食品機(jī)械中智能控制技術(shù)的應(yīng)用分析

◎ 丁澤瀚

（洛陽(yáng)鐵路信息工程學(xué)校，河南 洛陽(yáng) 471000）

由于人們對(duì)食物的需求不斷增長(zhǎng)，食品加工活動(dòng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，食品加工企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理與控制變得越來(lái)越困難，對(duì)于整個(gè)食品行業(yè)的健康發(fā)展極為不利。智能控制技術(shù)在食品機(jī)械中的應(yīng)用，不僅能有效解決目前食品生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，使食品生產(chǎn)水平得到進(jìn)一步提升，還能推動(dòng)食品企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，從而推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。因此，為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，必須充分認(rèn)識(shí)到智能控制技術(shù)在食品機(jī)械中的作用。

1 智能控制技術(shù)概述

智能控制是利用智能計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一種技術(shù)。隨著科技的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展，以及實(shí)踐的積累，智能控制技術(shù)已經(jīng)深入到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，形成了具有不同產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的智能控制機(jī)械。隨著智能控制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，人類(lèi)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代，在滿(mǎn)足各種需要的同時(shí)，也為人類(lèi)提供了更方便的服務(wù)[1]。食品機(jī)械中智能控制技術(shù)的應(yīng)用能有效解決傳統(tǒng)食品加工設(shè)備的操作不規(guī)范、不合理等問(wèn)題，滿(mǎn)足不同的生產(chǎn)需求，保證產(chǎn)品滿(mǎn)足生產(chǎn)需求；能夠極大地優(yōu)化食品機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程與效率，減少不必要的工序，節(jié)省人力，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低成本、推動(dòng)食品工業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目的；針對(duì)復(fù)雜而又困難的生產(chǎn)要求，可通過(guò)自組織控制、自適應(yīng)控制等手段提高食品機(jī)械的生產(chǎn)效率。

2 我國(guó)食品機(jī)械發(fā)展與智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 食品機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很快，但由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展的時(shí)間較短，食品機(jī)械發(fā)展的時(shí)間較短，在此方面的經(jīng)驗(yàn)和歷史積累較少。當(dāng)前，我國(guó)食品機(jī)械工業(yè)還處在一個(gè)發(fā)展時(shí)期。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，食品機(jī)械技術(shù)的不斷進(jìn)步，不斷向智能化方向發(fā)展；隨著綠色理念的不斷深入，食品機(jī)械技術(shù)逐漸走向綠色、節(jié)能化，并獲得了較好的應(yīng)用效果。在研究人員發(fā)展食品機(jī)械技術(shù)的同時(shí)，也在不斷發(fā)展新的工藝技術(shù)。同時(shí)，隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展和投資的不斷深入，食品生產(chǎn)系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的改善，生產(chǎn)能力得到了極大的提高，食品機(jī)械的技術(shù)水平也得到了穩(wěn)步發(fā)展。

2.2 智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能控制技術(shù)能使食品機(jī)械的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、完整，從而使食品加工設(shè)備的生產(chǎn)能力得到極大的提升。尤其是在智能控制技術(shù)如模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用下，利用傳感器對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并建立動(dòng)態(tài)的環(huán)境模型，對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，能對(duì)食品企業(yè)的生產(chǎn)情況有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，防止出現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)，在長(zhǎng)期應(yīng)用中，食品機(jī)械可以累積大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，使食品機(jī)械達(dá)到最優(yōu)的控制狀態(tài)與最佳工作狀態(tài)，從而達(dá)到最大的生產(chǎn)效率，提升食品機(jī)械的使用壽命。即使是在食品機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期使用后，出現(xiàn)了諸如磨損等問(wèn)題，由傳感器生成的預(yù)見(jiàn)性維修系統(tǒng)也可以在發(fā)生故障之前進(jìn)行預(yù)警，在故障發(fā)生后迅速進(jìn)行故障診斷，縮短停機(jī)時(shí)間[2]。在工業(yè)4.0 時(shí)代，傳感器被開(kāi)發(fā)出來(lái)，可以通過(guò)ECS 實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的遙控，使食品機(jī)械的智能化控制范圍和效率得到進(jìn)一步改善，從而更加適用于大型的食品機(jī)械。此外，食品機(jī)械的智能化控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，包括食品生產(chǎn)、加工、包裝和運(yùn)輸?shù)确矫娴闹悄芑刂啤Ｍㄟ^(guò)這種方式，可以形成更加完整的綠色食品產(chǎn)業(yè)鏈，從而推動(dòng)我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)我國(guó)食品工業(yè)的迅速發(fā)展。

盡管在食品機(jī)械中智能控制技術(shù)已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，并取得了很大的成效，但同歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的差距。其應(yīng)用領(lǐng)域不大，主要是因?yàn)閷?duì)智能控制技術(shù)的了解和掌握程度不夠，以及各大生產(chǎn)企業(yè)之間的規(guī)模差距太大，很難協(xié)調(diào)其實(shí)際應(yīng)用需求，制約了其研究開(kāi)發(fā)的資源，致使其研發(fā)投入高，只有少數(shù)大公司參與。部分中小型企業(yè)在實(shí)施和研究過(guò)程中面臨著巨大的困難，技術(shù)人才培養(yǎng)水平也較低，不利于實(shí)現(xiàn)智能控制技術(shù)的良性應(yīng)用。同時(shí)，我國(guó)在技術(shù)人才培養(yǎng)上還存在著較大的差距，目前食品機(jī)械智能化控制技術(shù)研究還處于起步階段。當(dāng)某些食品機(jī)械應(yīng)用智能控制技術(shù)出現(xiàn)故障時(shí)，難以從專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員中得到有效的解決方案，從而保證食品機(jī)械的安全與穩(wěn)定，同時(shí)也無(wú)法推動(dòng)智能控制技術(shù)在食品設(shè)備中的應(yīng)用。因此，必須加強(qiáng)對(duì)食品機(jī)械的智能控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，將智能控制技術(shù)和食品機(jī)械的實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，并針對(duì)各種問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的改善，從而解決在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，推動(dòng)食品機(jī)械智能化控制的發(fā)展。

3 智能控制技術(shù)在食品機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 食品機(jī)械智能化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，高科技已經(jīng)在食品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)的食品工業(yè)、食品機(jī)械工業(yè)發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，同時(shí)也為我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。將先進(jìn)的科技應(yīng)用于食品加工，是食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇，同時(shí)也是企業(yè)提高生產(chǎn)效率和保證食品質(zhì)量的重要途徑。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的食品生產(chǎn)中出現(xiàn)了許多高技術(shù)含量的產(chǎn)品，其中一種就是智能控制技術(shù)。在食品加工中引入智能控制技術(shù)，不僅可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，而且可以使產(chǎn)品的質(zhì)量和衛(wèi)生得到最大程度的改善[3]。智能控制技術(shù)的發(fā)展得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)，它主要是利用智能化的機(jī)器、設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品加工過(guò)程的智能化控制，從而有效解決食品加工過(guò)程中涉及的一些問(wèn)題，同時(shí)減少生產(chǎn)過(guò)程中的煩瑣工序。智能控制技術(shù)能有效降低食品生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染，保證食品的安全性，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行有效監(jiān)控，科學(xué)、高效地降低人工生產(chǎn)的壓力，簡(jiǎn)化復(fù)雜的工序，降低人力成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 食品機(jī)械中智能化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，食品機(jī)械領(lǐng)域的智能控制技術(shù)主要有機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)控制、常規(guī)控制等。在食品加工過(guò)程中，要選用功能各異的機(jī)械臂進(jìn)行控制。今后，隨著食品生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化與完善，對(duì)各種工藝條件的要求也不斷發(fā)生變化，目前的標(biāo)準(zhǔn)已無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展。將智能控制技術(shù)與食品機(jī)械的工作原理相結(jié)合，能有效控制食品機(jī)械的多個(gè)運(yùn)行過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品加工多環(huán)節(jié)的管理與控制，提高其適應(yīng)性與生產(chǎn)效率。因此，在食品機(jī)械中，智能控制技術(shù)應(yīng)逐漸向著運(yùn)動(dòng)控制的自動(dòng)化方向發(fā)展，它的功能負(fù)荷也會(huì)逐漸增加，應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣。

4 食品機(jī)械中智能控制技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 為食品行業(yè)智能化發(fā)展提供更多支持

在食品機(jī)械行業(yè)中，智能控制技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于推動(dòng)食品行業(yè)智能化發(fā)展有著重要的意義。當(dāng)前，我國(guó)食品機(jī)械工業(yè)發(fā)展迅速，為了保證其經(jīng)濟(jì)效益，必須在目前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，逐漸加大對(duì)智能控制技術(shù)的投入。①要充分發(fā)揮政府的指導(dǎo)和扶持功能，智能食品機(jī)械應(yīng)得到政府的高度關(guān)注，并根據(jù)實(shí)際情況，提供政策上的支持，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)上的問(wèn)題。除了要?jiǎng)?chuàng)造良好的投資和融資環(huán)境，更要充分發(fā)揮政府的橋梁和紐帶作用，促進(jìn)企業(yè)之間的信息技術(shù)共享，促進(jìn)信息技術(shù)的迅速發(fā)展；要以《中國(guó)制造2025》為指導(dǎo)，全面加強(qiáng)對(duì)我國(guó)食品機(jī)械工業(yè)的投資，充分發(fā)揮其作用，深刻認(rèn)識(shí)到當(dāng)前各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題，并通過(guò)適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和政策扶持，以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為中心，創(chuàng)造一個(gè)良好的投融資環(huán)境，解決目前食品機(jī)械智能化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用中遇到的問(wèn)題。②充分發(fā)揮同行、高校、科研單位的力量，指導(dǎo)和改進(jìn)智能控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，將產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實(shí)現(xiàn)集成設(shè)計(jì)和研發(fā)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，以從根本上解決利用智能控制技術(shù)的資源過(guò)剩問(wèn)題，從而為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。高校、科研院所必須與有能力進(jìn)一步開(kāi)展智能管理技術(shù)的企業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期的科研協(xié)作，學(xué)校與企業(yè)間的有效協(xié)作，能夠持續(xù)提升智慧管理的水平[4]。同時(shí)，建立生產(chǎn)、教育、科研相結(jié)合的智能控制技術(shù)人才的培訓(xùn)體系，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)高技術(shù)食品機(jī)械的研究，積極保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，鼓勵(lì)科研工作者主動(dòng)進(jìn)行技術(shù)革新，從而有效減少食品機(jī)械智能控制技術(shù)的應(yīng)用成本。企業(yè)要順應(yīng)市場(chǎng)的潮流，根據(jù)自身的發(fā)展需求，科學(xué)選用和運(yùn)用智能控制技術(shù)，對(duì)技術(shù)的成本進(jìn)行有效的控制，從而為食品生產(chǎn)的質(zhì)量和技術(shù)的革新提供可靠的保證。

4.2 提高食品機(jī)械的質(zhì)量控制指標(biāo)

食品機(jī)械是現(xiàn)代食品機(jī)械綜合發(fā)展的產(chǎn)物，它能完成原料加工、食品加工、質(zhì)量檢驗(yàn)、包裝和運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，在此過(guò)程中，智能控制必須應(yīng)用傳感器、運(yùn)動(dòng)捕捉、控制和智能機(jī)器人等多種技術(shù)。在制定控制指標(biāo)時(shí)，為保證和優(yōu)化智能控制目標(biāo)的精確度，必須對(duì)食品機(jī)械進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)不同控制目標(biāo)的精確、標(biāo)準(zhǔn)化處理與控制[5]。在此背景下，食品機(jī)械的控制內(nèi)容得到了進(jìn)一步拓展，完成了對(duì)光、電、機(jī)、氣、熱和濕等的精確采集與控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品機(jī)械的轉(zhuǎn)速和動(dòng)力的調(diào)整。另外，智能控制技術(shù)還可應(yīng)用在食品機(jī)械加工及制造工藝中，如計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computer Numberical Control，CNC）技術(shù)，在食品機(jī)械加工中，對(duì)其性能及參數(shù)有較大的改善作用，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化控制，可提高食品加工的精確度，并利用智能控制技術(shù)對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行方式和速度進(jìn)行遙控，從而達(dá)到更好的加工方式，保證食品機(jī)械性能的持續(xù)改進(jìn)。

4.3 以市場(chǎng)為導(dǎo)向的智能化設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的提高，食品的要求日益多樣化。因此，必須對(duì)食品加工工藝進(jìn)行深入的研究，以適應(yīng)不同的市場(chǎng)需求，精確調(diào)整其加工工藝，以適應(yīng)不同的食品需求。在食品生產(chǎn)中，食品機(jī)械能根據(jù)消費(fèi)者對(duì)食品的口味、甜味等方面的需要，對(duì)其進(jìn)行精密的調(diào)節(jié)與控制，從而提升食品機(jī)械的可靠性，滿(mǎn)足消費(fèi)者的需要[4]。同時(shí)，要針對(duì)各大企業(yè)的實(shí)際需要，進(jìn)一步完善其人性化設(shè)計(jì)，利用智能控制與智能學(xué)習(xí)技術(shù)，提升其加工能力，并有效降低生產(chǎn)成本。必須根據(jù)市場(chǎng)需要，正確選擇適用的食品機(jī)械，并決定采用的工藝。企業(yè)繼續(xù)按照市場(chǎng)需要，不斷提高食品機(jī)械的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制水平，以適應(yīng)更大范圍的市場(chǎng)需要，為我國(guó)食品機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)、高效發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

將智能控制技術(shù)應(yīng)用于食品機(jī)械行業(yè)，既能在技術(shù)上推動(dòng)其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，又能改善其經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)，極大提升我國(guó)食品工業(yè)在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能滿(mǎn)足人們更高、更多樣化的食物需要。但是，目前的食品機(jī)械智能化控制技術(shù)還存在著很多問(wèn)題，有待于進(jìn)一步完善。因此，必須加大對(duì)智能控制技術(shù)的研究力度，為其提供充足的資源、人才和技術(shù)支撐，以保證其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，從而推動(dòng)食品機(jī)械的多元化，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。