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RFID为饮料灌装厂提供生产便利

时间:2020-03-26
这是发生在上一代人的故事。一位记者的父亲带了六瓶苏打水回家,为野餐做准备。其中一个瓶子里漂浮着一个惊人的东西:一大块钢铁被泡在碳酸饮料里。很明显,装瓶厂的一块零件已经进入了饮料中。这是装瓶厂至今都面临的一个难题,但是现在有了一个基于RFID技术的解决方案。苏打水中浸泡的那块钢是一个排气管(排气管用于填充每个瓶子并排出与碳化有关的气体)。有时,由于磨损,这种管子可能会脱落。在很多情况下,没有人会发现这种情况。
饮料解决方案供应商Dorcia Engineering与Feig Electronics合作,建立了一个实时定位系统(RTLS),通过RFID技术监测灌装厂使用的排气管填充物。
Docia Engineering的联合创始人Grant Cook说,多年前瓶装苏打水可能发生的情况是——排气管出现故障,直接掉进瓶子里,因此被瓶盖密封在里面。因而员工为了避免将有问题的产品运往商店,会徒劳地寻找丢失的零件,这家苏打水公司可能会在事发当天延误了生产。
如今,这种设备可以用塑料制成。饮料装瓶行业已经采取了保护措施和安全流程,以确保排气管永远不会丢失,特别是在面向消费者的产品中。然而,这样的过程既费时又昂贵。首要问题是包装产品的数量,仅铝罐产业每年就生产2000亿罐。
全球每分钟购买100万个塑料饮料瓶,一次性容器是消费者的偏好,推动了这一数量的增长。Cook说:“为了能够确保供应数量,饮料公司必须采用高速自动化技术。他们在这些工厂有多条自动灌装线,整个行业都依赖于这种自动化。”单个瓶子或罐子通常能以每秒4到6英尺的速度移动,一年365天、每天24小时持续生产。一条生产线一分钟内可生产2500多的瓶或罐。
一条生产线通常使用72到165个排气管,这些排气管在瓶子或罐子上方高速旋转。事实上,容器在填充时本身就处于运动状态。Cook说,“排气管在装瓶过程中至关重要,因为它会沉积液体并排出二氧化碳气体,从而确保容器不会产生过多泡沫或溢出。饮料厂如此高的生产率也意味着,即便在很短的时间内关闭一条生产线,也会导致生产率的大幅下降。即使是最轻微的干扰也可能造成一个大问题。”
为了避免这种情况发生,许多公司自愿每小时关闭一次生产线,以便对排气口进行肉眼检查,并确保它们仍然完好无损。如果发现一个零件丢失,公司可能需要对所有产品进行检查,并让工人寻找排气管。有一些技术可以解决这个问题,例如高速摄像机、X射线和激光,但它们都有缺点。即使这些系统可能检测到排气管破裂,它们也无法唯一地识别生产人员需要查找的排气管及其准确位置。
Cook解释道,Dorcia的高速RFID监控解决方案旨在实时检测生产线中的排气口是否缺失。有了这样一个系统,企业可以立即发现问题,从而减少时间和产量的损失。此外,这套解决方案旨在替代每小时手动检查排气管的过程,同时避免产品浪费。这家公司的灌装通风管阅读器检测系统包括一个来自Dorcia的支持RFID的通风管,以及一个与饮料生产控制相连的专用服务器上的阅读器和专有软件。
Dorcia Engineering公司是在一家饮料公司向Cook咨询行业面临的困境后成立的。Cook回忆道,他当时是一名应用工程师,客户告诉他,“Grant,我昨晚弄丢了一个排气管。你得帮我解决这个问题。”Cook回答,“好极了,所以什么是排气管?”
Cook很快就明白了这个问题以及这个解决方法的低效性,他和他的公司的共同创办人随后设计、制造了一个使用Feig技术的解决方案并申请了专利,这个解决方案会在填料的每个阀门的排气管头部嵌入一个密封的、符合ISO 15693标准的13.56 MHz标签。据该公司全球产品营销经理Mike Hrabina介绍,Feig提供RFID标签和阅读器。每个标签的芯片上都有唯一的ID编码,会与每个特定的排气管相链接,以便工作人员在出现问题时可以直观地找到它。
该系统使用近场高频传输,Hrabina说,这种传输“提供了一个定义明确的探测区域”。该解决方案允许较短的读取范围,并且在金属和液体周围是可靠的。RFID阅读器内置在进料和出料装置之间的生产线中。当每个瓶子或罐子被装满时,标签被读取,软件会捕获标签中的数据,从而表明系统正常工作。Feig定制了阅读器,以每分钟50罐的速度近距离读取标签,可以防止相邻排气管的误读(排气管之间的间距通常为3.5英寸)。然后阅读器通过以太网将收集到的数据转发给软件。
如果排气管破裂或脱落,阅读器会无法读取到其特定的标签ID,随后软件将向生产操作员发出警报,指示哪个排气管丢失,并提示设备立即停止。然后,工人们可以继续寻找丢失的通风管固定装置,确定它可能掉落的位置。手持式RFID阅读器可以帮助定位丢失的零件。如果找不到它,工人可以查看零件丢失前最后一个由排气管填充的瓶罐。此外,电磁装置可以扫描已经密封的罐子。
Dorcia Engineering公司在其芝加哥工厂生产可支持RFID的通风管。该系统开发后,2019年开始试点。Cook补充道,“我们已经能够与一些最大的饮料公司客户合作。”这家要求匿名的制造商已经表示,这个系统取消了每小时的停产检查,同时为员工检查问题提供了便利,还提高了效率。
这套解决方案也有助于他们达到减少浪费的目标,可以确保一旦出现错误,生产线就会停止,这样就不必浪费饮料。Cook表示:“我们的核心价值之一是尽可能保持制造商的盈利和效率。因为我们不想看到他们把产品往下水道里倒。”

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