RFID為飲料灌裝廠提供生產便利
這是發生在上一代人的故事。一位記者的父親帶了六瓶蘇打水回家,為野餐做準備。其中一個瓶子里漂浮著一個驚人的東西:一大塊鋼鐵被泡在碳酸飲料里。很明顯,裝瓶廠的一塊零件已經進入了飲料中。這是裝瓶廠至今都面臨的一個難題,但是現在有了一個基于RFID技術的解決方案。蘇打水中浸泡的那塊鋼是一個排氣管(排氣管用于填充每個瓶子并排出與碳化有關的氣體)。有時,由于磨損,這種管子可能會脫落。在很多情況下,沒有人會發現這種情況。
飲料解決方案供應商Dorcia Engineering與Feig Electronics合作,建立了一個實時定位系統(RTLS),通過RFID技術監測灌裝廠使用的排氣管填充物。

Docia Engineering的聯合創始人Grant Cook說,多年前瓶裝蘇打水可能發生的情況是——排氣管出現故障,直接掉進瓶子里,因此被瓶蓋密封在里面。因而員工為了避免將有問題的產品運往商店,會徒勞地尋找丟失的零件,這家蘇打水公司可能會在事發當天延誤了生產。
如今,這種設備可以用塑料制成。飲料裝瓶行業已經采取了保護措施和安全流程,以確保排氣管永遠不會丟失,特別是在面向消費者的產品中。然而,這樣的過程既費時又昂貴。首要問題是包裝產品的數量,僅鋁罐產業每年就生產2000億罐。
全球每分鐘購買100萬個塑料飲料瓶,一次性容器是消費者的偏好,推動了這一數量的增長。Cook說:“為了能夠確保供應數量,飲料公司必須采用高速自動化技術。他們在這些工廠有多條自動灌裝線,整個行業都依賴于這種自動化。”單個瓶子或罐子通常能以每秒4到6英尺的速度移動,一年365天、每天24小時持續生產。一條生產線一分鐘內可生產2500多的瓶或罐。
一條生產線通常使用72到165個排氣管,這些排氣管在瓶子或罐子上方高速旋轉。事實上,容器在填充時本身就處于運動狀態。Cook說,“排氣管在裝瓶過程中至關重要,因為它會沉積液體并排出二氧化碳氣體,從而確保容器不會產生過多泡沫或溢出。飲料廠如此高的生產率也意味著,即便在很短的時間內關閉一條生產線,也會導致生產率的大幅下降。即使是最輕微的干擾也可能造成一個大問題。”
為了避免這種情況發生,許多公司自愿每小時關閉一次生產線,以便對排氣口進行肉眼檢查,并確保它們仍然完好無損。如果發現一個零件丟失,公司可能需要對所有產品進行檢查,并讓工人尋找排氣管。有一些技術可以解決這個問題,例如高速攝像機、X射線和激光,但它們都有缺點。即使這些系統可能檢測到排氣管破裂,它們也無法唯一地識別生產人員需要查找的排氣管及其準確位置。
Cook解釋道,Dorcia的高速RFID監控解決方案旨在實時檢測生產線中的排氣口是否缺失。有了這樣一個系統,企業可以立即發現問題,從而減少時間和產量的損失。此外,這套解決方案旨在替代每小時手動檢查排氣管的過程,同時避免產品浪費。這家公司的灌裝通風管閱讀器檢測系統包括一個來自Dorcia的支持RFID的通風管,以及一個與飲料生產控制相連的專用服務器上的閱讀器和專有軟件。
Dorcia Engineering公司是在一家飲料公司向Cook咨詢行業面臨的困境后成立的。Cook回憶道,他當時是一名應用工程師,客戶告訴他,“Grant,我昨晚弄丟了一個排氣管。你得幫我解決這個問題。”Cook回答,“好極了,所以什么是排氣管?”
Cook很快就明白了這個問題以及這個解決方法的低效性,他和他的公司的共同創辦人隨后設計、制造了一個使用Feig技術的解決方案并申請了專利,這個解決方案會在填料的每個閥門的排氣管頭部嵌入一個密封的、符合ISO 15693標準的13.56 MHz標簽。據該公司全球產品營銷經理Mike Hrabina介紹,Feig提供RFID標簽和閱讀器。每個標簽的芯片上都有唯一的ID編碼,會與每個特定的排氣管相鏈接,以便工作人員在出現問題時可以直觀地找到它。
該系統使用近場高頻傳輸,Hrabina說,這種傳輸“提供了一個定義明確的探測區域”。該解決方案允許較短的讀取范圍,并且在金屬和液體周圍是可靠的。RFID閱讀器內置在進料和出料裝置之間的生產線中。當每個瓶子或罐子被裝滿時,標簽被讀取,軟件會捕獲標簽中的數據,從而表明系統正常工作。Feig定制了閱讀器,以每分鐘50罐的速度近距離讀取標簽,可以防止相鄰排氣管的誤讀(排氣管之間的間距通常為3.5英寸)。然后閱讀器通過以太網將收集到的數據轉發給軟件。
如果排氣管破裂或脫落,閱讀器會無法讀取到其特定的標簽ID,隨后軟件將向生產操作員發出警報,指示哪個排氣管丟失,并提示設備立即停止。然后,工人們可以繼續尋找丟失的通風管固定裝置,確定它可能掉落的位置。手持式RFID閱讀器可以幫助定位丟失的零件。如果找不到它,工人可以查看零件丟失前最后一個由排氣管填充的瓶罐。此外,電磁裝置可以掃描已經密封的罐子。
Dorcia Engineering公司在其芝加哥工廠生產可支持RFID的通風管。該系統開發后,2019年開始試點。Cook補充道,“我們已經能夠與一些最大的飲料公司客戶合作。”這家要求匿名的制造商已經表示,這個系統取消了每小時的停產檢查,同時為員工檢查問題提供了便利,還提高了效率。
這套解決方案也有助于他們達到減少浪費的目標,可以確保一旦出現錯誤,生產線就會停止,這樣就不必浪費飲料。Cook表示:“我們的核心價值之一是盡可能保持制造商的盈利和效率。因為我們不想看到他們把產品往下水道里倒。”



