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工业4.0 | 按米定制纸张:无线射频识别技术确保正确的生产序列

供稿:广州市西克传感器有限公司 2018/1/31 15:17:10

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  • 关键词: 定制纸张 无线射频 识别技术
  • 摘要:显而易见,数字化已延伸至造纸工业。无论是“平面媒体”面临着未知的将来,抑或触摸翻书将在未来占据主导地位——两种理论均获支持。在纸张生产中,数字化时代早已成为现实。


显而易见,数字化已延伸至造纸工业。无论是“平面媒体”面临着未知的将来,抑或触摸翻书将在未来占据主导地位——两种理论均获支持。在纸张生产中,数字化时代早已成为现实。对此,Kabel Premium Pulp & Paper 公司旗下造纸厂的事例令人印象深刻。“印刷边际”处未留下任何墨云痕迹,工作人员全天候逐卷生产优质纸张

Kabel Premium Pulp & Paper 利用基于无线射频识别的识别解决方案实现多步骤生产流程概览,该解决方案集成至性能强大的无线传输系统中,其配备连入工厂内部 IT 系统的接口。由此,Kabel 的工作人员可随时追踪某一特定的纸张批次当前所经过的生产工序。


自 1896 年起,Kabel Premium Pulp & Paper Papier 以众所周知的“按米定制”模式为欧洲最大的印刷厂生产纸张。最初,该公司在威斯特法伦的哈根(Hagen,Westfalen)制造报纸用纸,其当时专门生产用于优质商品手册与杂志的所谓“涂布”纸。


两台巨型造纸机与 540 名员工采用三班制,每年完成约485,000 吨的总产量。数万米的纸张卷绕至成吨重的卷筒上,根据客户需求进行加工,最终按照定制宽幅交付给客户。




纸张之重



走进位于哈根的生产现场,就会置身令人难忘的新世界中:沉重的纸卷滑经长长的车间。桥式起重机将纸卷从一项加工工序运输至下一项。根据相应的纸张厚度,7.20 米宽的纸卷内含约 50,000 ~ 60,000 米纸张,重量可达 20 吨。

Kabel Premium Pulp & Paper 按照特定的客户需求生产每一纸张卷筒,即业内所称的“辊筒”(Tambour)。多步骤纸张生产始于原纸制造。由于极其粗糙,其不适用于优质印刷品。因此,在第二步中需“涂布”纸张,即双面涂覆专用的化学材料。根据所需纸张质量与表面特征,辊筒随后还将经过压延机,于此压平表面。压延机消除纸张的不平整处,确保在后续的印刷中轮廓不会偏移。纸卷离开工厂前,还需由裁卷机裁剪成所需的特定宽度,以方便客户加工。

为能运输成吨重的纸卷,纸张被卷绕至金属内核上。此“辊筒芯”由坚固金属制成,可挂在各个生产工序的末端,并由桥式起重机进行运输。在哈根,近百个此类辊筒芯已投入连续应用。



掌控每个卷筒



在哈根,制造缺陷可能导致数万米的废品。为可靠监控每个纸卷的生产,Kabel Premium Pulp & Paper 采用系统集成商 Intelligent Data Service (IDS) 旗下的定制化无线射频识别解决方案,其配备由传感器专家 SICK 提供的 26 个无线射频识别读取装置。


“我们需要确保在生产作业线中自动识别辊筒芯的解决方案,”Kabel Premium Pulp & Paper 的 IT 部门负责人 Johannes Broer 解释道。“此外,我们还需要坚固的系统元件以及连入我们 IT 系统的无线数据传输。所用的元件可承受流程产生的脏污、灰尘与高温。其必须能够耐受化学品或机油接触。出于污染风险的考虑,我们无法采用基于光学识别的解决方案,而无法耐受例如机油接触的可见标识同样被排除在外。”


与此同时,由于辊筒不断运动,解决方案需要具备极短的读取时间。“我们为辊筒设有八位编码,其中包含生产日期以及年份。辊筒芯采用三位编码。除了工作人员难以接近部分读取站之外,长编码还易造成手动输入错误。我们借助自动识别,确保正确追踪,同时减轻工作人员的负担,”Broer 补充道。

为此,辊筒芯已配备无源式 RFID 应答器,其可在各个站点处进行读取。首次卷绕辊筒时,系统内还将记录批次所属的辊筒芯,随后所有站点将通过无线射频识别准确读取纸张展卷自哪一辊筒芯以及卷绕至哪一辊筒芯。


位于哈根的工厂中共使用 26 个 SICK UHF 无线射频识别读取装置,对辊筒芯上的无源式应答器进行辨识。根据读取距离,RFU620 适用于不超过一米的扫描范围,而 RFU630 则适合更大的扫描范围。无源式 RFID 应答器本身并无需要定期检测的能量源,相较于有源式应答器在加工处理中更为可靠。因此,其理想适用于具有高机械要

的物体,例如辊筒芯。


数字系统现场化



为使系统最佳适配个性化应用案例,SICK 的应用专家始终设法确切了解工厂内的现场情况。当然,这一点已在哈根实现。鉴于此类情况下需要考量多个方面:金属会反射无线电波,可能导致系统干扰。金属芯上的 RFID 应答器必须足够坚固,确保金属附近不会出现错误源。


IDS 将 SICK 读取装置集成至其自主研发的“卷筒在线追踪” (Rolf) 系统中。该系统直接在无线射频识别读取装置处接收所有结果,加以可视化并提供数据用于后续加工。Kabel Premium Pulp & Paper 的生产数据库中能够轻松查看所有流程数据,直接分配至各个辊筒。“这是一项规模庞大的任务,对于从 SICK 寻找到合适的合作伙伴我们倍感欣喜,”IDS 总经理 Rainer Marchewka 讲述道。“我们已与 SICK 合作了 15 年,深知我们能够信赖这一合作伙伴,进而保障了长期的系统支持。”

为确保极低的厂内安装成本,IDS 首先在自有场地内按比例组装包含所有无线射频识别读取装置在内的整套系统,测试并优化系统流程,最终向 Kabel Premium Pulp & Paper 交付预配置系统以供安装。


这款基于无线射频识别的卷筒追踪系统早在一年多前便已投入运行。“我们十分庆幸选择这一解决方案。尽管我们先前就曾借助基于无线射频识别的识别解决方案作业,但其采用的是有源式应答器。虽然其在读取距离方面存在优势,但是电池运行时间过短,而且该应答器在此类环境中易受影响。借助此款解决方案以及与 IDS 和 SICK 的通力合作,如今我们倍感满意,”Johannes Broer 如是道。


基于“工业 4.0”的发展趋势,Kabel Premium Pulp & Paper 凭借位于哈根的基于无线射频识别的“卷筒在线追踪”系统为未来的“智能”工厂奠定基础。该公司借此展示了如何利用适当的系统解决方案和谐高效地实现可靠生产机器与现代化联网技术的交互协作。



审核编辑(何为)
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