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藥品包裝機(jī)械的概念設(shè)計近年來，由于我國經(jīng)濟(jì)形勢的持續(xù)高漲和國家對制藥行業(yè)強(qiáng)制性推行GMP(藥品生產(chǎn)質(zhì)量規(guī)范)認(rèn)證制度，藥品包裝機(jī)械取得了長足的進(jìn)步。新產(chǎn)品日益增多，技術(shù)水平有了很大的改進(jìn)。但與國際水平相比還存在著很大的差距，近 60%的產(chǎn)品達(dá)不到發(fā)達(dá)國家上世紀(jì) 80 年代的水平，先進(jìn)大型的設(shè)備主要依賴進(jìn)口。我國藥品包裝機(jī)械的低技術(shù)水平在很大程度上是由我國企業(yè)設(shè)計人員低水平設(shè)計引起的。一、我國藥品包裝機(jī)械現(xiàn)狀分析我國藥品包裝機(jī)械與國際先進(jìn)水平相比尚有較大的差距.國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械設(shè)計上主要存在以下幾點不足：1) 機(jī)械性能落后，國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械大多精度低、速度慢、平穩(wěn)性差。包裝機(jī)械運轉(zhuǎn)過程包含大量復(fù)雜的間歇式運動，主要由凸輪、連桿來實現(xiàn)。然而許多設(shè)計人員不會根據(jù)工作循環(huán)圖和精度要求獨立設(shè)計計算凸輪連桿機(jī)構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，只是簡單的把國外樣機(jī)的凸輪連桿零件拆卸下來進(jìn)行逐點測繪，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)誤差很大。國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械大多運行速度較低，如鋁塑泡罩包裝機(jī)的沖裁頻率一般為 100～300 個/min，全自動藥盒包裝機(jī)的裝盒速度50～200 盒/min，而國際上先進(jìn)的鋁塑泡罩包裝機(jī)的沖裁頻率能夠達(dá)到 600 個/min，全自動藥盒包裝機(jī)的裝盒速度能夠達(dá)到 600~ 800 盒/min 。國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械不僅運行速度慢，而且還伴有較大的噪音。2) 控制水平落后。國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械大多控制水平低、自動性差、故障率高。國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械(主要指盒裝和灌裝機(jī)械)大多采用 PLC 作現(xiàn)場控制，而國外先進(jìn)的藥品包裝機(jī)械大多由計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控，控制水平相對落后。大多數(shù)國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械自動性較差。一是普遍采用單機(jī)生產(chǎn)模式，全自動生產(chǎn)線少。二是做不到全自動運轉(zhuǎn)，需要人工加料，手動裝箱。如一些紙盒包裝機(jī)中，藥板、說明書紙頁、紙盒都需要手動加料，且需專人隨時注意說明書、藥板、紙盒是否已經(jīng)用完，以免造成機(jī)器空轉(zhuǎn)或造成缺說明書、藥板、藥盒現(xiàn)象的發(fā)生。另外，國產(chǎn)藥品包裝機(jī)械故障率較高?？刂圃骷?如繼電器、電磁閥、接觸器、斷路器等)等經(jīng)常容易損壞，死機(jī)故障也時有發(fā)生。3)功能單一、可擴(kuò)展性差。藥品包裝機(jī)械是針對特定的包裝形式設(shè)計的。一般在規(guī)定的規(guī)格范圍內(nèi)可調(diào)。而我國許多藥品包裝機(jī)械在設(shè)計時考慮不充分，沒有為進(jìn)一步的改造留出足夠的空間，致使設(shè)計的機(jī)械只能適應(yīng)于幾種簡單的模板，不適應(yīng)包裝材料或模板尺寸的變化，即使適應(yīng)生產(chǎn)的包裝成品質(zhì)量也不佳。 4）綜合考慮不足，資源沒有充分利用。我國藥品包裝機(jī)械設(shè)計存在著混亂現(xiàn)象，許多機(jī)械設(shè)計人員對電機(jī)拖動同步技術(shù)、伺服傳動技術(shù)不了解，可用簡單的電器設(shè)備解決的問題卻用復(fù)雜的機(jī)械裝置來實現(xiàn)，有的雖然采用了同步電機(jī)等裝置來控制機(jī)構(gòu)運行，但選取不當(dāng)。這些情況不僅造成了資源的極大浪費，而且使設(shè)計的機(jī)械的性能低下。5)造型死板。我國的藥品包裝機(jī)械設(shè)計時很少考慮機(jī)械的造型，很多廠家生產(chǎn)的機(jī)械造型不美觀，甚至沒有造型，給人感覺僵硬、死板、沒有活力。一些藥盒包裝機(jī)中，螺釘螺母都安裝在機(jī)器的外面板上，而一些潤滑用的油杯和油嘴也隨處可見，加油時容易使機(jī)器到處沾滿油污，給人印象粗糙，不美觀。二、藥品包裝機(jī)械概念設(shè)計的內(nèi)容人們經(jīng)過多年的研究，將概念設(shè)計定義為：“在確定了任務(wù)后，通過抽象化擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案。這一部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計”概念設(shè)計指明確設(shè)計目的和現(xiàn)有條件后，設(shè)計者搜索多方面的知識，分析提煉后生成框架式的廣泛意義上的解。藥品包裝機(jī)械的概念設(shè)計要求根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個階段，進(jìn)行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進(jìn)行實現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計概念設(shè)計的過程是一個求解實現(xiàn)功能的、滿足各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的、可能存在的各種方案并最終確定綜合最優(yōu)方案的過程。概念設(shè)計的作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段?？傇O(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構(gòu)思和沖動形成產(chǎn)品的主體框架，及它應(yīng)包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設(shè)計。然后進(jìn)行評估和優(yōu)化，確定整體設(shè)計方案。再由各部分設(shè)計人員把總設(shè)計師的設(shè)計思想落實到具體設(shè)計中去，實現(xiàn)細(xì)節(jié)設(shè)計。實施藥品包裝機(jī)械的概念設(shè)計首先要求設(shè)計人員加強(qiáng)對藥品包裝的認(rèn)識，深化理解藥品包裝的內(nèi)涵，引進(jìn)現(xiàn)代包裝理念，積極與國際接軌?，F(xiàn)代包裝不僅是保障產(chǎn)品的安全，使產(chǎn)品運輸方便，而且起著宣傳、環(huán)保、防偽、美觀等多方面的作用。藥品包裝機(jī)械設(shè)計人員應(yīng)密切關(guān)注包裝系統(tǒng)的發(fā)展.深入研究包裝工藝，熟悉包裝材料的發(fā)展和其對機(jī)械產(chǎn)品的要求。只有這樣才能設(shè)計出滿足用戶要求的高水平機(jī)械產(chǎn)品。藥品包裝機(jī)械的概念設(shè)計的內(nèi)容主要有：1)明確設(shè)計任務(wù)，做好可行性分析。設(shè)計者在進(jìn)行設(shè)計工作初始階段時應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的可行性。一方面是市場的考慮，包括產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品原料、制造費用的考慮；另一方面是產(chǎn)品加工的考慮，包括現(xiàn)有加工能力、加工工藝、加工性能及周邊配套行業(yè)的考慮。周邊配套環(huán)境的考慮主要指當(dāng)?shù)仄髽I(yè)加工能力、加工水平、熱處理工藝及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。2)功能設(shè)計。我國大多數(shù)藥品包裝機(jī)械是對國外同類機(jī)型的仿制。但由于我國存在的特殊國情，須對產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，以滿足我國的要求。而不是一味的照抄照搬。設(shè)計的機(jī)械除需要滿足盒裝、灌裝功能外，我們還須考慮包裝機(jī)械的附加功能，如包裝盒中應(yīng)加入量杯、藥勺等工具，以方便用戶使用。在機(jī)種的開發(fā)方面可以設(shè)計較為先進(jìn)的機(jī)械，如無菌包裝機(jī)械、保鮮包裝機(jī)械等。還可以開發(fā)藥品包裝前處理成套設(shè)備和后處理配套設(shè)備。 3)功能分解。藥品包裝機(jī)械屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，設(shè)計時應(yīng)全面考慮各功能。一般而言，藥品包裝機(jī)械功能大致可分為機(jī)構(gòu)運動、監(jiān)測傳感、信息處理及控制功能 3 大部分。機(jī)構(gòu)運動功能按不同機(jī)種又可細(xì)分，如鋁塑泡罩包裝機(jī)可分為成型、熱封、壓痕、沖裁 4 大功能，而紙盒包裝機(jī)械可分為折紙、下紙、藥板推送、紙盒打開、紙盒傳輸、折舌、插舌、壓平和打批號等功能。在設(shè)計過程中還要考慮機(jī)械潤滑、機(jī)械安全運行、包裝衛(wèi)生等功能。這要求設(shè)計人員充分考慮檢測技術(shù)，光、機(jī)、電一體化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù).氣動技術(shù)、物流技術(shù)之間的交叉聯(lián)系。 4)機(jī)構(gòu)設(shè)計。為實現(xiàn)預(yù)定的功能，我們需要使用不同的機(jī)構(gòu)。這一過程中需綜合考慮整機(jī)的各個部分，使設(shè)計的產(chǎn)品在滿足使用要求的同時，結(jié)構(gòu)簡單、實用。藥品包裝機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)選擇和組合適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)運動原理，充分考慮實現(xiàn)特定運動所需機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪連桿機(jī)構(gòu)。同時還應(yīng)運用分離傳動技術(shù)，綜合考慮傳動軸(如花鍵軸和階梯軸等)和傳動系統(tǒng)的設(shè)計問題。設(shè)計過程中應(yīng)盡量減少不確定性因素造成的影響，使機(jī)構(gòu)運行平穩(wěn)。設(shè)計時還應(yīng)對機(jī)械進(jìn)行動力學(xué)分析，以提升機(jī)械運行速度和平穩(wěn)性。另外還應(yīng)考慮包裝機(jī)械的多樣、可調(diào)、容錯、可擴(kuò)展、平穩(wěn)性以及美觀化，追求機(jī)械輕巧但穩(wěn)定。設(shè)計過程可參考各類包裝機(jī)械設(shè)計的長處，同時借鑒別的機(jī)械(如塑料機(jī)械、印刷機(jī)械) 的優(yōu)點。除進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計外.還應(yīng)考慮各功能另外的實現(xiàn)途徑，如真空、電器控制等，以期最優(yōu)組合該產(chǎn)品。 5)系統(tǒng)控制方案的設(shè)計。藥品包裝機(jī)械中一個很重要的部分就是對各機(jī)構(gòu)實時檢測補償，以保證設(shè)備運行順暢?，F(xiàn)在很多機(jī)械產(chǎn)品選用了大量的光電開關(guān)作為檢測元件，有的機(jī)械上還裝備有諸如微機(jī)檢測泡罩系統(tǒng)之類的系統(tǒng)。這都需要精心設(shè)計和整個控制系統(tǒng)連為一體。三、結(jié)束語將概念設(shè)計的思想融入藥品包裝機(jī)械的設(shè)計可以減少設(shè)計失誤，縮短設(shè)計周期，加快產(chǎn)品的開發(fā)，使設(shè)計的產(chǎn)品更合理、更具有親和力、更適合人機(jī)工程。同時它也是降低成本和提高企業(yè)競爭力的主要手段。為了改善藥品包裝機(jī)械設(shè)計落后、缺乏競爭力的被動局面，以適應(yīng)“后 GMP 時代”帶來的挑戰(zhàn)，設(shè)計人員必須重視產(chǎn)品概念設(shè)計，深化理解概念設(shè)計的重要性。