糖果，最容易給人帶來輕巧的沉醉。糖果的魔力，是通過外部絢麗多彩的包裝而實(shí)現(xiàn)。吃到嘴里的價(jià)值，也許遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有扔掉得多。很多人往往會質(zhì)疑過度包裝的意義，但實(shí)際上，如果沒有這些散發(fā)著誘人魅力的包裝，而只忠實(shí)于糖果的本性，那么糖果業(yè)也很難生存下去，許多美好的記憶也失去了容身之地。
而五顏六色的糖果，背后其實(shí)藏著機(jī)器的秘密。苦甜相間，是中國機(jī)械制造崛起的真實(shí)滋味。時(shí)代脈搏下，中國制造自有推動的力量。
消費(fèi)的時(shí)尚，工程師的挑戰(zhàn)
中國糖果包裝行業(yè)的萌芽，一開始都是手工包裝作業(yè)。上個(gè)世紀(jì)70年代后開始流行的口香糖、泡泡糖、雙扭結(jié)包裝的各種糖果，基本都是手工作業(yè)。印刷廠把包材分切好，糖果廠需要把被包裝糖果成型好，完成是人工作業(yè)包裝，包材要加熱封通過熨斗點(diǎn)頭來連接。每到一個(gè)糖果工廠，都可以看到幾百個(gè)女工擠在一起，完成包裝作業(yè)。中國輕工業(yè)機(jī)械的崛起，一開始都是勞動力密集型的細(xì)活兒，女工為此起到了決定性的力量。
糖果包裝機(jī)在當(dāng)時(shí)還屬于稀有產(chǎn)品，都要靠進(jìn)口。一臺單包裝機(jī)都需要100-200多萬元；而一條產(chǎn)線，更是需要投資2000-3000萬元的天文數(shù)字。在成都，一家來自某研究所的工程師，在對國外設(shè)備進(jìn)行了仔細(xì)的研究之后，開始嘗試著制造片狀口香糖的包裝機(jī)，替代部分簡單的手工勞動。這家公司就是成都三可。國內(nèi)第一波包裝機(jī)械，開始了起步之旅。
全球糖果食品包裝設(shè)備基本呈現(xiàn)德、意、日、美的四強(qiáng)格局。德國包裝機(jī)在全球占有十分重要的地位，約占世界總產(chǎn)值的五分之一，大部分都是出口。在棒棒糖、口香糖的包裝方面，德國機(jī)械呈現(xiàn)了強(qiáng)健的生命力。日本食品和包裝機(jī)械銷售額居全球第二，但以專業(yè)化的中小型企業(yè)居多，約有400多家，國內(nèi)使用很多，出口反而不多。而意大利是世界包裝機(jī)械第四大生產(chǎn)國，也是第二大出口國。其設(shè)備以靈活和柔性見長，多功能一體化。
就是在這樣的大師傅林立的國際市場中，三可從四處探望的小學(xué)生，目前已經(jīng)成長為占據(jù)一席之地的國際玩家，其國外銷售額占比超過50%。二十多年的時(shí)間，在一個(gè)狹長山谷般的賽道中，全力以赴用于縮小與國外品牌的差距?？鐕枪圃焐?，如億滋、雀巢、利潔時(shí)、不凡帝范梅勒在全球的工廠，也開始采購中國的糖果包裝設(shè)備。在全球市場，中國廠商逐漸嘗試著跟那些頂級的意大利、德國包裝機(jī)械商進(jìn)行競爭。
時(shí)代的變遷是明顯的，人們的口味在變化，機(jī)器就要跟得上。消費(fèi)趨勢是包裝創(chuàng)新的驅(qū)動力，近幾年的糖果市場發(fā)生巨大變化，糖果巧克力都在娛樂化，它的包裝造型也掀起了新的浪潮。以國內(nèi)市場一款知名的片狀口香糖為例，在過去幾年市場占有率明顯地下滑，而在2005年誕生的炫邁則接過大旗，憑借“美味持久”的咀嚼體驗(yàn)，在全球年輕人中掀起一股潮流風(fēng)暴。這些消費(fèi)者的口味與時(shí)尚，最后都變成對包裝機(jī)器的挑戰(zhàn)。
糖果制造商面對日益動態(tài)變化的消費(fèi)者需求，開發(fā)出的糖果產(chǎn)品如何通過包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)快速、大規(guī)模的生產(chǎn)是一道巨大的難題。由于糖果產(chǎn)品特殊的封裝和包裝要求，對包裝機(jī)制造商的自動化設(shè)計(jì)制造能力往往是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
以阿爾卑斯糖的包裝機(jī)為例，這是一種抽屜式的包裝，涉及到三次包裝：折疊(單顆糖)、制盒、裝盒。其中有10顆糖果，每顆單獨(dú)包裝，然后再組裝到一起，像抽屜似的插入到一個(gè)外包裝中。國內(nèi)企業(yè)在密封和感光面進(jìn)行了大膽的設(shè)計(jì)，完成了復(fù)雜的工序組合，從而使得4臺機(jī)器，就可以完成代替以前上百工人的包裝工作量。
工程師精神：容易做的不做
包裝機(jī)的制造特點(diǎn)，不僅僅是小批量、多品種，訂單不多。1個(gè)產(chǎn)品型號，最多可能只生產(chǎn)20多臺設(shè)備，甚至，只是單臺！制造規(guī)模流水線，在這里很難實(shí)現(xiàn)。無法組織起來有效的規(guī)模化生產(chǎn)，在現(xiàn)場就會形成一種濃厚的個(gè)人色彩。
三可的工廠，正是彌漫了這種工程師精神。這是一種金屬的味道。作為機(jī)器制造商，對機(jī)械部件似乎充滿了好奇和探索。企業(yè)中有一套整機(jī)哲學(xué)論：一臺設(shè)備的性能，是靠整體系統(tǒng)來保障，而不是依靠單獨(dú)一個(gè)工件。
糖果包裝機(jī)是一個(gè)高速、精準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備，每分鐘可以包裝五六百顆糖豆。想一想，每秒10塊口香糖。這種速度，對于運(yùn)動控制，有著相當(dāng)苛刻的要求。
糖果包裝機(jī)有3000多個(gè)零部件，其主體的產(chǎn)品構(gòu)成大致包含機(jī)械和電氣兩大部分，后者多年來一直使用施耐德電氣的產(chǎn)品，90%的伺服電機(jī)和控制系統(tǒng)均來自該公司。作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分，則由企業(yè)自己來解決。
然而，在當(dāng)前整個(gè)供應(yīng)鏈環(huán)境，精密制造的思維還是處于啟蒙階段，外圍供應(yīng)商無法保證達(dá)到整個(gè)設(shè)計(jì)要求。例如，外包制造商提供的機(jī)械零部件，每個(gè)工件的加工公差總是控制在下限。這意味著，最后的裝配將產(chǎn)生一個(gè)累積的尺寸公差。最早設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的運(yùn)動軌跡，已經(jīng)失去保證，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的失控。
于是，三可決定自己來制造關(guān)鍵零部件，如連桿、傳動件等。工廠現(xiàn)場就有很多的熟練操作工，使用齒輪磨齒機(jī)來加工各種大小不一的齒輪。對于相應(yīng)的工裝夾具，為了保證加工的質(zhì)量，也通常進(jìn)行自制。
通過對國際包裝機(jī)械的深入觀察，發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)節(jié)中的魔鬼。例如包裝機(jī)的護(hù)罩，作為鈑金件，其并非核心零部件，僅屬于設(shè)備外圍的輔助部件。這看上去簡單，但如果要考慮到使用者的習(xí)慣，則需要對滑角進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，要兼顧考慮間隙、平整度、交貨期等，對于不規(guī)則形狀要求很高。但供應(yīng)商對這些細(xì)節(jié)并不在乎，最后三可不得不自行購入多臺數(shù)控折彎機(jī)，進(jìn)行深度生產(chǎn)，從而保證了護(hù)罩零部件的人性化體驗(yàn)。
德國《隱形冠軍》一書中注意到了德國中小企業(yè)的這種風(fēng)格。他們似乎違反了專業(yè)分工，很多設(shè)備都是自己生產(chǎn)的。一家浴盆制造商，甚至加熱爐也都自行生產(chǎn)。這種深度生產(chǎn)的方式，形成了近乎變態(tài)的質(zhì)量保障。收獲，自然也是滿滿的。
要做好一臺機(jī)器，需要長時(shí)間的浸潤。身上沒有金屬味，難以開發(fā)出好機(jī)器。
在當(dāng)前，與歐美主要的糖果包裝機(jī)制造商比較而言，國內(nèi)糖果包裝機(jī)制造商的差距，也許并不在某個(gè)單點(diǎn)性能指標(biāo)上，更重要的差距還是來自于對整機(jī)的認(rèn)識。
中國機(jī)器的追趕曲線，在局部點(diǎn)上，已經(jīng)比較接近；但在整機(jī)性能上，還需要學(xué)習(xí)。不僅是單機(jī)突破，而是包括輸送料等在一起的整條產(chǎn)線的突破。
通過多年與國外主流糖果廠商的合作，企業(yè)受益最大的不僅是合同的執(zhí)行，也是對整個(gè)思維的沖擊。2015年與箭牌合作，對方針對三可提出的包裝機(jī)設(shè)計(jì)方案提出了幾十條整改意見。當(dāng)時(shí)這些問題看起來，簡直就是追毛求疵。但在后續(xù)制造過程中卻發(fā)現(xiàn)，這些意見都蘊(yùn)藏著非常人性化的考量。
與高手過招，就是重置思維，重新進(jìn)行能量充電。用戶要求越高，思維磨礪越鋒利，企業(yè)進(jìn)步越大。
這是中國制造進(jìn)階的必經(jīng)之路。
時(shí)代的動線，一路的伴隨
美樂笛，是一種年輕人非常喜歡的音樂糖果，類似棒棒糖，類似玩具,可以吹哨子。口哨氣流通過糖果氣道與棒拉桿位置配合，形成口哨笛聲。這種特殊糖果的包裝，就需要重新設(shè)計(jì)機(jī)器，采用精準(zhǔn)的機(jī)器伺服控制系統(tǒng)，而密封加熱也必須要采用非接觸式加熱方式。
刁鉆的口味、工程師的難題，這是一個(gè)不斷上演的雙重奏。機(jī)械的發(fā)展，需要更好的電氣元件的配套和自動化控制技術(shù)。
在機(jī)械化時(shí)代，包裝機(jī)是機(jī)械式的傳動方式：一根機(jī)械主軸提供機(jī)器動力，其它傳動部件都是通過機(jī)械連桿、齒輪來傳遞動力，機(jī)器動作大多采用邏輯控制，需要用到諸如繼電器，按鈕等。
在電氣化與自動化時(shí)代，包裝機(jī)速度調(diào)節(jié)變得復(fù)雜。原來定位是通過機(jī)械凸輪設(shè)計(jì)，機(jī)器啟動之后需要一段時(shí)間才能復(fù)位。而使用變頻器控制包裝機(jī)速度調(diào)節(jié)，采用電子凸輪，只需要參數(shù)調(diào)整，即可設(shè)定機(jī)器速度。在高速時(shí)代，則需要全伺服控制系統(tǒng)進(jìn)化，通過高速運(yùn)動控制總線實(shí)現(xiàn)多軸同步控制。
施耐德電氣提供了基于Sercos III通訊協(xié)議的Modicon M262的PLC，與Lexium28S伺服驅(qū)動器配套，同時(shí)加載了PacDrive高端伺服解決方案，非常適合多伺服軸同步控制。這樣，以前每分鐘包裝200顆糖，現(xiàn)在可以做到500顆甚至900顆。絢爛的煙火，都是機(jī)械與電氣的雙劍合璧。
隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，電子化進(jìn)程的加快，包裝機(jī)械走向數(shù)字化的速度也相當(dāng)迅猛。數(shù)字化包裝機(jī)械不僅可以提供更大的產(chǎn)量和更強(qiáng)的設(shè)備柔性，還增加了很多新特性，如：遠(yuǎn)程維護(hù)、與公司ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成、對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的評估等。
作為集光、機(jī)、電、氣于一體的全自動化設(shè)備，糖果包裝機(jī)的智能化程度越來越高，在包裝紙的空位、切割刀具的精確控制，糖果的抓取都在引入智能化的控制技術(shù)，以適應(yīng)一機(jī)多用、靈活調(diào)整、混線生產(chǎn)等柔性化需求。然而，機(jī)器的智能化程度越高，接收型的信息元件就會越多。以某型糖果包裝機(jī)為例，算起來有50多個(gè)位置需要安裝各種光電傳感器。而具有高速運(yùn)動控制總線的邏輯與運(yùn)動控制于一體的控制器，帶有IoT通訊接口，可以輕松上云。
糖果食品廠對于新購置的機(jī)器都有要求，如需要能夠連通其它設(shè)備，具備輕量級SCADA，以便于將來與MES進(jìn)行很好的對接，這些都是對機(jī)器制造商的挑戰(zhàn)。包裝機(jī)械制造商正在試圖打通設(shè)計(jì)制造的數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)對原有不同品牌的工業(yè)設(shè)備的支持。借助于SCADA可以支持200多種的協(xié)議，通過平臺化的管理，獲取多種信息，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的中心化管理。在三可包裝機(jī)的項(xiàng)目上，施耐德電氣利用自帶預(yù)編程模板系統(tǒng)，在現(xiàn)場調(diào)試，只需要三天。
在機(jī)器越來越智能化的場景下，包裝機(jī)械制造商正在嘗試與電氣配件商一起，將相關(guān)業(yè)務(wù)的最佳運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和可能的故障模式進(jìn)行嚴(yán)格地整理和分析，做成知識庫、故障模式庫，引導(dǎo)糖果包裝機(jī)向更高的數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。
小記：伴飛
糖果是歡樂的，機(jī)器是痛苦的。這是一場精確的分工。糖果廠需要準(zhǔn)確地識別消費(fèi)者的意圖，并且確信大規(guī)模生產(chǎn)可以獲利；機(jī)械制造商則聚精會神，為糖果廠大膽地冒險(xiǎn)提供機(jī)器。而核心電氣配件商，則需要確保日益進(jìn)化的機(jī)械系統(tǒng)協(xié)同并飛。
這家公司讓人想到了日本很多中小企業(yè)，很少考慮數(shù)量的擴(kuò)張，而只是執(zhí)著于有限的產(chǎn)能和有保證的利潤。質(zhì)變而非量變，是中國機(jī)器制造商的浩蕩江河中的一股清流。
從一般商務(wù)角度來考量，施耐德電氣的陪伴似乎并不劃算。這個(gè)客戶并不大，實(shí)在犯不上馬拉松般的伴跑：20年一直在身邊。但對于施耐德電氣而言，這是一個(gè)很有意義的典型客戶，它復(fù)雜多變的機(jī)器性能，也能提出很多啟發(fā)性電氣需求。更重要的是，三可是代表著中國制造中堅(jiān)力量崛起的一個(gè)樣本。如果去細(xì)看，能看到很多相互成就的隱形冠軍和伴隨者。一種伙伴主義的輝光。
中國制造的崛起，有很多值得玩味的要素，值得仔細(xì)打量。甜在嘴角的糖果，向來就是歡樂浮華的記憶，而背后是一代又一代機(jī)器的精巧。
作者：林雪萍
