信息型智能包裝在汽車零部件物流配送中的應用研究

韋曉麗

摘 要：汽車的生產(chǎn)過程中，零部件的配送是汽車生產(chǎn)物流能夠持續(xù)運作的重要環(huán)節(jié)，而配送活動中均有包裝的參與，包裝技術影響著配送活動的效率、成本和管理水平。本文結合汽車零部件物流配送的三種主要作業(yè)形式，將RFID技術與工業(yè)包裝相結合，形成信息型智能包裝技術，探索與分析智能包裝在配送活動中的應用方式，提升汽車制造的智能化水平。

關鍵詞：汽車物流配送 智能包裝 RFID

1 引言

汽車制造結構復雜，零部件種類繁多，技術復雜度較高，汽車零部件的配送環(huán)節(jié)是汽車生產(chǎn)物流系統(tǒng)能夠正常運作的關鍵。在汽車零部件各種配送活動中均有包裝的參與，不同的包裝技術影響著整體的配送整體管理效率。將信息技術應用于制造業(yè)的工業(yè)包裝中，形成信息型智能包裝，能夠在物流配送環(huán)節(jié)減少作業(yè)時間、降低風險、提升汽車工業(yè)物流的管理效率，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。本文從對信息識別智能包裝技術應用的角度，探索與分析智能包裝在汽車零部件三種物流配送的應用策略。

2 智能包裝的定義與分類

在20世紀70年代，國外就有“智能化”的提法，如當時的智能化機器人，智能化建筑等，而世界上第一次關于“智能包裝”的定義闡述，是在1992年英國倫敦召開的世界第一次智能包裝國際會議上，定義闡述如下：在一個包裝、一個產(chǎn)品或產(chǎn)品與包裝的組合中，有一個集成化組件或一項固有特性，通過此組件或特性把符合特定要求的智能產(chǎn)品賦予產(chǎn)品包裝的功能中，或體現(xiàn)在產(chǎn)品本身的使用中[1]。目前智能包裝主要分為功能材料型、功能結構型及信息型這三種類型[2]。

2.1 功能材料型智能包裝

主要通過應用具有某種特殊功能的新型智能包裝材料，改善和增加包裝的功能，以達到和完成某種特定目的的一類新型智能包裝[3]。目前主要研究集中在變色材料、發(fā)光材料、智能水凝膠材料、活性材料等。這些材料主要是對光照、溫度、濕度等變化較為敏感，可以智能識別和指示包裝內(nèi)微空間的變化，實現(xiàn)包裝智能“識別”與“判斷”

功能[4]。

2.2 功能結構型智能包裝

主要從構造方面增強智能功效，實現(xiàn)自動報警和升高或降低包裝內(nèi)部溫度。在2002年，美國自冷罐有限公司（CHILLCANN·V·F）推出具有自冷、自熱飲料罐的專利技術。Gravity Tray的制造商設計了一款適用于肉類、果蔬、海產(chǎn)品的托盤包裝，通過將新鮮的肉類蔬果與其所產(chǎn)生的液體進行分離，可有效延長食品的保質(zhì)期并保持新鮮度[5]。

2.3 信息型智能包裝

能準確記錄并反饋包裝系統(tǒng)及內(nèi)裝物內(nèi)在品質(zhì)和生產(chǎn)、儲存、運輸過程信息的新型包裝技術，是最有發(fā)展活力和前景的包裝技術之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，信息識別智能包裝技術從一維碼、二維碼識別技術，發(fā)展到多維碼、RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）、NFC（Near Field Communication，近距離無線通訊）、EPC技術（Electronic Product Code，電子產(chǎn)品編碼），正向高級智能包裝階段邁進。信息型智能包裝技術也不斷在改進，如安德烈·海姆研發(fā)制造的石墨烯電子標簽，提高了電子標簽性能、壽命上的優(yōu)勢[2]。

2.4 RFID技術信息型智能包裝

RFID技術信息型智能包裝已廣泛應用在產(chǎn)品溯源、智能物流、智慧倉儲等場景中，并呈逐年上升趨勢。這種技術利用RFID電子標簽的防水、耐高溫和強大存儲功能，與工業(yè)包裝相結合，能夠更好地適應生產(chǎn)制造環(huán)境。通過將RFID技術應用于工業(yè)包裝中，可以滿足生產(chǎn)制造物流配送各環(huán)節(jié)對信息處理的需求，實現(xiàn)物流過程的高效管理和準確追溯。這種整合為企業(yè)提供了更強大的工具和技術支持，助力企業(yè)提高物流效率和降低成本。

3 汽車生產(chǎn)物流

汽車行業(yè)的生產(chǎn)物流主要是指在汽車制造過程中，將汽車零部件從各個車間、倉庫運送到裝配生產(chǎn)線的過程，包含了運輸、裝卸搬運、存儲、分揀、排序、配送等過程。在汽車生產(chǎn)物流配送活動中，比較有代表性的配送方式是物料拉動配送、排序配送、SPS配送。

（1）物料拉動配送。主要應用于需求數(shù)量與品種較為穩(wěn)定的中小型零部件的配送，主要采用看板工具來進行后工序向前工序發(fā)布需求指令，將必需的產(chǎn)品、在必需的時間、按必需的數(shù)量配送到指定地點。

（2）排序配送。主要是解決混型生產(chǎn)時中大型零部件的配送。對于線邊空間有限，無法在線旁放置所有品種型號的大型零部件，因此，對于有多種型號的大型零部件，可按照生產(chǎn)線車型的裝配順序擺放零部件，并根據(jù)車型生產(chǎn)順序配送到主線上的配送方式。

（3）SPS（Sequence and Picking System）配送。主要是用于中小型零部件的配套分揀配送，是在生產(chǎn)線上按照裝配順序隨車供應零部件的一種配送方式，主要應用于混型生產(chǎn)的中小型零部件的配送。SPS配送方式相當于將操作員從分揀的作業(yè)中分離出來，操作人員只需要在隨車的SPS料架上拿取需要裝配的零部件進行裝配即可，減少了對零部件區(qū)分、尋找等工作，并降低錯裝的風險。

在這些配送過程中，都會有包裝的參與。汽車生產(chǎn)制造過程工序復雜，如何提高物流配送效率，降低管理成本，成為汽車生產(chǎn)物流發(fā)展必須面臨的考驗。因此，可結合智能包裝技術來解決取料過程中的識別、尋找等問題，降低配送作業(yè)的復雜性，提高生產(chǎn)物流效率[6]。

4 信息型智能包裝在汽車生產(chǎn)物流中的應用探索

隨著信息技術的發(fā)展，信息型智能包裝技術得到快速發(fā)展，通過將信息技術融入到包裝技術里，可以在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中實現(xiàn)追溯與分析。RFID信息型智能包裝在汽車制造業(yè)的生產(chǎn)和配送環(huán)節(jié)中，可用于全程管控、追溯、分析和反饋物流狀態(tài)，提高物流效率和準確性。

4.1 RFID智能包裝在物料拉動配送的應用

在汽車零部件的物料拉動配送活動中，傳統(tǒng)的技術手段主要是采用手工看板系統(tǒng)。然而，手工看板存在看板卡丟失、損壞或位置不當?shù)葐栴}。為了解決這些問題，RFID技術被應用于零部件的包裝載具中，并賦予了包裝載具“看板”功能，有效地解決了上述問題。如圖1所示，通過掃描載具或使用讀寫設備，可以讀取物料的消耗情況。通過設置物料的最低庫存值，當庫存降至該值以下時，會觸發(fā)拉動信號并傳遞到配送中心，從而進行物料的分揀和配送作業(yè)，系統(tǒng)能夠快速讀取信息并提供防錯功能。采用RFID技術的信息型智能包裝的物料拉動配送方式，倉儲可以提前準備物料，而物料配送人員可以實時掌握配送信息，從而提高配送效率，減少由于信息延誤而導致的物料短缺問題。同時，這種方式有利于對采用拉動配送的汽車零部件進行數(shù)據(jù)分析。結合大數(shù)據(jù)分析技術，可以進一步優(yōu)化和預測物料的最低庫存和安全庫存，傳遞準確的看板運作周期信息，降低庫存浪費，從而為企業(yè)節(jié)約成本。通過RFID智能包裝的物料拉動配送，不僅提高了物流效率和準確性，還為企業(yè)提供了更好的數(shù)據(jù)分析和庫存管理能力。這種技術的應用不僅在汽車零部件配送中具有重要意義，還可以推廣到其他領域的物流和供應鏈管理中，為企業(yè)創(chuàng)造更大的競爭優(yōu)勢。

4.2 RFID智能包裝在排序配送的應用

在汽車零部件的擺放和排序配送過程中，需要考慮與生產(chǎn)計劃的匹配，并確保物料的包裝載具能夠方便地進行排序、辨識和拿取。傳統(tǒng)的排序配送方式通常通過料架按照預定順序擺放物料，但存在錯放或誤放的潛在問題。為了解決這些問題，可以將RFID技術應用于排序包裝中，以實時匹配生產(chǎn)計劃。如圖2所示，將裝配計劃與包裝載具相關聯(lián)，形成排序指令，以此準確根據(jù)裝配計劃揀選物料，并通過讀取設備在緩存區(qū)的信息進行準確的配送管理。將裝有RFID電子標簽的料架與物料相對應，進行物料的分揀和配送作業(yè)，從而避免在排序配送過程中因計劃調(diào)整而導致的錯漏情況。另一方面，由于排序配送的零部件通常為中大型物料，在整車裝配過程中，節(jié)拍相對固定。因此，可以為單個零部件使用電子標簽，借鑒無人超市的應用場景，在裝配過程中應用RFID智能包裝來實現(xiàn)“防錯”功能。通過感應料架上的零部件使用情況，可以判斷零部件的裝配時間、順序和型號是否正確，從而提高排序配送在裝配過程中的準確性。RFID智能包裝的應用可以實現(xiàn)實時的物料追蹤和信息交互，提供裝配過程中的實時監(jiān)控和防錯功能。這種技術不僅能夠提高排序配送的準確性和效率，還可以減少因錯誤裝配而帶來的返工和修正成本。通過RFID技術的支持，汽車零部件的排序配送可以更加精準、高效，從而提升整體生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并為企業(yè)創(chuàng)造更大的競爭優(yōu)勢。

4.3 RFID智能包裝在SPS配送方式的應用

配送方式中，揀選環(huán)節(jié)是最核心的組成部分。自動分揀系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)計劃訂單、生產(chǎn)節(jié)拍和BOM（Bill of Materials）信息，自動提示需要揀選的物料，并將它們放置在SPS的組合包裝料架上。雖然在揀選過程中有揀選系統(tǒng)的亮燈提示，但仍可能存在無效按燈、漏揀、多揀等情況。目前可以采用語音方式進行解決，但語音系統(tǒng)無法對揀選物料的正確性進行驗證。為了解決這個問題，可以將RFID智能包裝技術應用于SPS的組合包裝中，與自動分揀系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)對物料揀選的雙向驗證。如圖3所示，通過在每個物料包裝上附加RFID電子標簽，并與自動分揀系統(tǒng)進行聯(lián)動，可以確保在揀選過程中每個物料的準確性。系統(tǒng)可以實時讀取RFID標簽的信息，并與揀選任務進行比對，確保物料的正確揀選。在隨車配送上線環(huán)節(jié)，RFID智能包裝也能發(fā)揮重要作用。它可以在隨車上線和使用的過程中實時反饋物料的使用信息，避免出現(xiàn)物料缺料、錯裝或漏裝等情況。此外，RFID智能包裝還可以與AGV（Automated Guided Vehicle）牽引系統(tǒng)配合使用，按照正確的順序?qū)PS的組合包裝進行配送上線，確保物料的順序正確性和配送準確性。通過應用RFID智能包裝技術，可以提高SPS配送方式的準確性、效率和可靠性。這種技術不僅能夠降低揀選過程中的錯誤率，還能優(yōu)化物料的配送流程，減少人為干預和潛在的人為錯誤。最終，它將提升物流配送的整體質(zhì)量和效益，為企業(yè)創(chuàng)造更大的競爭優(yōu)勢。

4.4 信息型智能包裝在工業(yè)物流應用與推廣的必要性

在汽車零部件的物流配送過程中，通過采用RFID技術的信息型智能包裝，能夠顯著提高物流配送作業(yè)的效率，減少尋找物料和不良搬運等浪費。同時也有利于數(shù)據(jù)收集與信息處理，發(fā)現(xiàn)物流配送過程中的潛在問題和瓶頸，為優(yōu)化物流配送頻率、庫存設置和資源配置等提供有效的數(shù)據(jù)支持。隨著汽車智能化的不斷發(fā)展，制造業(yè)的智能化倉儲管理已經(jīng)廣泛應用，并且配送環(huán)節(jié)也在向智能化、聯(lián)網(wǎng)化和共享化方向發(fā)展[7]。信息型智能包裝技術將為汽車制造業(yè)帶來更高效、準確和可靠的物流配送體系，推動汽車制造業(yè)向智能化發(fā)展。

5 結語

綜上所述，在汽車工業(yè)的生產(chǎn)物流中，可結合配送的包裝形式和作業(yè)形式，融入RFID智能包裝技術模塊，可以較好的解決物料拉動配送、排序配送、SPS配送過程，可全面提升汽車零部件生產(chǎn)物流中配送管理水平，并逐步拓展對汽車制造過程和整個周期中的有效管控，并能夠提供數(shù)據(jù)挖掘信息資料，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，為汽車制造的智能化發(fā)展提供助力。

課題項目：廣西中青年教師基礎能力提升項目“廣西汽車工業(yè)智能包裝現(xiàn)狀與策略研究”（項目編號：2020KY31026）。

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