UHF RFID技术在包装材料制造企业中的应用

一、 应用目标

包装材料行业作为我国的朝阳产业，是经济发展中必不可少的部分。我国现有具一定规模的包装企业12万家，据统计，2003年包装企业年产值400多亿元，在国民经济40个主要行业中，排名14位， 年平均增长率高达17%，在国民经济发展中具有举足轻重的作用。包装材料企业多为连续流程的生产制造型企业，其产品的材料结构一般较为简单，少数原材料可以生产出多种产品，但是产品的物理和化学特性比较多，单从目测很难区分是那一类的成品，加之质量追溯上需要对具体产品的成分与含量进行分析，所以采用批号的追踪管理就尤为重要，随着企业生产规模的不断扩大，采用手工方式进行批号管理基本无法实现，基于这些原因公司于2000年开始在包装材料企业中使用条码组织批号信息，针对连续性行业的生产特性，对企业的生产作业采用全程化的条码管理，实现了具有较高响应速度的质量溯源。使用条码对成品进行管理与手工操作相比有着明显的优势，但是也存在一定的弊端，首先条码直接印刷在标签上容易受到破坏，影响正常的识读。其次由于条码需要人员进行手工的扫描，容易造成物品在出库装车时的漏扫情况。再次基于条码的信息化管理不能在整个的供应链中进行追踪和继承，物品在流入下一环节时就不能再进行任何的变化。基于以上种种因素，我们决定在包装材料企业使用RFID技术和EPC标签，一是可以解决条码运用中的不足，二是可以借用此项新技术完成原先无法实现的管理。具体应用目标如下：首先，通过RFID的运用使得物流与信息流具有“可同步”、”可协调”性。其次，采用EPC电子标签使的物流具有“可标识、可追踪或可继承”性，实现了多环节的联合运用，在不同的生产与物流环节中写入不同的信息，进行区分的控制，突破条码的应用只能局限在企业内部的层面，进而扩展到整个的行业供应链管理中。

二、 技术实现

包装行业生产线一般为连续的，属于标准的连续型生产企业，企业的生产原料主要为塑料粒子及其相关的添加剂，粒子经过高温、高压熔融挤出后形成薄膜或片材，薄膜大卷一般需要进行再次的分切和包装后才能形成最终的成品，

具体示意图如下：

RFID在生产上的应用主要集中在大卷到小卷的分切过程，以及小卷和小卷之间的成组过程。即在大卷的卷芯内附着大卷的EPC标签，当大卷进行分切时信息系统可自动获知正在分切的大卷，大卷分切后在每个小卷的卷芯内都附着小卷的EPC标签，并以此作为小卷成组的依据，小卷成组（即将相同规格的物料放在一个托盘上）时通过感应小卷的RFID产生托盘的EPC标签，入库前回收所有小卷的EPC标签，并以托盘的RFID作为仓储物流的基础。同样的在仓储管理的入库时通过库房通道两侧的天线完成对成品托盘上RFID的识读，借助RFID的使用可实现成品的无人守值入库，出库作业类似，日常库存中的盘点主要通过手持设备完成对库存的感应盘点。具体示意图如下：

 

 

 

三、 业务实现流程图

分切生产的业务流程图如下：

 

仓库出入库的业务流程图如下：

  EPC电子标签在各个环节使用的情况见下表：

顺序	相关过程	物料	EPC	物理位置	感应对象	说明
1	大卷收卷	大膜卷	有	钢芯内部
2	分切评级	分切 小卷	有	纸管内部	分切岗位PC
3	包装称重	小卷	有	纸管内部		完成感应称重 标签打印
4	小卷成托	小卷	无	纸管内部	包装岗位PC
5		托盘	有	托盘右上方	包装手持设备	完成感应成托 托标签打印
6	成品入库	托盘	有	托盘右上方	成品入库感应门	感应入库
7	成品出库	托盘	无		成品出库感应门	感应出库

 

四、 项目实施步骤

可以说双向拉伸薄膜生产线是一类典型的包装材料生产线，在BOPP生产线上实施RFID项目还是存在一定的难度，首先RFID技术正处于一个逐步完善阶段，相关的技术还没有进行大规模的应用，相应的规则和标准还在进一步的制订，在生产型企业中如此大规模的运用存在一定的风险。其次RFID技术在企业生产应用中的实际可操作性还需要进一步的实践。再次在企业的工业生产环境有别于实验室的环境，要求RFID的相关设备，电子标签、相关技术有更高的可靠性、稳定性和适应性。而目前此类设备的供应商可谓凤毛麟角，可选择的余地不是很大。基于这些原因、系统的实施需要稳扎稳打，一步一个脚印地前进，具体的实施步骤如下：

（1） 设备选型试验

前期我们分别使用的两款频率在 13.56M和915M设备进行了初步的实验，经过初步的试验我们决定选择915M的设备，主要原因是13.56M设备的识别距离还不够理想, 标签在托盘上的位置要求比较严格不利于人员灵活的操作，此外天线容易受到外部环境干扰。但是915M的设备也并不是完美无缺，我们发现915M标签的识读稳定性不够，特别是标签在有物体阻隔的情况下尤为明显。另外915M标签的成本远远大于13.56M的标签，造价太大。

我们在系统中不同位置分别使用了上海嵌联自控的UHF-R1一体式读写器及UHF-R4分体式读写器.经过实验,达到了设计要求

（2） EAN.UCC编码的实施

  我们已在之前的多条BOPP生产线上使用了条码化的管理，码值使用的是39码，条码生成规则如下：

大卷批号：

   月份(两位)  线别(一位)   钢芯号(两位)

 

                  3  01  01  1  D  01                     

                                                              (共9位)

           年份(一位)  日期(两位)   班组(一位A-D)

 

小卷批号：

月份(两位)  线别(一位)  钢芯号(两位)  工位(一位)

 

                3  01  01  1  D  01  0   5   1              

                                        预留一位             (共12位)

     年份(一位)  日期(两位)   班组(一位A-D)       批次(一位1-Z)

我们打算将以上的生产批号进行拆分，采用GTIN的编码方式，同时结合应

用标识符的运用将生产过程中的批号、生产日期、净重等等信息进行联接。如下表。

（3） RFID设备模拟运行实验

为了确保相关设备的稳定可靠运行，我们将选择一条或两条已投产的BOPP生产线进行模拟情况下的试运行，已确保正式试运行的成功。

（4） RFID设备试运行实验

BOPP生产线将于7月份投入试运行，我们准备同步地进行RFID项目的试运行，通过试运行对相关的设备进行进一步的调整和修改，为下一步的正式运行奠定基础。

（5） 总结经验与推广

通过以上工作的完成，我们将进一步总结RFID与智能标签技术在生产型企业中的应用，首先向全集团进行推广（目前集团BOPP占有率接近总量的10%），然后进一步向行业应用的纵深进行开拓，希望借助集团良好的企业应用平台建立起中国 RFID与智能标签技术应用示范基地，我们也将在即将召开的自动识别技术国际展览会上大力传播RFID在包装材料行业的应用，为RFID与智能标签技术在包装材料行业的应用做出应有的贡献。