0 引言

随着工业自动化的快速发展，劳动力成本的不断上升，各大白酒企业在提高品牌效应的同时均在尝试向自动化、智能化酿造转型升级，向智能酿造工厂目标靠近，以提高生产效率、降低成本。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］。自动化和立体库技术的发展，单机设备自动化和工厂智能化水平逐步提高，为进一步缩短物流路径、提高效率，催生了灌装生产线与立体库整合应用的新模式，同时除白酒企业外的其他食品企业均在关注和推进新模式的应用，是食品行业发展的一大趋势。特别是在工业4.0背景下，要实现大规模的个性化定制，灌装生产线与立体库整合应用是实现目标的一个有效途径。也是未来智能工厂发展的趋势。

通过对多条灌装生产线研究及国内酒企灌装生产线面临的问题、先进技术的应用等来阐述白酒灌装生产线与立体库整合应用研究进展，同时也探讨了提高生产自动化的关键点及未来发展方向，为白酒行业的发展提供借鉴。

1 国内外灌装生产线现状

1.1 灌装生产线工艺流程

白酒灌装生产线工艺流程（见图1）为上瓶、洗瓶、灌装、封盖、风刀去水、灯检、装盒、装箱、喷码、入库、装车。目前，一般中高端白酒均采用烤花瓶，所以没有贴标环节；部分白酒产品没有酒盒包装即为裸瓶装箱，所以没有单瓶装盒环节。

图1 典型灌装生产线工艺流程

现有典型的灌装生产线用工较多，适用于单一品种且没有装盒环节的裸瓶装箱灌装生产线自动化程度较高，每条生产线用工在30人左右，产能可达到10000-35000瓶/ h，一般称之为高速线；适用于多种瓶型且能完成装盒的生产线自动化程度较低，用工在60人左右，有的高达80人甚至更多，一般产能在6000-10000瓶/ h。

1.2 灌装生产线车间布局

现有典型灌装生产线车间一般为三层结构（见图2）：一楼为成品酒中转库和空瓶库；二楼为灌装生产线区域；三楼为箱、盒及瓶盖等包材库。在主要依靠人工作业的环境下，该灌装生产线车间结构较合理，利用叠层的方式减小了占地面积并有利于人工作业。

图2 传统灌装生产线功能分区

1.3 国内灌装生产线设备现状

现有典型的白酒灌装生产线工艺流程中上瓶、洗瓶、灌装、封盖、装箱、喷码、码垛等环节自动化设备已成功应用。但在灯检、装盒及装车环节全部依靠人工完成，这三个环节不仅劳动强度大、用工多，且效率低下。现重点分析灯检、装盒及装车三个环节所面临的问题。

（1）灯检。该工序是检测灌装好的白酒是否混入了玻璃屑、细小纤维等可见杂质，以保证产品质量和食品安全。目前，酒企检测的方法是采用人工或辅助机械装置将装满酒的酒瓶倒置，在灯光的照射下依靠人眼检测是否有杂质的存在，该方法检测效率低下，10000瓶/ h的灌装生产线至少需要配置三台灯检翻转装置，每台至少用工4人以上，自动化程度较低。自动化的灯检是发展智能工厂道路上亟待解决的一个难题。

4.3 生育 CD的两个发病高峰分别为20～30岁和50岁左右[2]，CD患者的平均年龄约为30岁，大部分患者在确诊时正值生育年龄。IFX被美国FDA批准作为孕期B类用药。MTX可致胎儿畸形、增加流产风险，因此禁用于妊娠期和哺乳期女性患者。然而，这并不代表IFX与MTX完全不适用于生育期CD患者。有报道[28]1例使用IFX联合MTX治疗的44岁男性CD患者的妻子顺利产下1名健康的婴儿。这一成功案例为CD患者生育问题指出了新的研究方向。

功能分区：一楼为空瓶输送、拆垛、上瓶区域；二楼为洗瓶、灌装、压盖、装盒、装箱、喷码及码垛等灌装生产线主要设备工作区域；三楼为立体库出来的包材整理区；左侧为立体库和装卸区。包材整理区主要是为未实现自动装盒之前需要对酒盒进行人工折盒处理。

（3）装车。在上述传统灌装生产线车间中成品酒库房是用于中转，一部分产品会直接装车发货至全国各地，暂时不发货的产品需装车转运至专用的仓库，再根据要货指令重新装车发货，整个过程涉及多次装车。目前酒企均采用人工装车。在其他行业也未见成熟的箱式物品自动装车系统，自动化装车也是发展智能工厂道路上亟待解决的又一个难题。

式中：Qij为第i个样品的第j个元素的富集系数；Cij为第i个样品的第j个元素测试值；Tj为第j个元素的异常下限。

1.4 国外灌装生产线设备现状

国外的白酒灌装与包装机械发展较早，在19世纪70年代就形成了独立的体系，发展较为成熟，在科技革命和跨国公司的迅速发展下，美国、日本、德国及意大利等发达国家占领了灌装与包装机械国际领域主要市场份额［3］。

总体来说，国外烈性酒行业的灌装与包装设备自动化程度较高，正在向智能化方面发展，主要表现在将计算机技术与设备进行深度融合，使设备具有更强的灵活性，向柔性化、一体化方面发展。

国外采用机器视觉技术的自动灯检机具有非接触、速度快、精度高等优点［4］，以德国克朗斯公司、意大利贝托拉索公司等企业研发的灯检机为典型代表，在烈性酒行业和其他食品行业得到广泛应用。在自动装盒方面，国外烈性酒行业也实现了自动化。在自动装车方面，国外也处于半自动化时代，适用范围广、可靠性高的全自动装车装置未见报道。

2 灌装生产线与立体库整合应用

2.1 整合应用现状

药品行业和白酒行业灯检的作用和原理均一致，完全可以移植应用，有望解决白酒行业灯检难题。

高等教育作为现代国民教育序列中顶端的组成部分，其教育质量和教育水平很大程度上决定着我国教育现代化的进程，当前逐步开始朝着“内涵式发展”的方向转型。在此，正如党的十九大报告对高等教育发展所要求的，进一步“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”［1］。高等教育供给侧改革指的是一种注重从高等教育的内部结构优化、以质量为核心，确保高等教育质量能够整体上充分适应中国特色社会主义道路发展的改革思路。

图3 灌装生产线与立体库整合应用模式功能分区

（2）装盒。白酒产品包装盒的种类较多、结构较为复杂，多数产品装盒前先在盒底装一块泡沫，然后装酒瓶，最后要用卡片将瓶颈固定好，单盒酒装完后打铆钉并套上塑料膜。各大白酒企业还没有自动装盒的实际应用案例，在医药行业自动化装盒发展较好［2］。白酒行业自动化装盒发展较慢，主要原因在于盒的结构过于复杂，品类也多，没有统一的标准，结合现代工业自动化技术，将酒盒的标准统一，比较容易实现自动化装盒。

立体库由包材库和成品酒库组成。包装所需的瓶、箱、盒、盖及辅料均存放于立体库中，根据生产指令由传送带输送至指定工位。包装好的成品酒由机器人进行码垛，后由传送带输送至立体库。

2.2 整合应用新模式需解决的问题

刘 宁：山洪灾害防治县级非工程措施建设投资多、覆盖广、时间紧、任务重、要求高，部门协调难度大，项目建设能够取得目前成效，在我国防洪减灾史上是首创，主要得益于以下几个方面：

（1）灯检工序不仅白酒等饮料行业需要，在医药行业药品灌装方面需求度更高。需求刺激市场，特别是《中国药典》规定药品安瓿生产过程中需要对安瓿中的可见异物进行检测［5］，促使医药行业全自动异物灯检机快速发展。白酒行业全自动灯检机研究较少，如湖南大学周博文等人对保健酒异物检测做了一定的研究，试制了样机［6］，但没有大规模实际应用的产品。

立体库技术已非常成熟，自动化程度非常高，而灌装生产线部分设备自动化程度非常低，依靠大量人工，两者的整合应用必须提高基础设备的自动化水平，才有更好的发展前景和推广应用价值。目前，灌装生产线与立体库整合应用面临灯检和装车自动化程度低的难题，现就灯检和装车实现自动化的解决方案探讨如下。

医药行业里使用的意大利灯检机采用高速摄像和图像比对进行可见异物检测。其原理是待检品通过旋瓶伺服电机高速旋转，使得待检品高速旋转，通过刹车制动使得被检测物体停止旋转，由于惯性作用瓶内的液体仍在旋转。此时，被检测物体进入光电检测区，光源（背光、底光）一直照射到被检测物体上，相机对被检测物体高速拍照，计算机将图像与预先设定的杂物运动轨迹特性进行比对，经过几幅图像比对，鉴别出杂物瓶并送入不合格品通道，合格品将进入下一个工序，由此完成整个灯检的过程。日本全自动异物灯检机应用SD检测方法检查可见异物。其原理：同样采用高速旋转和急刹车模式，旋转停止后液体由于惯性还保持原来运动状态，瓶内可见异物也随着一起运动，通过集光透镜，把异物的影子准确无误地投射到DA传感器上，引起电压的变化，进而判断是否存在可见异物［7］。国产药品异物自动灯检机与意大利灯检机原理相同［8］。

在较佳的麻醉和保活条件下，模拟鮰鱼的无水保活运输，得出不同保活时间下的存活率。随着保活时间的延长存活率逐渐下降，9 h时存活率仍为95%；达到11 h后存活率骤减为45%，保活13 h后存活率仅为20%。在此条件下最长无水保活鮰鱼的时间是9 h左右，基本能满足省内运输。

现有典型的灌装生产线必须配置包材库和成品酒中转库，单独设立专用的大型成品酒仓库，用于储存长时间不发货的产品，往往存在多次转运的过程，导致效率低下、浪费人工，增加了企业的成本。随着立体库技术的发展，催生了将灌装生产线与立体库整合应用的新模式，洋河、汾酒等酒企就整合应用的新模式进行了尝试。本文对灌装生产线与立体库整合应用新模式的物流、功能分区进行了分析，也是由三层建筑组成（见图3），左侧配置立体库。

（2）装车不仅是白酒行业的难题，也是大多数行业均面临的问题。采用人工作业进行装车时，劳动强度大、耗时时间长、装箱效率低、可能损坏货品并且在狭小空间内进行搬运与堆垛作业的工人面临较高的安全风险。

研究区内基性超基性杂岩体[(262.5±2.5)Ma]主要出露于加当一带[4]，露头大小在20 m×60 m左右，最大者出露最宽100 m左右。基岩露头在平面上呈不规则环状展布的特点，且辉长岩分布在内环闪长岩分布在中心，在平面上从外环—内环—中心有超基性岩—基性岩—中性岩的分布规律，因此在三维空间上可能为岩盆状，具有同源岩浆分异的特征。与围岩接触界线明显，但未见明显的构造接触关系，也未见明显的热接触变质作用现象。与夏日哈岩浆熔离型镍矿床一致。是昆北岩浆弧带相似类比夏日哈木岩浆熔离型硫化物矿床找矿的理想地区。

常见的货物以包装形式来分类，大体分为：液体物品、气体物品、散式物品、袋装物品和箱式物品五类［9］。目前国内外学者和研究机构对于液体、气体、散式物品和袋装物品的自动装车工作都进行了一定的相关研究，且发展较为成熟有实际应用的产品，而针对箱式货物的自动装车，目前大多的研究机构只停留在研究阶段，没有实际应用的产品［10］。

经过查询大量文献和实际调研，努力寻求实现箱式物品自动装车的方法，发现ABB公司提出了一种基于机器人和定位技术的自动装车装置［11］。该自动装车装置由AGV小车、输送带、机器人及夹具组成，定位检测系统安装于AGV小车中。系统工作时先由定位检测系统得到车厢与AGV小车两者间的相对位置，以便AGV小车调整位置进入车厢并获取车厢内部实际尺寸，结合来料箱式货物尺寸通过垛型自动适配软件计算确定垛型，整个装车过程中AGV小车根据垛型方案、码垛速率和定位检测系统结果持续调整位置，同时传送带也会相应调整伸缩量配合AGV小车运动，机器人按照计算机设定的垛型进行装车码垛，由此完成整个自动装车过程。

2.3 整合应用新模式的改进

结合现有典型灌装线的缺陷和未来设备自动化水平的提高，提出了灌装生产线与立体库整合应用新模式下未来的工艺设备流程布局（见图4）。其特点是：（1）采用带正压洁净系统的洗灌封一体机，杜绝工人与酒源的直接接触，保障饮品安全；（2）增加了缺陷瓶检测工序，主要作用是在灌装前剔除有破损等缺陷的空瓶，避免了灌装完后在灯检环节剔除浪费酒源的情况；（3）采用自动灯检机、自动装盒机及自动装车装置等先进技术，提高效率、降低成本。

图4 未来灌装生产线与立体库整合应用的工艺流程

根据新工艺设备流程，提出了未来灌装生产线与立体库整合应用新模式的功能分区（见图5）。其特点是：（1）将建筑结构降低至两层，主要原因在于大量采用自动化设备后减小了空间的占用，如采用自动装盒机后不需要包装盒整理区等；（2）采用洗灌封一体机后，不再需要将洗瓶区与灌装区单独隔离，降低了建筑成本，增加空间利用率。

图5 未来灌装生产线与立体库整合应用模式功能分区

灌装生产线与立体库整合应用，缩短了物流路线、提高了生产效率、降低了企业成本，整合应用的新模式是灌装生产线发展的趋势。在自动化灯检和装车两大难题解决后，辅助配置MES、ERP等信息系统，即可实现仓储物流与灌装一体化的智能工厂。随着人力成本的不断上升、安全管理的高标准要求，会推动整合应用新模式的进一步发展，也是其他食品灌装企业可借鉴的模式。

以上讨论的是轴线为直线的旋转对称结构波导中的SPP本征模.对于具有上述旋转对称结构的弯曲SPP波导，如果保证其中的SPP绝热地传播，即本征模之间不相互转化，则波导中的本征模仍然可以用(4)～(6)式表示，只需将其中的z替换为沿着轴线距波源的距离l即可.因此，当波导仍然由银和εI=εⅢ=10的材料构成，且RI=85 nm，RⅡ=90 nm，光子能量为2.1 ev时，待定系数仍为表1中的数值.

3 结束语

经过各大制酒企业的共同努力和中国制造2025战略的引领，白酒行业机械化、自动化、智能化酿造已初显成效，在酿造环节已呈现出一批具有典型代表的企业，个别企业已达到机械化、自动化酿造的水平，突破了传统酿造的模式。酿造后端灌装与包装环节也出现了灌装生产线与立体库整合应用的新模式，随着现代科学技术进一步渗透到酿酒行业，灌装生产线人工灯检和装车环节将实现自动化，灌装生产线与立体库整合应用新模式将得到长足发展。

参考文献：

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［4］ 赵霞.国外包装机械的发展现状［J］.机械工业标准化与质量，2012（10）：10-12.

［5］ Shafait F，Imran S M.Fault detection and localization inempty water bottles through machine vision［C］.E-tech 2004.2004：30-34.

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［10］ 徐东.自动装车系统的若干关键技术研究［D］.重庆：西南交通大学，2015.

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