高質(zhì)量、連續(xù)作業(yè)的關(guān)鍵，需對食品機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、精度等系列指標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。另外，食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，還可充分運(yùn)用數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行原理，實(shí)現(xiàn)食品機(jī)械各運(yùn)行環(huán)節(jié)的數(shù)字控制，進(jìn)而提升其自適應(yīng)程度，使之生產(chǎn)效能得到最大化發(fā)揮。由此，食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)朝著運(yùn)動(dòng)控制自動(dòng)化、數(shù)控化的方向深入發(fā)展。未來，隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，其功能負(fù)載勢必會(huì)越來越強(qiáng)大，在食品機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)體現(xiàn)在更多方面。

4.2 加大各方支持

食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，是推動(dòng)食品工業(yè)智能化的關(guān)鍵，對提升整個(gè)行業(yè)的市場競爭實(shí)力意義非凡，其實(shí)現(xiàn)有賴于多方面的支持，包括資金支持、技術(shù)支持、人才支持等。在中國食品機(jī)械制造行業(yè)保持高速增長態(tài)勢的今天，應(yīng)逐步加大對智能控制技術(shù)的應(yīng)用投入，從而迎合經(jīng)濟(jì)市場需求，使之創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。一方面，以《中國制造2025》為行動(dòng)導(dǎo)向，政府高度關(guān)注食品機(jī)械工業(yè)的智能化，充分發(fā)揮自有職能，深入了解其在現(xiàn)實(shí)中面臨的困難和問題，適度提高政策方面的引導(dǎo)與支持，以經(jīng)濟(jì)市場為主抓手，營造良好的投融資環(huán)境，解決食品機(jī)械對智能控制技術(shù)應(yīng)用資金方面的困境；另一方面，充分發(fā)揮高等院校、科研單位等智囊組織作用，引導(dǎo)和加強(qiáng)對智能控制技術(shù)的應(yīng)用研究，以產(chǎn)學(xué)研一體化建設(shè)為切入點(diǎn)，牽引其向食品機(jī)械制造業(yè)滲入，重點(diǎn)做好知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作，鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)造，一定程度上改善智能控制技術(shù)應(yīng)用成本較高的現(xiàn)象，助力該項(xiàng)工程持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，對于食品機(jī)械制造企業(yè)而言，亦需緊跟時(shí)代潮流，高度重視智能化水平提升，深入對智能控制技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)，提升自身產(chǎn)品競爭力，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)筑基。

5 結(jié)語

綜上所述，食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，有著多重方面的價(jià)值意義，其實(shí)踐至關(guān)重要，是積極響應(yīng)國務(wù)院《中國工業(yè)4.0》戰(zhàn)略部署的重要表現(xiàn)。其作為一項(xiàng)相對復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，現(xiàn)已取得了顯著成就，但客觀維度上仍舊存在不少阻礙，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對該方面的引導(dǎo)與支持，從而使之價(jià)值得以最大釋放。希望學(xué)術(shù)界持續(xù)關(guān)注此類課題研究，結(jié)合實(shí)際情況，從不同測度視角入手，分析食品機(jī)械對智能控制技術(shù)的應(yīng)用薄弱點(diǎn)，針對性地提出更多有效建議。

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TS203

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.066

2095－6835（2020）09－0153－02

李楠（1985—），女，河北邢臺(tái)人，碩士，講師，研究方向?yàn)橹悄芸刂啤?/p>

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕