白酒灌装生产线柔性化生产技术探究.pdf

Food and Fermentation Science&Food and Fermentation Science&TechnologyTechnology收稿日期：2023-06-13作者简介：陈源（1975-），男，硕士，工程师。研究方向：生物工程、包装工艺技术。*通信作者：范昌明（1974-），男，高级酿酒师。研究方向：白酒生产工艺、技术研究。引用格式：陈源，褚洪钊，杨锡，等.白酒灌装生产线柔性化生产技术探究 J.食品与发酵科技，2023，59（4）：129-131165.白酒灌装生产线柔性化生产技术探究陈源，褚洪钊，杨锡，黄军，范昌明*（四川省绵阳市丰谷酒业有限责任公司，四川绵阳 621000）摘要：通过对影响白酒灌装柔性化生产关键设备的模块化设计和管理，可替换零部件的类别化管理的探究，在保证生产线效率和产品质量的前提下，实现生产线各类产品柔性化生产的需要，避免传统生产线改造调试造成的包材损耗、设备和包材适配差等问题。关键词：柔性化生产；生产线模块化；类别化；灌装中图分类号：TS261.3文献标识码：A文章编号：1674-506X（2023）04-0129-0004Research on Flexible Production Technology of Baijiu FillingProduction LineCHEN Yuan，CHU Hongzhao，YANG Xi，HUANG Jun，FAN Changming*（Sichuan Mianyang Forgood Distillery Co.，Ltd.，Mianyang Sichuan 621000，China）Abstract：Through the research on the modular design and management of key equipment affecting the flexibleproduction of Baijiu filling，and the classification management of replaceable parts，on the premise of ensuringthe production line efficiency and product quality，the need for flexible production of various products in theproduction line is realized，and problems such as packaging material loss，equipment and packaging materialmismatch caused by the transformation and commissioning of the traditional production line are avoided.Keywords：flexible production；modular production line；categorization；fillingdoi：10.3969/j.issn.1674-506X.2023.04-020随着中国经济的发展，国内居民可支配收入不断提升以及白酒市场的快速发展和迭代，名优白酒企业借助品牌优势，不断培育出十亿级、百亿级的大单品。随着白酒消费属性的下降，社交属性的增强，中小白酒企业为了生存和发展，根据自身特点和市场细分，进行产品结构升级，与时俱进不断开发生产出满足特定市场、顾客个性化的产品。这些白酒产品具有多品种、小批量、概念新颖、造型别致等特点，以不断挖掘市场潜力，开拓长尾小众市场，避免与名优白酒厂出现对位竞争。灌装生产线的优劣直接关系着企业产品质量、食品安全、生产效率及企业效益1。白酒行业属于传统行业，中小白酒企业整体自动化水平较低，通过对现有工艺改进和优化，充分发挥机械化和自动化的优势，提高生产效率，降低劳动强度，实现资源的合理化配置2-4。中小白酒企业品牌溢价低，生产的高端白酒市场接受度低，产销量受限。中小白酒企业主要生产供应中低端白酒产品，这些中低端白酒产品批量少、品种多，每条生产线每天基本上都要切换一至三个产品，就需要成品生产灌装线在满足产品柔性化生产的同时，还要保证生产效率，控制成本。中小白酒企业在建设之初就要考虑生产线结构模块化、功能模块化、接口标准化、可扩展性，以提高生产线的产品切换效率，满足柔性化生产降本增效的陈源等：白酒灌装生产线柔性化生产技术探究2023年第4期目的。三井酒业将成品酒生产过程工序模块化以后提升了工作效率5。白酒灌装生产在包装材料配送到生产线后，就开始进入各个工序模块，整个过程有以下工序：洗瓶验瓶灌装封盖风刀去水验酒贴标喷码装盒装箱封箱堆码。其中影响柔性化生产实施的主要有灌装、压盖和贴标三道工序。通过对机械灌装线的研究及中小白酒企业机械灌装生产线柔性化生产面临的问题，运用先进的技术理念阐述白酒灌装生产线柔性化生产实践，同时也探讨了柔性化机械灌装线提高生产效率的关键点及未来发展方向，为中小酒企的发展提供借鉴。1国内中小酒企灌装柔性化生产线存在的缺陷1.1常见中小白酒企业灌装生产线工艺流程中小白酒企业的机械灌装生产线基本上都是在白酒行业发展10年黄金期购置的，追求的是高效率，生产的高速度，受名优白酒厂生产线购置影响比较大，在工艺设置上对生产线的瓶颈工序进行了分线处理，以提高整条生产线的生产效率（见图1）。目前，中高端白酒大多采用烤花瓶，仅一些高端白酒的简装版产品采用怀旧的贴标工艺，所以没有贴标环节；高线光瓶白酒没有酒盒包装，直接裸瓶装箱，没有酒瓶装盒环节。这种机械化生产线只能进行大宗产品的批量高速生产，柔性化程度低，能够生产的产品种类少，难以适应各种规格、各种外观形状、各种类型的产品上线生产，非大宗产品只能在手工生产线上完成生产，但生产效率十分低下，操作人员需求数量多，不符合时代发展潮流。1.2灌装工艺柔性化改良面临的困境在灌装白酒的时候，机械生产线采用拨盘的方式对酒瓶进行拨入、定位，采用非接触式灌装头进行灌装，以适应更多瓶型和产品的需求。但对于异形的扁瓶，瓶嘴不在酒瓶几何形状中心位置的产品，机械拨盘就难以发挥定位灌装的效用，就只能采用人工加定位卡具的方式进行灌装上瓶，或者使用特定的定位拨盘对异形酒瓶进行定位。随着中小白酒企业产品开发的变化，大宗产品容量跨度从100mL到1500mL不等，酒瓶形状更是千奇百怪，瓶口尺寸大小各异，瓶身高度和直径甚至相差数倍，一条机械化白酒灌装生产线难以适应所有大宗白酒产品的灌装生产。1.3封盖工艺柔性化改良面临的困境白酒瓶的瓶盖主要分为组合式防伪瓶盖和铝防伪瓶盖，组合式防伪瓶盖又分为直插压盖和现场组装式瓶盖，除生产现场组装的瓶盖需要手工装配瓶盖外，组合式防伪瓶盖均采用履带压盖机完成封盖工作，铝防伪瓶盖均采用定制机头完成锁盖工作。每次更换产品，都要调整铝防伪瓶盖的压盖机头，根据BB/T 00342017 铝防盗瓶盖 要求封装后铝筒无破裂，防盗特征完整6。在频繁更换产品过程中，压盖机头的零部件也在发生不可逆的形变和磨损，运行一段时间后，机修工需要花费较长的时间才能把铝防伪瓶盖压盖机头调试完好，还要以损耗大量的铝盖为代价，封盖工艺柔性化的效率和质量难以得到有效的保证。1.4贴标工艺柔性化改良面临的困境需要贴标的产品基本上都是大宗产品，不管是高端产品的简装版，还是常规中低端产品，都是为批量大规模生产做准备的，所以品种不是很多，贴标的类型有限。传统贴标是每台生产线配备固定的贴标机，生产产品前机修工人根据瓶型、贴标高度、贴标位置调试贴标机，浪费了大量的时间和精力，但调试出来的贴标效果难以令人满意，不仅效率难以保证，质量也难以得到有效的保障，还浪费和闲置了大量的贴标机设备。2白酒灌装生产线柔性化生产实现逻辑王永贵7认为模块化生产能力是企业战略柔性图1典型的中小酒企机械灌装生产线工艺图Fig.1Process diagram of mechanical filling production line for typical small and medium-sized liquor companies洗瓶洗瓶洗瓶验瓶灌装封盖风刀去水验酒封盖风刀去水验酒机械贴标喷码装盒装箱封箱130第59卷（总第236期）陈源等：白酒灌装生产线柔性化生产技术探究的重要来源。为了实现白酒灌装生产线柔性化，国内中小白酒企业通过改线的方式实现一条生产线适应多产品生产，调整生产线基本上是依赖企业内部的机修工完成。中小白酒企业的机修工人技术水平根本就达不到厂家专业技术人员水平，在改线和调试设备过程中还可能不经意间损伤设备，经过多次修改和调整，生产线设备的性能参数已发生了严重偏移，生产效率和产品生产质量均大幅下滑，表面上是满足了白酒灌装生产线柔性化要求，但是出现的负面现象就是故障多、效率低，产品质量得不到有效保证，既影响了生产操作工人的效率，生产线质量问题还频繁发生，导致内部人员矛盾和冲突增多。这种传统的白酒灌装生产线柔性化思路，造成生产线都依赖于关键生产设备，这些关键生产设备又成了制约生产线提高效率、提升产品质量稳定性、减少等待时间的主要障碍。生产线的规划形式取决于生产类型8。回到柔性化生产的本质上来，是在保证生产效率的前提下，适应更多产品的生产，那么就要减少生产线切换产品的等待时间，减少或避免设备调试造成的包材损耗，生产线才能适应更多的产品生产，减少对高技能机修人员的依赖。模块化的主要作用包括三方面：第一，模块化提高了复杂性的“可控”范围；第二，模块化使大型设计的不同部分可以同时进行设计；第三，模块化可以包容不确定性9。生产线模块化就需要考虑制约柔性化生产的功能模块、结构模块，通过标准化接口、定位卡具，加装轮子，实现制约生产线柔性化设备的快速替换。生产线生产的产品需要什么样的封盖机、灌装机、贴标机，直接将相应的设备移动过来，通过卡具临时固定在需要的生产线上，不需要的时候进行集中管理。全车间的关键设备设施进行统一管理，通过移动来匹配相应生产线生产需要的产品。制造单元集高效率、高柔性和高质量于一体，不仅适合中小制造企业，而且通过组合不同加工能力的单元，可构建出满足大型制造企业需求的生产线系统10。关键设备上的零部件进行类别化管理，比如落酒嘴分为大中小三种型号，瓶口夹分为大中小三种型号，进行简单的安装和匹配，不需要机修工人具备高超的技术水平，只需要简单的拆卸和装配动作即可完成。3白酒灌装生产线柔性化生产方法3.1模块化及其方法“模块”是一个源于建筑、家具、计算机等行业的术语，它有3个基本内涵：（1）它是一个部件、组件，其大小介于整体与零件之间，是整体的基本组成部分，离开了整体，模块也就丧失了存在的意义；（2）每个模块本身是独立的，可以将其进行不同的组合；（3）每个模块都是标准化的，有严格的指标要求，否则就无法对模块进行不同的组合11。模块化设计能够通过组合各个不同功能组件，有效地提升非标自动化设备的运行功能与使用性能12。将这个概念引入到白酒灌装生产线中，就是对生产线上影响产品柔性化生产的关键功能设备进行模块化设定，这些功能设备在生产线上是独立的，可以进行不同的组合和替换，其接口和接口的高度尺寸是标准化的，这条生产线上的功能设备可以转移到其他生产线上替代对应的功能设备，中间不用对功能设备进行高精度的调试，只需要进行一个非常简单的拆卸、移动和卡扣的过程，和生产线无缝衔接，和产品高度适应，既保证了产品质量，又能避免设备调试过程中包材损耗，同时不降低生产线的生产效率，还不额外增加成本，充分利用了车间现有的所有可移动的关键功能设备。3.2类别化及其方法类别化是布鲁纳用语，是指将事物置于类别中的活动。这里将这个概念引入到设备可更换零件管理中，为功能设备的关键可更换零部件提供归类方向。可更换零部件主要有灌装机的灌装头、瓶口夹，全自动防盗封口机的机头，对这些可更换零部件进行分类，在生产线上直接进行简单替换，不用繁杂的机器设备调试，避免设备与包材配合