一．国内外包装生产线的背景及发展现状

随着经济的快速发展，包装产业发展迅速。现代包装工业主要包括了包装机械、包装装潢、包装材料、包装容器、包装印刷、包装工艺五个方面^[1]。其中自动包装生产线是将自动包装机、辅助设备以及输送装置根据产品包装工艺，按一定的顺序组合起来， 再配以相应的检测、控制、自动调整补偿装置等而组成。包装物品由一端不断送入，包装材料在相应的工位加入，物品按工艺流程顺序经过各工序，产品从另一端输出，使物品在无需人工直接参与操作的情况下自动完成输送、包装的全过程^[2]。 一般的包装生产线都是由各种不同的包装机械成套设备构成，尽管各单机设备的功能和应用领域不尽相同，但是在某种意义上，包装机械成套设备之间都存在不同程度的共性，所实现的主要功能归纳起来包括：由自动包装机完成包装工艺的核心过程，由各种辅助装置完成输送、转移等辅助过程，并由自动控制系统实现对整条设备生产线的控制。^[3]包装机械的出现主要是由于市场的需求，现代社会经济逐渐发展，各类型的产业不断出现，尤其是食品与饮料两大产业是包装设备需求量最大的两个方向，引起市场需求不断的提升，推动了包装机械产业的发展，目前世界各国的包装机械均有明显的上升趋势。

国内：随着我国科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战，这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。

我国的包装产业主要兴起于改革开放以后，发展时间较短。从整体看我国包装机械的技术水平比先进国家的技术水平整体落后10~20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。我国包装机械品种只有3200多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，不能满足市场需求。产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差，外观造型不美观，表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，我国还基本停留在仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的34%，而国外高达54%^[4]。因此国内学者在包装领域的包装敏捷化方面做了一些研究工作，徐丽萍等^[5]提出了以柔性元结构为基础构建广义模块化产品族的思想^[6]。广义模块化设计：是以传统模块化设计基本理论为基础，引入参数化设计和变量化分析方法，通过对一系列产品进行功能分析并结合其在设计、制造、维护中的特点，划分并构造具有更大适应性的广义模块和广义产品平台，通过广义模块的组合或广义产品平台的衍生实现产品的快速设计^[7]。但模块化设计多是以固定尺寸系列划分的刚性模块为基础，柔性度十分有限，而且传统模块化设计强调模块的通用化、标准化和系列化，一般适用于系列分级特性比较明显的产品及其产品族的开发；对于工况复杂、大载荷，需进行结构强度、刚度设计，无明显系列化分级特性的机械产品， 如液压机械、起重机械和水力发电机组等，难以应用传统的模块化设计方法^[8]。因此需要在传统的袋式包装生产线进行改进，将生产线中关键装置进行柔性设计，使单一生产线满足多种规格包装的需求。在此基础上，我国的包装生产线的研发进入一个飞速发展的时期。据中国机械工业联合会的调查统计，我国包装机械行业每年保持16%左右的增长。食品包装机械发展更为可观，增速保持在20%左右，而且产品的水平有了不错的提升，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复杂、技术含量高的设备开始出现^[9]。目前我国已有包装设备的生产厂家2000多个，年产达20多万台套，产值达100多亿元，除满足国内需要外，还有一定数量出口^[10]。

国外：目前，国际包装机械市场竞争激烈，包装机械发展的总体趋势是趋于 ”三高” #8212;#8212; #8212;高速、高效、高质量。发展重点趋向于能耗低、自重轻、结构紧凑、占地空间小、效率高、外观造型适应环境和操作人员心理需求、环保需求等^[11]。国外包装机械的发展趋势体现了现代化先进包装机械的高新技术，特别是科技与经济发达的欧美及日本等国家生产的包装机械及设备，其技术伴随着科技和商品经济的发展，已处于国际领先地位^[12]。据日本《包装技术》杂志报道，2000年全球包装市场规模约为4200亿美元，其中欧洲为1290亿美元，占全球总额的30%；北美洲为1160亿美元，占28%；日本为610亿美元，占15%；其他地区为1110亿美元，占27%^[13]。

2.柔性自动包装生产线的介绍

柔性指的是快速、低成本地从提供一种产品或服务转换为提供另一种产品或服务的能力。生产系统的柔性是指其加工多种零部件、生产多样化产品的能力。这种能力既取决于系统设计时所确定的设备与运输系统等硬件配置因素，同时也取决于生产管理中各种计划决策^[14]。柔性生产是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式。所谓柔性生产即通过系统结构、人员组织、运作方式和市场营销等方面的改革，使生产关系能对市场需求变化作出快速的适应，同时消除冗余无用的损耗，力求企业获得更大的效益^[15]。

所以说柔性制造/装配系统( Flexible Manufacturing/Assembly Systems, FMS/FAS)在生产效率、生产质量和多样化产品等方面具有竞争优势。与传统的专用生产系统相比，柔性制造/装配系统在各个领域上都表现出高度自动化的特征，即从产品设计、工艺选择、能力规划、生产线配置、生产前的准备工作到操作的排程与生产控制等，都需要给出驱动其自动运行的驱动指令，这些驱动指令都建立在设计、计划和/或排程的决策模型的解上^[16]。

袋装是用柔性材料制成的包装袋，将粉状、颗粒状、流体或半流体等物品装入其中，然后进行排气（或充气）、封口，以完成产品包装的工艺过程。 在使用袋装机械的时候，我们有时希望一台袋装机能完成多种规格的包装袋的制作及不同状态物料的填充，尤其是具有生产产品资格而规模较小的工厂^[17]。

研究方向