聚焦包装机械自动化行业：商业竞争催生敏捷包装

发布时间：2008-07-31 作者：Sal Spada，ARC咨询集团

　　纵览
　　在五年之前，商务决策还非常容易。由于包装成本越来越高，包装消费品（CPG）生产商现在需要考虑是进行外购还是调整生产线。CPG生产商面临的最大问题包括：商品价格高涨、货币波动、通胀压力以及可持续性，而原始材料价格、客户购买习惯和监管机制现今都在飞快的变化。这些挑战都强调了针对产品设计快速变化而设计的包装运作的竞争优势，这样做可以减少未来的资本成本。现在，由于对于商业变化反应偏慢的原因，外购模式身上的光环已经在慢慢褪去。商业社会的领导者将包装机械的运作看成产品差异化的驱动力，对于CPG企业非常重要。在当前的经济环境下，在企业内部进行包装可以提供足够的敏捷能力，以应付经济的不确定性。　　

　　制定包装策略需要对当前商业驱动和需求有着清楚的认识

　　描绘包装运营的蓝图
　　在包装新材料、目标利基市场以及客户需求增长之后，生命周期包装的创新已经成为又一项驱动力。然而，另外的问题也困扰着包装消费品行业。由于消费者预期通胀会继续，他们就开始控制自己的生活成本。站在单一的角度考虑问题，生命周期的包装在绝大多数情况下增加了产品成本，因为它使产品差异化，让包装占了整个商品总成本的大头。如果现在的趋势持续下去，方便的商品包装将会复苏。领先的包装消费品制造商正在通过向服务领域拓展，向客户提供更多的附加价值，来阻挡这种复苏。　　

　　商业需要的包装制造能力

　　包装消费品制造商面临的一项挑战，是确定消费者将会在多大程度上改变他们的购买行为。包装消费品生意的边际利润已经非常的微薄，以至于大型零售商拥有相当的话语权。并且，商品价格的快速上涨以及长期存在的不确定性，又加剧了这个商业问题。与之类似的是，使用石油衍生品作为包装材料的成本，已经引起了整个市场、尤其是那些重视可持续性的公司的密切关注。问题还在于，消费者选择个性化包装产品的意愿还会维持多久。而最重要的是，如果包装消费品生产商只是简单的把包装成本转嫁到消费者头上，他们可能最终就会陷入困顿，因为消费者的注意力可能会转向只注意那些承诺可以比较产品性能的零售商品牌上。

　　减少运行不协调所需的包装设计变革
　　生产商们可以把包装看做将产品推向市场的商业活动中的重要一环，因此可以提高包装运作的预算。最为重要的是，包装运作必须是整个可持续性生产的一部分。当今制造企业的公司目标与包装运行的策略紧密相连，当公司试图削减材料使用量、在制造的过程中增强机器可靠性、使用率、灵活性和敏捷性，他们就会发现机器制造商和自动化供应商已经为迎接这些挑战做好了准备。　　

　　包装机械的趋势

　　机械能力提升
　　在最近的十年里，市场已经见证了包装机械的升级换代，第三代机电一体化解决方案已经登台亮相。这只是机器制造商通过模块化机器设计逐步提升能力的开始，为了满足对灵活性的要求，集成机器人已经被移植到机器当中。重点在于，机器制造商拥有今天制造环境所需的竞争力和自动化技术。制造领域非常需要能够尽早识别潜在的需求，以保证添置更多的机器解决运营中碰到的问题，并且创造一个对于增强环境可持续性有益的制造环境。

　　机器模块化关注整合问题
　　一些用户开始倾向于使用模块化的机器架构，这个架构包括一些可以轻易集成到其他部分上的机器元件。这种趋势同样也影响着包装行业。模块化生产线的整合和校验，一直受到高成本所累，但是模块化结构确实可以通过标准化机器界面来降低成本。这种可以使来自不同OEM的机器快速对接的能力，意味着启动和运行过程中成本的大幅节约，同时也改善了包装生产线的关键技术指标（KPI）。　　

插拔式结构通过随时添加或者移除元件，实现对需求变化的快速响应

　　随着模块化控制结构的发展，机器设备原始制造商们开始讨论受OMAC标准支持的“插拔式”模块化。支持插拔的机器由使用通用逻辑和控制硬件的模块组成。网络连接一旦形成，元件就会彼此识别，而控制间的通信也就随即开始，不需额外的编程和配置。

　　工业标准是互操作能力的关键
　　尽管其他诸如批处理这样的工业应用，已经从工业标准化中受益多年，包装设备制造商和用户却被远远的抛在后面。结果就是，那些专为OEM或者大型终端用户的设计的“标准”解决方案实际上只是东拼西凑。制造商如果不愿接受标准的风险，就不得不面对大量的编程和沟通。这增加了停机时间、需要更多的培训、也提高了维护成本。一些跨国公司的全球采购甚至引起了控制架构和策略的撕裂。

　　PackML的注意力从控制转向标准界面
　　OMAC（开放模块化架构控制）用户组织，于1997年由一群来自不同行业的制造技术用户和供应商组建，旨在推动包装自动化标准化。OMAC的工作团队专注在软件、架构、机器刀具和包装。　　

　　PackML 标准化机器状态模型

　　基于ISA 88批量控制系统模型的PackML，是专为满足包装用户需求的状态机。通过在控制层次上应用PackML，包装机可以同生产线上的另外一台机器进行通讯，通讯的内容包括机器当前的运行状态。这样可以协调生产线的同步性，工厂的工程师也就不需要深入了解机器控制代码了。状态模型可以通过一个简单的命令，自动执行包装生产线的启动、停机和运行模式改变。这提高了整个生产线上的诊断能力，可以快速识别包装线上的故障。来自不同OEM的机器可以更加快速的进行集成中生产线当中，所有的机器都使用同一种语言。

　　工业标准方便检验
　　在包装机器运行的过程中应用诸如PackML这类标准化状态模型，可以显著的降低像制药这样规范行业的检验成本。支持像PackML和IEC 61131这样标准的现代软件工具，可以允许最终用户通过简化代码和法规文件，降低FDA这样部门的检验成本。除此而外，运动控制中标准化功能模块的使用，简化并且缩短了药品包装机械用于满足21 CFR Part 11标准的检验时间，这可以将项目的总成本节约40％。

　　IEEE 1588提升生产线同步性
　　多种因素推动包装系统达到人们的期望。很多包装线解决方案都是由多家OEM共同实施，这样做使得整合成本非常高昂。对于那些高度自动化制造的工厂，确保高效率就意味着要将整个包装生产线与材料处理系统集成。　　

　　IEEE 1588标准推动模块化机器实现同步

　　在食品和饮料行业，瓶装和罐装生产线都需要高效率运行。现在设计一条瓶装生产线，同时处理2盎司的小瓶子和2公升的水桶，已经非常普遍，但是却要牺牲效率。同时装填不同尺寸瓶瓶罐罐一直困扰着制造工程师，为了优化表现，需要以不同的速度运行同一条生产线，同时与传送带终端的装箱机和包裹机协作。最终用户会花费巨大的精力减少转换时间，针对装瓶尺寸和形状的变化作出调整，但是他们总是不能对改进各个机器之间的同步性产生足够的重视。因此，需要为不平衡的生产线添置设备，围绕设备失效重新布置生产。缓冲器、调节器和智能传送带必须用在特定位置，以保持传输线和模块化包装机械的同步。
　　IEEE 1588标准“面向网络测量和控制系统的精确时钟同步性协议标准”，保持在离散系统中用于测量和控制设备的时钟同步。这个标准整个系统内部不同精确度和解析度的时钟同步性达到亚微妙级。标准还为可以在传感器、执行和其他设备之间实现网络通讯的整个离散系统提供准确的计时。用于IEEE 1588的协议是独立于网络的，因此无论机器使用哪种网络都可以实施IEEE 1588标准。主要的要求是每一台机器的控制系统都必须有精确并且稳定的时钟。

　　写在最后
　　从整体上努力要比只是选择合适的设备全面的多它需要充分理解制造运行策略。为了实现这一目的，制造商必须在整个包装线运行过程中，加强可视性并且提升表现。包装运营管理系统（POMS）就是基于这样的一个概念，它将是持续改进制造系统表现、质量以及可靠性的里程碑。当前的主要问题是如何提升包装生产线的敏捷性、增加无故障工作时间、减少生产中的错误并且使流程具有可溯性。然而，如果没有具备这些能力的设备，目标很难实现。种种问题当中首先要解决的是连接，但是如果考虑到低成本的要求，只有开放的方案和标准从长远看才是可行的。

　　关于ARC
　　成立于1986年的ARC咨询集团已经成为制造业和供应链解决方案领域的绝对领导者。ARC是企业应用、工厂系统和自动化解决方案方面主要的市场分析、预测，和策略报告的提供者。无论你的业务多复杂，ARC的分析师拥有丰富的行业知识和第一手的经验，帮助你找到最好的答案。ARC专注于简单但重要的目标：提高你的资本回报，运营成绩，物权总成本，项目开始至盈利时间，以及股东利益。如果您希望了解ARC集团的更多信息，请联系：Jared Malarsky (马凯捷),  电子邮箱: jmalarsky@arcweb.com；网站: www.arcweb.com