就在几年前，包装机械制造商和买家之间还在激烈争论伺服运动控制在包装中的价值。走过今年会议的20个大厅，有一件事非常清楚:这场争论已经结束。伺服系统的广泛接受是由机器制造商获得的竞争优势和最终用户所享受的改进性能所驱动的，这两者都有希望为他们的底线带来更多的美元。随着这项技术的广泛应用，人们不禁想知道下一步会发生什么?在包装方面，竞争优势和性能的下一个显著提升将来自哪里?
还有谁比在interpack展会上展示的世界领先的自动化供应商和机器制造商更合适呢?阅读我所学到的，或访问pwgo.to / 1011来听一段11分钟的关于这一信息的播客。
数学建模
Patrich Marchion是瑞士机器制造商divella的机电工程师，该公司为制药行业生产高轴数的第3代机器。马基翁相信，当工程师在设计机器时更多地依赖数学建模时，下一个突破将会出现。这将是机器设计从一门艺术向一门科学的根本性转变。我以前听过一些更复杂的消费品包装公司表达过类似的想法，这些公司仍然依靠自己内部的机器设计部门为他们的专有工艺开发机器。当涉及到优化操作中最关键的机器时，性能上的突破确实来自于不受时间和成本限制的最终用户。如果机器设计经过严格的动态建模，以识别共振和其他限制性能的因素，就可以在提高性能方面做更多的工作。许多设计师已经过渡到3D CADD模型，但这些主要是静态模型，有助于优化零件几何形状。将这些静态模型转化为嵌入材料、组件和系统的复杂数学关系的动态模型，可能是实现突破性性能的一种手段。有更多的机会来优化组件设计和驱动器软件，以获得优越的性能。
正如我向技术提供商提到的那样，许多人都认为动态建模在包装机械行业越来越普遍，并在性能方面取得了一些突破。他们报告说，目前只有少数机器制造商在利用数学建模。他们还强调驱动器本身优化机器动态的能力不断增强。博世包装公司(Bosch Packaging)正在兜售新一代德尔塔机器人，由于采用了新的软件，这种机器人的运动学得到了改善。博世力士乐展示了他们的驱动器检测和抑制振动的能力。贝加莱还谈到了抑制振动和实时补偿系统动态。施耐德电气建议通过在驱动器中使用前馈和其他先进的控制环路策略来消除伺服电机的齿槽。Beckhoff认为有必要为电机、驱动器和机器建模。施耐德和倍福都强调速度的优势。Beckhoff提到需要在100纳秒的时间框架内实现高精度、高性能的同步，使建造者的机器反应时间达到60微秒。 Schneider also sees benefits from being able to change the motion profile of an axis within every cycle of the machine, taking advantage of higher-speed networks and processors. The limiting axis of the machine may change as conditions change, and being able to detect this during runtime and adapt to it could be a game changer. Lief Juergensen of Schneider says that their controllers are able to change a cam profile within one cycle of the Sercos network.
整合是关键
当机器达到速度增长的极限时，一些人认为系统优化比机器优化更能提高性能。让机器利用OMAC早期定义的这些高级集成策略，将使机器能够彼此交谈，并与它们的人类监督者交谈，从而受益于改进的规划、减少的停机时间以及整个包装支腿、单元或生产线的更好的整体性能。与我交谈过的大多数工程师都表示支持这样一种信念，即下一个突破将来自于从顶层到车间的信息的全面集成。
其中一些已经到位。例如，板载驱动器诊断是通过软件功能从下往上传递的，如贝加莱的系统诊断管理器。从相反的方向，订单从顶级ERP系统传递到在线或在线打印机，使订单数量小到一个。在这两种情况下，整合都是关键。
越来越多的转换需要更有效的转换。贝加莱的Maurizio Tarozzi指出，随着越来越多的公司为多个国家的市场生产，在线印刷提供了在标签上添加特定国家的信息以满足监管要求，或在包装上添加特定村庄的信息以满足营销需求的机会。
大多数工程师提到了诸如PackML、Weihenstephan协议、MTConnect和SECS/GEM协议等集成辅助工具，它们都旨在解决包装、装瓶、加工和电子制造的相同问题。施耐德的Juergensen认为，这些标准都是如此相似，它们应该会在另一个狗年趋于一致。(没有一个中立的仲裁者，能像计算机和手机行业似乎能做到的那样，在一个人的年里导致这种情况发生，这不是很不幸吗?)
但除了标签和协议标准之外，工程师们正在讨论一些更大的东西。倍福的Gerd Hoppe描述了欧洲正在进行的关于工业4.0或物联网的工作。也许第4代依赖于工业4.0，它想象着智能城市、智能健康和智能制造的自动配置。这需要在技术和经常存在于IT和制造工程之间的文化鸿沟上取得突破。那些预测这一发展的人谈论的不仅仅是传递数据流，而是在互联机器中大规模使用计算机能力。电机和驱动器将有电子铭牌。机器将通过电子护照描述它们自己的功能，允许上层系统浏览下层系统，以弄清楚它们做什么以及它们能够做什么。按照连接到计算机的USB设备的模型，一台机器可能将自己标识为流包装器，并告诉网络它能够以某种速度x运行，它支持PackML，并且它包含一个结构类似于“this”的配方管理系统。自组织传感器网络的研究已经进行了一段时间，去年，ODVA的一个特殊兴趣小组被启动，以推动机器向自识别方向发展。
仍然需要优化第3代
几家公司提到，第3代机器还远远没有得到优化。规模是许多人都在努力的一个领域，对于现有工厂空间不足、希望避免为新工厂的平方英尺买单的最终用户来说，这可能是一个巨大的回报。更小的尺寸也可能意味着更小的质量、更小的惯性和更低的复杂性，所有这些最终都会导致更低的成本。
在interpack上讨论了无机柜结构，舒伯特无机柜设计最充分地展示了这一概念。使用博世力士乐驱动器和Festo阀门的马达，都直接安装在机器上并连接在一起，几乎不需要我们现在所知道的机柜。人们还想知道未来是否需要控制工程师或系统集成商，因为这些配置将主要由技术供应商制定。模块化也是无机柜设计的一个好处，允许机器制造商使用标准化模块定制机器，减少生产时间和现场可变性，并增加支持能力。开发和应用良好的电缆管理实践将是许多此类设计的机会，特别是在可能存在灰尘或潮湿的环境中。最后一个“少即是多”的理念涉及去掉人机界面。一家供应商报告说，正在交付的印刷机只使用平板电脑或智能手机作为HMI。对转换器有利的东西可能也对打包器有利。
其他减少机器尺寸的方法是通过使用完全集成的机器人，构建定制的手臂，并使用控制供应商的运动学来实现。意大利机械制造商CAMA更进一步，在内部开发了机器人软件，允许在10平方米的空间内放置12个拾取器，工作信封重叠，一起操作，完全避免碰撞。几位工程师指出，机器人和视觉作为机器组件的真正整合仍处于起步阶段。反过来也是如此，机器人除了搬运产品之外，还没有实现更多的功能。Schneider描述了一个拾取过程和放置应用程序，其中机器人不仅拾取一条鱼并将其放入罐头中，还可以在此过程中切割、切片并清洗鱼。
CAMA和其他几个供应商在interpack展示了利用罗克韦尔或倍福版本的直线电机赛道的机器。但地板上只有不到六台这样的机器，让人想起1993年的旋转伺服渗透。这些系统的制造商认为，它们是一项颠覆性技术，将在第四代时代发挥重要作用。它们确实有可能大大减小机器的尺寸。其他直接驱动伺服配置可能还没有看到。人们只能希望围绕这些设备的专利问题能够以一种方式得到解决，使它们成为广泛应用的组件，这将有利于包装领域。
正如我的一位工程师同事经常指出的那样，所有好的想法最终都会变成工作，对工程师和其他人来说都是如此。在工程领域，一些技术提供者认为，更好、更综合的设计工具将带来更好的机器。Lenze的Thomas Cord博士讨论了机械工程、控制工程和HMI中间件工具有效合作的必要性。机器制造商需要更好的方法来管理机器中的技术和处理复杂性，特别是不断增加的软件组件。他认为，在实现工业4.0之前，我们需要优化第三代机器的执行。拥有Unigraphics的西门子看到了支持协作和并行设计的工具的需求。西门子不仅专注于自动化工具，还专注于机械设计工具。虽然在未来仍然会有一些专业化，但趋势必须是系统工程或机电工程方法。目前，罗克韦尔的RAPID等产品旨在减轻集成负担，并提供软件工具来帮助分析设计。施耐德收购Wonderware将为机床领域的工具和应用集成提供新的机会。
那么什么是第四代机器呢?我不确定是否有任何一项突破将主导这一过渡。但随着本文讨论的所有主题同时向前发展，机器肯定会发生重大变化。机械动态建模;改进了驱动器中的先进控制算法;更快的处理器和网络;工业4.0或物联网;机器、机械臂和视觉的更大整合;少即是多的模块化设计;新型直线电机; and better engineering tools with a mechatronics focus—these will all provide huge opportunities for change and improvement. When someone identifies a clear transition to recognizable Gen 4 machines, let us all know.
OMAC包装工作组成立
在20世纪90年代后半期，在欧洲技术提供商的敦促和支持下，使用运动控制技术的包装应用程序开始出现在美国贸易出版社，包括本出版物。在1999年的ARC会议上，人们开始讨论成立一个OMAC工作组，专门研究包装问题。OMAC当时是一个专注于机床行业的集团，由通用汽车和波音等公司领导。OMAC是Open Modular Architecture Control的缩写。同年晚些时候，在拉斯维加斯的Pack Expo上，ARC赞助了一次会议，包装的世界在Indramat，来自五家美国顶级CPG公司的工程师小组向代表包装机械制造商、控制供应商和其他包装商的100多名观众发表了演讲。与会者同意在2000年2月的ARC自动化战略会议上再次会面，50人代表相同的组成部分和PMMI同意成立一个OMAC工作组，重点关注包装机械中运动控制的使用。
2000年3月，在联合国教科文组织办公室举行的会议上通过了一份使命、愿景和运作原则文件包装的世界在芝加哥制造业周期间。超过70人参加了会议，PMMI同意支持并参与该组织。会议以新成立的代表结束OMAC包装运动工作组专注于4个关键领域:商业利益;教育;技术架构与连通性;以及编程语言和应用程序编程接口(api)。在随后的几年里，随着重点从将运动控制意识带到美国转移，该名称被更改为OMAC包装工作组。PackML倡议现在是OPW的主要关注点，它是由Markem提出的建议发展而来的。
