新型包裝生產(chǎn)智慧系統(tǒng)設(shè)計與研究

關(guān)鍵詞：自動化；機械結(jié)構(gòu)；高能耗；產(chǎn)線自動化

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)包裝機械行業(yè)在技術(shù)進步和品牌影響力提升的推動下，迅速崛起并逐漸占據(jù)了主導地位。這不僅為企業(yè)降低了采購成本，也促進了整個行業(yè)的進步。為了進一步推動行業(yè)發(fā)展，未來建議將包裝機械納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)指導目錄，以引導資金和資源向該領(lǐng)域集中，加速技術(shù)創(chuàng)新和升級，政府在支持包裝機械行業(yè)發(fā)展方面可以采取多種措施。首先，可以通過政策優(yōu)惠，如稅收減免和財政補貼，降低企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)成本，激發(fā)企業(yè)的創(chuàng)新活力。其次，可以提供研發(fā)補貼，支持企業(yè)加大對技術(shù)研發(fā)的投入，推動產(chǎn)品質(zhì)量和性能的不斷提升。政府還可以加強對包裝機械行業(yè)的標準制定和實施，促進行業(yè)健康有序發(fā)展。通過建立健全的技術(shù)標準和質(zhì)量認證體系，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和國際競爭力，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供有力支撐，將包裝機械納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)指導目錄，加強政策支持和標準管理，將有助于推動行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，提升國內(nèi)包裝機械行業(yè)的整體競爭力，助力中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變[1]。

二、包裝生產(chǎn)智慧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該設(shè)備在機械設(shè)計方面通過改進抽取袋方式、橢圓滑軌設(shè)計及智能填料裝置取得重要進展，實現(xiàn)了包裝生產(chǎn)過程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習節(jié)拍控制，提高了準確性和穩(wěn)定性。在優(yōu)化設(shè)計方面，公司采用精心設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)并采集包裝過程時間點，結(jié)合遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過深度學習進行節(jié)拍分析和控制方案優(yōu)化，提升了生產(chǎn)效率和控制水平。在軟硬件架構(gòu)方面，采用FPGA架構(gòu)實現(xiàn)軟硬件化方案，滿足大數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)升級和多設(shè)備協(xié)作需求，提高了數(shù)據(jù)處理速度，降低了計算瓶頸，加快了生產(chǎn)節(jié)奏。這些技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)塑料包裝袋的高效塑封包裝及質(zhì)檢分揀，提高了自動化程度，為客戶提供更高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，滿足了包裝生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量需求[2]。

三、安全指數(shù)分析

FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）軟硬件化技術(shù)是一種將軟件靈活性與硬件高效性結(jié)合的技術(shù)。通過在FPGA芯片上編程，可以實現(xiàn)特定的功能，從而使得系統(tǒng)能夠在硬件級別進行大數(shù)據(jù)處理，速度遠遠快于傳統(tǒng)的軟件解決方案。同時，由于FPGA可以通過重新編程來改變其功能，因此具有很高的靈活性和可升級性，能夠適應(yīng)不斷變化的技術(shù)需求。

在設(shè)計FPGA系統(tǒng)時，需要選擇合適的芯片，設(shè)計相應(yīng)的電路，并編寫硬件描述語言（HDL）來描述硬件的行為。通過這些步驟，可以定制出符合特定應(yīng)用需求的高性能系統(tǒng)。FPGA軟硬件化技術(shù)的這些優(yōu)勢使得它在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

在人工智能領(lǐng)域，F(xiàn)PGA可以用來加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理過程，提高AI應(yīng)用的響應(yīng)速度和處理能力。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，F(xiàn)PGA可以用于處理大量來自傳感器的數(shù)據(jù)，支持實時數(shù)據(jù)分析和處理。在邊緣計算領(lǐng)域，F(xiàn)PGA可以部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地處理，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高系統(tǒng)的整體效率。

FPGA軟硬件化技術(shù)通過結(jié)合軟件的靈活性和硬件的高效性，為各個領(lǐng)域提供了高性能、可定制、可升級的解決方案，具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

四、有益效果

通過機械設(shè)計和智能化控制，提升了包裝生產(chǎn)效率，減少了時間和人力成本。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習和遺傳算法優(yōu)化了生產(chǎn)節(jié)奏，增強了生產(chǎn)過程的準確性和穩(wěn)定性。采用FPGA技術(shù)實現(xiàn)了自動化和智能化升級，提升了生產(chǎn)線的智能水平。技術(shù)創(chuàng)新促進了行業(yè)發(fā)展，滿足了多樣化需求，提升了產(chǎn)品品質(zhì)，增強了企業(yè)競爭力。這些技術(shù)在包裝行業(yè)的應(yīng)用具有重要的實際價值和發(fā)展前景。

五、未來的發(fā)展前景

包裝行業(yè)應(yīng)采用環(huán)保材料，如生物降解材料和可回收材料，以降低環(huán)境影響。利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等智能技術(shù)提升生產(chǎn)自動化水平，實現(xiàn)精準定制和智能管理、降低成本。推廣綠色生產(chǎn)理念、優(yōu)化工藝，減少能源消耗和廢棄物產(chǎn)生，促進可持續(xù)發(fā)展。加強與上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同合作，優(yōu)化供應(yīng)鏈管理，提高整體效率和競爭力。靈活應(yīng)對市場需求，提供個性化、多樣化的包裝解決方案，滿足不同消費者需求。綜上所述，包裝行業(yè)應(yīng)注重環(huán)保、智能化、綠色生產(chǎn)、供應(yīng)鏈協(xié)同和個性化定制，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]佚名.國產(chǎn)包裝機械已成市場主流[J].現(xiàn)代制造，2023（8）：50-50.

[2].孫憲超.扶持包裝機械產(chǎn)業(yè) 提升國際競爭力[N].證券時報，2023-03-12（A04）.

[3].趙錦康.包裝機械中自動化技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021（02）：158-160.

（作者單位：青島恒星科技學院機械與汽車工程學院）