|
Что день грядущий
Summary:
Сейчас уже никто не станет оспаривать то факт, что за последние 10 лет упаковочная отрасль совершила гигантский рывок и вышла в число ведущих отраслей российской экономики. Спектр упаковочного оборудования динамично расширяется, поэтому несомненный интерес представляет анализ парка упаковочных машин в нашей стране.
Состояние парка технологического оборудования отражает уровень развития отрасли и позволяет делать прогнозы на будущее. Спектр технологического упаковочного оборудования динамично расширяется. Оно становится все более многообразным и включает в себя оборудование различного технологического назначения с характеристиками, часто отличающимися от аналогичных характеристик собственно упаковочного оборудования. Именно поэтому несомненный интерес представляет предлагаемый нами анализ парка упаковочного оборудования в нашей стране.
Сейчас уже никто не станет оспаривать тот факт, что за последние 10 лет упаковочная отрасль совершила гигантский рывок и вышла в число ведущих отраслей российской экономики. Вместе с этим становится заметным нарастание внутренних проблем, связанных с насыщением упаковочного производства технологическим оборудованием, а также с появлением большого количества предприятий малого и среднего бизнеса с ограниченными материальными ресурсами и, как следствие, — с устаревшим парком упаковочного оборудования. Особенно это бросается в глаза после знакомства с ведущими зарубежными выставками, проходящими в Дюссельдорфе, Париже, Токио и др., где демонстрируется оборудование с более высоким уровнем автоматизации и сервиса, компьютерного оснащения и, что особенно важно, с более сложной технологической структурой. Отсутствие подобного оборудования на отечественных выставках объясняется не нежеланием демонстрировать современную технику, а невозможностью продать ее здесь. Вместе с этим нельзя не отметить заметной тенденции к увеличению удельного веса крупных (по российским меркам) производителей упаковочного оборудования, стремящихся повышать не только объемы производства, но и качественные показатели своей продукции.
Термины
Надо сказать, что в настоящее время не существует общепринятого определения понятия «упаковочное оборудование». В упаковочном производстве используется большое количество комплексных технологических систем, включающих дополнительное оборудование со вспомогательными функциями. Поэтому интегральная оценка всего оборудования будет существенно искажать реальную картину состояния именно упаковочного производства.
Таким образом, необходимо четко отличать технологическое оборудование, используемое в упаковочной отрасли, от оборудования, реализующего сам процесс упаковки.
Нам представляется логичным идентифицировать упаковочное оборудование следующим образом:
-
основным процессом упаковочной отрасли является процесс упаковывания;
-
результатом этого процесса является упаковка, понимаемая как единая трехэлементарная система, включающая: дискрету-дозу упаковываемого продукта, дискрету-комплект упаковывающих средств и дискрету-этикетку, ярлык и т. п. с необходимой информацией.
Таким образом, суть процесса упаковывания состоит в реализации взаимодействия исходных элементов на требуемом качественном уровне и с необходимой производительностью.
Для упрощения примем следующие обозначения трех составляющих элементов упаковки: П — упаковываемая дискрета продукта; Т — дискрета упаковывающих средств (тара); И — дискрета информации.
Упаковочным должно называться технологическое оборудование, выполняющее все операции процесса упаковывания. Анализ показывает, что несмотря на огромное разнообразие упаковываемых продуктов, любой процесс упаковки включает следующие технологические операции:
-
фасование, включающее дозирование продукта и помещение его в тару, т. е. реализующее бинарное взаимодействие П-Т;
-
герметизация, обеспечивающая фиксацию и сохранение бинара П-Т;
-
информирование, реализующее взаимодействие Т-И и П-И, например, этикетирование.
К вспомогательным операциям, обеспечивающим возможность выполнения основных, относятся:
-
транспортирование, т. е. доставка элементов П, Т, И в устройство, реализующее их взаимодействие, а также вывоз упаковки из технологической упаковочной системы;
-
контрольная, фиксирующая качество процесса упаковки. Она может быть осуществлена в явной или неявной форме.
Последовательность основных этапов процесса упаковки не имеет жесткой регламентации. Это делает возможным существование нескольких вариантов технологических цепочек, а, следовательно, и конструктивных решений упаковочного оборудования. Число таких вариантов ограничено. Как известно, взаимодействие исходных элементов в системе может быть последовательным и параллельным.
Для системы из трех элементов (каковой является самая простая упаковка) последовательность этапов упаковки может быть следующей:
-
параллельная, в которой все бинарные взаимодействия происходят одновременно, а технологический цикл процесса определяется наиболее продолжительной операцией;
-
последовательная, в которой все бинарные взаимодействия осуществляются шаг за шагом в определенном порядке: Т-П-И, П-Т-И, И-П-Т, Т-И-П, П-И-Т, И-Т-П. Технологический цикл равен сумме продолжительности всех операций.
Среди этих структурных последовательностей выделяются т. н. традиционные, наиболее привычные и конструктивно проработанные.
Они, как правило, имеют свои отработанные практикой области применения и определенные диапазоны технологических возможностей по охватываемой номенклатуре упаковываемой продукции, по производительности, по приспособленности к переналадкам и т. д.
Схемы
Реальные схемы, как правило, комбинированные, включают совмещенные и несовмещенные операции, а их технологический цикл описывается с помощью циклограмм.
Все технологические схемы имеют разные эксплуатационные функциональные характеристики даже при упаковке одного и того же продукта в одинаковых количествах. Это открывает широкие возможности для оптимизации конструкторско-технологических решений при синтезе упаковочного оборудования.
Однако и внутри каждой структурной технологической схемы существуют варианты реализации. Так, каждой единице технологического оборудования соответствует определенная кинематическая схема, т. е. некий упорядоченный комплекс движений.
Известно, что все многообразие видов движения строится на сочетании поступательного и вращательного. Эти два базовых движения по-разному влияют на производительность оборудования.
Например, если перемещение предмета из одного положения в другое может быть осуществлено с помощью и поступательного, и вращательного движения соответствующих исполнительных элементов оборудования, то при прочих равных условиях предпочтение следует отдать вращательному движению, т. к. в отличие от поступательного, оно не имеет возвратной, т. е. холостой фазы при повторении технологического цикла машины.
Это подтверждает практика упаковочного машиностроения. Потенциально наиболее производительными являются машины роторного типа, используемые в крупных производствах (упаковывание напитков, фармацевтика, изготовление боеприпасов), а также машины карусельного типа для дозирования, укупорки и т. п.
Указанные структурные схемы реализуют оба исходных способа упаковывания: вложение (заполнение) и обертывание.
Первый способ предполагает наличие элемента Т в виде тары с фиксированной геометрической структурой (формой и размерами). Упаковываемый предмет также может иметь фиксированную геометрическую структуру, и тогда процесс упаковки осуществляется методом вложения, т. е. помещением предмета в тару. Если продукт жидкий, сыпучий или газообразный, то используется разновидность вложения — заполнение, засыпка и т. п.
Второй способ применяется, если фиксированную геометрическую структуру имеет только упаковываемый продукт, а упаковочный материал принимает его форму. Возможен вариант, когда операция дозирования происходит после этапа обертывания (т. е. после реализации взаимодействия П-Т). Например, непрерывный жгут карамельной массы обертывается упаковочным материалом в виде ленты и только потом делится на мерные дозы
Подходы
С точки зрения системного подхода, в настоящее время правильнее говорить не об упаковочном оборудовании, а о технологической упаковочной системе, вмещающей в себя понятия «упаковочное оборудование», «упаковочная машина», «исполнительное функциональное устройство», «механизм». Это позволит создать упорядоченную структуру технологического упаковочного оборудования на основе единого критерия — его служебного назначения. Это тем более целесообразно, что именно служебное назначение оборудования (как совокупность эксплуатационных свойств) определяет его концептуальную схему, технологическую последовательность операций, и наконец, вариант конкретного конструкторского решения. Усложняется создание технически согласованных крупных технологических комплексов. По своей природе упаковывание — это неоднородный и многооперационный процесс. Следует отметить две принципиально отличающиеся технико-организационные схемы его реализации.
1. Технологические цепочки из бинарных взаимодействий исходных элементов П, Т, И на базе автономного операционного оборудования. Это полная или неполная совокупность трех возможных бинарных взаимодействий П-Т; П-И; Т-И в виде одной из шести схем технологических последовательностей. При этом автономное операционное оборудование может быть организовано в форме поточного или непоточного производства.
Преимуществами подобной схемы являются:
-
простота конструкций, надежность операционного оборудования;
-
гибкость в отношении модернизации;
-
упрощение вопросов расширения и изменения номенклатуры производимой продукции.
Недостатки:
-
увеличенные площади, занимаемые производственной системой;
-
повышенные энергозатраты;
-
необходимость использования вспомогательного (транспортного, складского) оборудования;
-
усложнение управления производством;
-
повышенное количество рабочего персонала;
-
усложнение сервисного обслуживания и ремонта.
2. Технологически полный или неполный вариант многооперационного оборудования, имеющего единую кинематическую схему и циклограмму работы.
Преимущества:
-
меньшие занимаемые площади;
-
меньшие энергозатраты;
-
стабильность технологического цикла;
-
меньшее количество рабочего персонала.
Недостатки:
-
усложнение конструкции;
-
снижение надежности;
-
ограниченные возможности модернизации;
-
меньшая номенклатурная гибкость;
-
завышенная цена.
Варианты компоновок
Уровень развития технологического оборудования определяется также вариативностью его технико-организационных компоновок. Здесь, прежде всего, имеется в виду наличие многопоточного, многопозиционного, многономенклатурного оборудования. Обращает на себя внимание тот факт, что упаковочное оборудование и за рубежом, и — особенно — в России отличается однообразием компоновочных решений. В основном используется однопоточное оборудование последовательного действия с той или иной степенью перекрытия (совмещения) смежных операций. И только на массовых производствах мелкодозированной продукции (чай, кофе, специи, медикаменты и т. п.) имеются многопоточные (чаще их называют многоручьевые) машины, построенные по экстенсивной схеме.
Как правило, это параллельное конструктивное объединение, например, дозаторов. Имеется также немногочисленная группа оборудования карусельного типа, предназначенного, в основном, для укупорочных и этикетировочных операций. Для термоусадочного оборудования можно отметить применение тоннельных компоновок машин наряду с тупиковыми.
С точки зрения пространственной компоновки, упаковочное оборудование делится на вертикальное и горизонтальное. В количественном отношении с большим отрывом лидируют вертикальные компоновки. Это легко объяснимо. Во-первых, использование самодвижения продукта под воздействием гравитации позволяет упростить конструкцию оборудования. Во-вторых, не требуется сложных согласований в кинематической схеме, т. к. подача продукта и упаковочного материала совпадают по направлению. В этом случае оборудование называется «прямоточным». В-третьих, упаковывание в полимерные термосвариваемые материалы тоже имеет довольно простое конструктивное решение. Кроме того, конструкция позволяет легко менять вид дозатора (и, следовательно, обслуживать весьма широкий диапазон фасуемой продукции), а также обеспечивает простоту и оперативность переналадки как по величине дозы, так и по виду продукта. Таким образом, в настоящее время этот вид упаковочного оборудования является одним из наиболее конструктивно простых и надежных. Благодаря стабильному спросу на весь номенклатурный ряд фасуемой продукции и относительно низкой стоимости, этот вид оборудования распространен очень широко (особенно в сфере малого предпринимательства). С другой стороны — интенсивное использование этого оборудования привело к тому, что в настоящее время оно исчерпало весь потенциал повышения своих эксплуатационных характеристик. Производительность достигла объективного предела, и исчерпаны возможности расширения номенклатуры фасуемой продукции. Сейчас конкурентная борьба между производителями этого оборудования ведется путем добавления различных сервисных устройств, насыщения конструкций электроникой, поиском малейших возможностей интенсифицировать технологический цикл. Совершенно очевидно, что все это не может дать значительного эффекта.
Анализ внутреннего и внешнего рынка упаковочного обрудования выявляет практически одинаковые факторы, инициирующие конкурентную борьбу и требующие совершенствования парка упаковочного оборудования. Прежде всего, это:
-
исчерпание практически всех потенциальных возможностей улучшения эксплуатационных характеристик оборудования;
-
насыщение производства упаковочным оборудованием, особенно машинами вертикального типа для фасовки сыпучих продуктов;
Можно констатировать, что несмотря на явную неперспективность, конкурентная борьба ведется, в основном, на уровне совершенствования уже имеющегося парка упаковочного оборудования. Примеров решения проблемы на структурном уровне — очень мало. Заметно повысился уровень оснащения оборудования различными сервисными устройствами (в частности, для автоматизации переналадок). Усилилось внимание к внешнему оформлению и дизайну. Современные производители делают акцент на многообразие функций оборудования (диапазон доз, разновидности пакетов и т. п.), а не на его конструктивные достоинства.
В настоящее время реализуются комбинации вертикального фасовочного оборудования с мультидозаторами, что позволило повысить производительность фасовки и расширить номенклатуру упаковываемой продукции. Однако несмотря на то, что мультидозаторы реализуют многопоточный вариант дозирования, вряд ли их использование можно считать примером структурной модернизации оборудования. Вертикальное оборудование однопоточно. И поскольку именно оно определяет уровень производительности в технологической цепочке, потенциальные возможности мультидозаторов остаются невостребованными. Точнее, они позволяют увеличить производительность (т. к. процесс дозирования не ограничивается по длительности традиционным дозатором), но не переводят вертикальное оборудование на качественно новый уровень. Учитывая высокую стоимость мультидозаторов, подобная модернизация не сможет существенно усилить привлекательность «вертикалок» и повысить их конкурентоспособность.
На последних зарубежных выставках упаковочного оборудования существенно увеличилось количество технологического упаковочного оборудования горизонтального типа. Это объясняется тем, что они становятся достойной альтернативой аналогичных по функциям станков вертикального типа. Несмотря на более сложную кинематическую структуру, они лучше приспособлены к модернизации на структурном уровне. В частности, их превращение в многопоточное оборудование не представляет особых трудностей, так же как и использование основного достоинства «вертикалок»: самотока продукции.
Перспективы
Анализ парка технологического упаковочного оборудования позволяет говорить о следующих перспективах развития этого рынка:
-
параметрический уровень, т. е. интенсификация действующего парка упаковочного оборудования может дать лишь дорогостоящие проценты повышения его эксплуатационных характеристик;
-
структурный уровень модернизации позволяет перевести упаковочное оборудование на качественно иной уровень;
-
конкурентная борьба — особенно на параметрическом уровне — с зарубежными производителями традиционных видов упаковочного оборудования представляется нам малоперспективной;
-
необходимо определить присущие России номенклатуру и оптимальный спектр упаковочного оборудования;
-
развивать направление структурного синтеза нового, нетрадиционного упаковочного оборудования, исходя из задач, которые нам ставит новое время.
Виктор Медведев
2003 #2
|
