食品機(jī)械對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用探討

◎ 張 輝

（山東省泰安市技師學(xué)院，山東 泰安 271000）

隨著我國(guó)居民生活質(zhì)量的提升，食品市場(chǎng)也發(fā)生了較大的變化，消費(fèi)者在食品消費(fèi)的過(guò)程中，越來(lái)越注重食品質(zhì)量，并喜歡追求新奇事物，導(dǎo)致食品加工工藝變得越來(lái)越復(fù)雜，從而對(duì)食品機(jī)械功能提出了更高要求。智能控制技術(shù)的發(fā)展為完善食品機(jī)械的功能提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，也有效提升了食品機(jī)械在加工過(guò)程中的精準(zhǔn)度和效率，從而為提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供了多方面的技術(shù)保障。

1 食品機(jī)械概述

食品機(jī)械將各種原材料通過(guò)機(jī)械化的方式加工為成品進(jìn)行出售，使用較多的食品機(jī)械為食物加工機(jī)械、包裝機(jī)械。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)械化發(fā)展的逐步成熟，食品加工行業(yè)也逐漸從糧食保障轉(zhuǎn)向市場(chǎng)消費(fèi)的發(fā)展過(guò)程中。在引進(jìn)大量先進(jìn)食品機(jī)械的同時(shí)，食品機(jī)械的種類、數(shù)量、加工方式得到了快速發(fā)展，使我國(guó)食品加工獲得了機(jī)械化發(fā)展的空間[1]。在進(jìn)入21 世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展使食品機(jī)械的功能得到了進(jìn)一步完善，而近年來(lái)食品機(jī)械的智能化發(fā)展使各種炒菜機(jī)器人、食品加工機(jī)器成為食品行業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)容。

2 食品機(jī)械應(yīng)用智能控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 滿足食品機(jī)械的復(fù)雜化、多樣化控制需求

隨著食品行業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)食品加工的需求變得越來(lái)越復(fù)雜，食品加工任務(wù)、控制難度也隨之變得越來(lái)越高。而在自動(dòng)化技術(shù)、智能技術(shù)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展過(guò)程中，機(jī)器可處理的數(shù)據(jù)規(guī)模變得越來(lái)越大，其控制的精準(zhǔn)度和效率越來(lái)越高。特別是智能控制技術(shù)的應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的自動(dòng)化、機(jī)械控制技術(shù)，智能技術(shù)可用于多項(xiàng)任務(wù)的同步控制過(guò)程中，同時(shí)可針對(duì)食品機(jī)械的工作狀態(tài)對(duì)具有不確定性的問(wèn)題進(jìn)行有效控制，從而滿足因食品機(jī)械的復(fù)雜化帶來(lái)的多樣化控制需求。

2.2 提升食品機(jī)械的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

在我國(guó)食品機(jī)械行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，由于利益、技術(shù)等多方面因素的影響，我國(guó)食品機(jī)械更注重?cái)U(kuò)大生產(chǎn)效率、生產(chǎn)規(guī)模。相比國(guó)外注重新技術(shù)的研究與應(yīng)用，一味追求規(guī)模、效率的發(fā)展方式使我國(guó)食品機(jī)械的發(fā)展受到阻礙。在缺乏核心技術(shù)的情況下，我國(guó)食品機(jī)械的加工效果、質(zhì)量參差不齊。在完善食品機(jī)械的功能、加工能力的過(guò)程中，智能技術(shù)的應(yīng)用可有效應(yīng)對(duì)食品加工較為復(fù)雜的加工環(huán)境和流程，進(jìn)一步提升對(duì)加工過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化控制。在智能控制技術(shù)的加持下，可以更有效地控制食品加工過(guò)程，采用更有效的方式降低生產(chǎn)、加工、勞動(dòng)力成本，為提升食品機(jī)械的競(jìng)爭(zhēng)力提供了發(fā)展基礎(chǔ)。

2.3 適應(yīng)食品機(jī)械自動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)

“十三五”以來(lái)，我國(guó)在各行各業(yè)展開(kāi)了對(duì)智能化、信息化技術(shù)的深入應(yīng)用，特別是在遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)的應(yīng)用方面，已取得了巨大的進(jìn)步。在未來(lái)食品機(jī)械發(fā)展的過(guò)程中，遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)的應(yīng)用會(huì)成為食品機(jī)械行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[2]。在利用自動(dòng)化、智能化技術(shù)的過(guò)程中，可進(jìn)一步提升食品生產(chǎn)效率、確保食品生產(chǎn)質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)食品機(jī)械的加工范圍進(jìn)行有效延伸，通過(guò)有效控制技術(shù)支持，為食品機(jī)械建立良好的核心競(jìng)爭(zhēng)力。如炒菜機(jī)器人的應(yīng)用在一定程度上已經(jīng)可以自動(dòng)完成家常菜譜的智能加工。

3 食品機(jī)械對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 取得的應(yīng)用成就

食品機(jī)械中對(duì)智能控制技術(shù)的有效應(yīng)用在一定程度上解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)中過(guò)于死板、機(jī)械化的控制方式。例如，在某產(chǎn)品加工線上，傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式中一小部分的產(chǎn)品質(zhì)量不合格，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)批次的產(chǎn)品直接報(bào)廢。而在采用智能控制技術(shù)時(shí)，可使用各種傳感器對(duì)食品的加工狀態(tài)進(jìn)行全面的收集和記錄，并使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)食品的加工情況進(jìn)行逆向推理，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可針對(duì)性地選擇控制措施，從而快速、有效地避免問(wèn)題產(chǎn)品對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線帶來(lái)的不良影響[3]。同時(shí)，食品機(jī)械在長(zhǎng)期使用、運(yùn)行的過(guò)程中，設(shè)備的老化和故障問(wèn)題無(wú)法避免，智能控制技術(shù)可對(duì)食品機(jī)械的工作狀態(tài)進(jìn)行全面記錄，使維護(hù)工作人員可從歷史信息中對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3.2 智能化水平不足

雖然我國(guó)食品機(jī)械已應(yīng)用了較多的智能控制技術(shù)，但依然低于國(guó)際先進(jìn)水平。由于我國(guó)食品機(jī)械行業(yè)起步較晚，同時(shí)前期食品加工行業(yè)的發(fā)展也多依賴于食品機(jī)械的進(jìn)口，導(dǎo)致食品加工行業(yè)缺乏自主研發(fā)的動(dòng)力。而我國(guó)食品機(jī)械加工的智能化水平雖不高，但仍有75%左右的企業(yè)采用傳統(tǒng)的半自動(dòng)化食品加工設(shè)備[4]。由于我國(guó)食品加工企業(yè)大部分是規(guī)模較小的民營(yíng)企業(yè)，受制于資金、技術(shù)等多方面的影響，食品加工企業(yè)的智能控制技術(shù)應(yīng)用水平具有極大的差異。各個(gè)企業(yè)之間也缺乏良好的溝通與合作，導(dǎo)致食品機(jī)械的創(chuàng)新能力不足，無(wú)法滿足食品加工行業(yè)的發(fā)展需求。特別是民營(yíng)中小型加工企業(yè)，融資難度較高，智能技術(shù)的建設(shè)成本可能影響其正常經(jīng)營(yíng)，無(wú)法獲得技術(shù)革新的動(dòng)力。

4 食品機(jī)械對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 食品機(jī)械控制目標(biāo)的精細(xì)化

食品機(jī)械本身的加工類型較多，涉及的專業(yè)領(lǐng)域也較為廣泛，隨著現(xiàn)代食品機(jī)械的集成化發(fā)展，一臺(tái)食品機(jī)械就可以完成原材料的加工、食品加工、質(zhì)量檢測(cè)、包裝出廠等全部生產(chǎn)過(guò)程[5]。在此過(guò)程中，食品機(jī)械的智能控制需使用傳感器、運(yùn)動(dòng)捕捉、控制技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。為確保智能控制目標(biāo)的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步對(duì)食品加工流程進(jìn)行有效優(yōu)化，食品機(jī)械在建立控制目標(biāo)的過(guò)程中，需進(jìn)一步展開(kāi)精細(xì)化設(shè)計(jì)。針對(duì)不同的控制目標(biāo)，精確、規(guī)范地確定加工和控制參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展食品機(jī)械的控制內(nèi)容，使其能對(duì)食品機(jī)械工作過(guò)程中的光、電、機(jī)、氣、熱和濕等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的采集和控制，使其能調(diào)整食品機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)轉(zhuǎn)效果。此外，智能控制技術(shù)在食品機(jī)械的加工與生產(chǎn)過(guò)程中，可進(jìn)一步運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床等機(jī)械設(shè)備中，在加工食品機(jī)械時(shí)，進(jìn)一步提升食品機(jī)械的性能、參數(shù)，通過(guò)數(shù)字化的控制方式提升食品機(jī)械的加工精度，并使用智能控制技術(shù)對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，從而達(dá)到更理想的加工狀態(tài)，并長(zhǎng)期保持良好的加工狀態(tài)，從而確保食品機(jī)械性能的不斷完善。

4.2 智能控制技術(shù)的深入應(yīng)用

智能控制技術(shù)的深入應(yīng)用有助于提升食品機(jī)械行業(yè)的全面發(fā)展。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)智能控制技術(shù)的應(yīng)用研究，提供充足的資金、人才和技術(shù)保障，確保智能控制技術(shù)深入應(yīng)用的有效展開(kāi)，提升食品機(jī)械加工的多元化水平，使其能創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。①政府部門(mén)應(yīng)重視食品機(jī)械智能化發(fā)展的重要作用，發(fā)揮政府的引導(dǎo)、扶植作用，根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖称窓C(jī)械、食品加工企業(yè)的實(shí)際情況給予政策上的支持，同時(shí)積極幫助中小食品加工企業(yè)解決企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題。營(yíng)造良好投資、融資環(huán)境的同時(shí)，還需進(jìn)一步發(fā)揮政府的橋梁紐帶作用，鼓勵(lì)企業(yè)之間的智能控制技術(shù)分享，從而幫助智能控制技術(shù)快速發(fā)展。②高校、科研單位需與企業(yè)建立長(zhǎng)期的科研合作機(jī)制，可進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)智能控制技術(shù)的研究，在校企的有效合作下，不斷完善智能控制技術(shù)的內(nèi)容。此外，可建立產(chǎn)學(xué)研一體化的智能控制技術(shù)人才培養(yǎng)機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)高新食品機(jī)械的深入研究，并給予積極的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，鼓勵(lì)科研人員積極創(chuàng)新，并有效降低智能控制技術(shù)在食品機(jī)械中的應(yīng)用成本。③企業(yè)應(yīng)緊隨市場(chǎng)的發(fā)展潮流與趨勢(shì)，結(jié)合企業(yè)的發(fā)展需求，合理選擇、應(yīng)用智能控制技術(shù)，在有效控制技術(shù)建設(shè)成本的同時(shí)，為提升食品加工質(zhì)量、加工創(chuàng)新提供可靠的保障。

4.3 結(jié)合市場(chǎng)需求的智能化設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的不斷提升，消費(fèi)者對(duì)食物提出了更多更復(fù)雜的要求。因此，需進(jìn)一步展開(kāi)對(duì)食品加工技術(shù)的研究，根據(jù)市場(chǎng)的不同需求對(duì)食品機(jī)械的加工方式進(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)，滿足消費(fèi)者對(duì)食物的不同需求。例如，在快消食品的加工過(guò)程中，可針對(duì)消費(fèi)者對(duì)食物口感、甜味程度等要求，通過(guò)智能化設(shè)計(jì)，對(duì)食品機(jī)械進(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)整與控制，在滿足消費(fèi)者需求的同時(shí)，提升食品機(jī)械的可靠性[6]。同時(shí)，還要根據(jù)食品加工企業(yè)的需求，加強(qiáng)食品機(jī)械的人性化設(shè)計(jì)，通過(guò)智能控制、智能學(xué)習(xí)技術(shù)，幫助食品加工企業(yè)提升食品機(jī)械的加工水準(zhǔn)，并有效降低智能化建設(shè)的成本。在此過(guò)程中需結(jié)合市場(chǎng)需求，對(duì)食品機(jī)械的應(yīng)用方向進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，確定食品機(jī)械需采用的技術(shù)，如食品包裝、擺放可通過(guò)對(duì)應(yīng)的食品加工機(jī)器人進(jìn)行控制。并根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際需求，不斷完善食品機(jī)械的加工、控制標(biāo)準(zhǔn)，使其能進(jìn)一步滿足市場(chǎng)的綜合需求，從而為食品機(jī)械的持續(xù)有效發(fā)展提供可靠的技術(shù)保障。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)食品機(jī)械的發(fā)展起步較晚，但隨著我國(guó)市場(chǎng)對(duì)食品的需求量越來(lái)越大，我國(guó)食品機(jī)械的發(fā)展已成為我國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。智能控制技術(shù)具有精準(zhǔn)度高、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)等多方面的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用到食品機(jī)械的控制過(guò)程中，可進(jìn)一步發(fā)揮食品機(jī)械的工業(yè)化優(yōu)勢(shì)。食品加工企業(yè)應(yīng)重視市場(chǎng)對(duì)食品加工的反饋，通過(guò)對(duì)食品、設(shè)備的有效控制，提升食品機(jī)械的可靠性，在迎合市場(chǎng)需求的同時(shí)，進(jìn)一步完善食品機(jī)械的發(fā)展，使其能迎接未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)。