信息型智能包装在汽车零部件物流配送中的应用研究

韦晓丽

摘 要：汽车的生产过程中，零部件的配送是汽车生产物流能够持续运作的重要环节，而配送活动中均有包装的参与，包装技术影响着配送活动的效率、成本和管理水平。本文结合汽车零部件物流配送的三种主要作业形式，将RFID技术与工业包装相结合，形成信息型智能包装技术，探索与分析智能包装在配送活动中的应用方式，提升汽车制造的智能化水平。

关键词：汽车物流配送 智能包装 RFID

1 引言

汽车制造结构复杂，零部件种类繁多，技术复杂度较高，汽车零部件的配送环节是汽车生产物流系统能够正常运作的关键。在汽车零部件各种配送活动中均有包装的参与，不同的包装技术影响着整体的配送整体管理效率。将信息技术应用于制造业的工业包装中，形成信息型智能包装，能够在物流配送环节减少作业时间、降低风险、提升汽车工业物流的管理效率，实现资源的优化配置。本文从对信息识别智能包装技术应用的角度，探索与分析智能包装在汽车零部件三种物流配送的应用策略。

2 智能包装的定义与分类

在20世纪70年代，国外就有“智能化”的提法，如当时的智能化机器人，智能化建筑等，而世界上第一次关于“智能包装”的定义阐述，是在1992年英国伦敦召开的世界第一次智能包装国际会议上，定义阐述如下：在一个包装、一个产品或产品与包装的组合中，有一个集成化组件或一项固有特性，通过此组件或特性把符合特定要求的智能产品赋予产品包装的功能中，或体现在产品本身的使用中[1]。目前智能包装主要分为功能材料型、功能结构型及信息型这三种类型[2]。

2.1 功能材料型智能包装

主要通过应用具有某种特殊功能的新型智能包装材料，改善和增加包装的功能，以达到和完成某种特定目的的一类新型智能包装[3]。目前主要研究集中在变色材料、发光材料、智能水凝胶材料、活性材料等。这些材料主要是对光照、温度、湿度等变化较为敏感，可以智能识别和指示包装内微空间的变化，实现包装智能“识别”与“判断”

功能[4]。

2.2 功能结构型智能包装

主要从构造方面增强智能功效，实现自动报警和升高或降低包装内部温度。在2002年，美国自冷罐有限公司（CHILLCANN·V·F）推出具有自冷、自热饮料罐的專利技术。Gravity Tray的制造商设计了一款适用于肉类、果蔬、海产品的托盘包装，通过将新鲜的肉类蔬果与其所产生的液体进行分离，可有效延长食品的保质期并保持新鲜度[5]。

2.3 信息型智能包装

能准确记录并反馈包装系统及内装物内在品质和生产、储存、运输过程信息的新型包装技术，是最有发展活力和前景的包装技术之一。随着互联网技术的发展，信息识别智能包装技术从一维码、二维码识别技术，发展到多维码、RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）、NFC（Near Field Communication，近距离无线通讯）、EPC技术（Electronic Product Code，电子产品编码），正向高级智能包装阶段迈进。信息型智能包装技术也不断在改进，如安德烈·海姆研发制造的石墨烯电子标签，提高了电子标签性能、寿命上的优势[2]。

2.4 RFID技术信息型智能包装

RFID技术信息型智能包装已广泛应用在产品溯源、智能物流、智慧仓储等场景中，并呈逐年上升趋势。这种技术利用RFID电子标签的防水、耐高温和强大存储功能，与工业包装相结合，能够更好地适应生产制造环境。通过将RFID技术应用于工业包装中，可以满足生产制造物流配送各环节对信息处理的需求，实现物流过程的高效管理和准确追溯。这种整合为企业提供了更强大的工具和技术支持，助力企业提高物流效率和降低成本。

3 汽车生产物流

汽车行业的生产物流主要是指在汽车制造过程中，将汽车零部件从各个车间、仓库运送到装配生产线的过程，包含了运输、装卸搬运、存储、分拣、排序、配送等过程。在汽车生产物流配送活动中，比较有代表性的配送方式是物料拉动配送、排序配送、SPS配送。

（1）物料拉动配送。主要应用于需求数量与品种较为稳定的中小型零部件的配送，主要采用看板工具来进行后工序向前工序发布需求指令，将必需的产品、在必需的时间、按必需的数量配送到指定地点。

（2）排序配送。主要是解决混型生产时中大型零部件的配送。对于线边空间有限，无法在线旁放置所有品种型号的大型零部件，因此，对于有多种型号的大型零部件，可按照生产线车型的装配顺序摆放零部件，并根据车型生产顺序配送到主线上的配送方式。

（3）SPS（Sequence and Picking System）配送。主要是用于中小型零部件的配套分拣配送，是在生产线上按照装配顺序随车供应零部件的一种配送方式，主要应用于混型生产的中小型零部件的配送。SPS配送方式相当于将操作员从分拣的作业中分离出来，操作人员只需要在随车的SPS料架上拿取需要装配的零部件进行装配即可，减少了对零部件区分、寻找等工作，并降低错装的风险。

在这些配送过程中，都会有包装的参与。汽车生产制造过程工序复杂，如何提高物流配送效率，降低管理成本，成为汽车生产物流发展必须面临的考验。因此，可结合智能包装技术来解决取料过程中的识别、寻找等问题，降低配送作业的复杂性，提高生产物流效率[6]。

4 信息型智能包装在汽车生产物流中的应用探索

随着信息技术的发展，信息型智能包装技术得到快速发展，通过将信息技术融入到包装技术里，可以在产品的生产制造过程中实现追溯与分析。RFID信息型智能包装在汽车制造业的生产和配送环节中，可用于全程管控、追溯、分析和反馈物流状态，提高物流效率和准确性。

4.1 RFID智能包装在物料拉动配送的应用

在汽车零部件的物料拉动配送活动中，传统的技术手段主要是采用手工看板系统。然而，手工看板存在看板卡丢失、损坏或位置不当等问题。为了解决这些问题，RFID技术被应用于零部件的包装载具中，并赋予了包装载具“看板”功能，有效地解决了上述问题。如图1所示，通过扫描载具或使用读写设备，可以读取物料的消耗情况。通过设置物料的最低库存值，当库存降至该值以下时，会触发拉动信号并传递到配送中心，从而进行物料的分拣和配送作业，系统能够快速读取信息并提供防错功能。采用RFID技术的信息型智能包装的物料拉动配送方式，仓储可以提前准备物料，而物料配送人员可以实时掌握配送信息，从而提高配送效率，减少由于信息延误而导致的物料短缺问题。同时，这种方式有利于对采用拉动配送的汽车零部件进行数据分析。结合大数据分析技术，可以进一步优化和预测物料的最低库存和安全库存，传递准确的看板运作周期信息，降低库存浪费，从而为企业节约成本。通过RFID智能包装的物料拉动配送，不仅提高了物流效率和准确性，还为企业提供了更好的数据分析和库存管理能力。这种技术的应用不仅在汽车零部件配送中具有重要意义，还可以推广到其他领域的物流和供应链管理中，为企业创造更大的竞争优势。

4.2 RFID智能包装在排序配送的应用

在汽车零部件的摆放和排序配送过程中，需要考虑与生产计划的匹配，并确保物料的包装载具能够方便地进行排序、辨识和拿取。传统的排序配送方式通常通過料架按照预定顺序摆放物料，但存在错放或误放的潜在问题。为了解决这些问题，可以将RFID技术应用于排序包装中，以实时匹配生产计划。如图2所示，将装配计划与包装载具相关联，形成排序指令，以此准确根据装配计划拣选物料，并通过读取设备在缓存区的信息进行准确的配送管理。将装有RFID电子标签的料架与物料相对应，进行物料的分拣和配送作业，从而避免在排序配送过程中因计划调整而导致的错漏情况。另一方面，由于排序配送的零部件通常为中大型物料，在整车装配过程中，节拍相对固定。因此，可以为单个零部件使用电子标签，借鉴无人超市的应用场景，在装配过程中应用RFID智能包装来实现“防错”功能。通过感应料架上的零部件使用情况，可以判断零部件的装配时间、顺序和型号是否正确，从而提高排序配送在装配过程中的准确性。RFID智能包装的应用可以实现实时的物料追踪和信息交互，提供装配过程中的实时监控和防错功能。这种技术不仅能够提高排序配送的准确性和效率，还可以减少因错误装配而带来的返工和修正成本。通过RFID技术的支持，汽车零部件的排序配送可以更加精准、高效，从而提升整体生产效率，降低生产成本，并为企业创造更大的竞争优势。

4.3 RFID智能包装在SPS配送方式的应用

配送方式中，拣选环节是最核心的组成部分。自动分拣系统根据生产计划订单、生产节拍和BOM（Bill of Materials）信息，自动提示需要拣选的物料，并将它们放置在SPS的组合包装料架上。虽然在拣选过程中有拣选系统的亮灯提示，但仍可能存在无效按灯、漏拣、多拣等情况。目前可以采用语音方式进行解决，但语音系统无法对拣选物料的正确性进行验证。为了解决这个问题，可以将RFID智能包装技术应用于SPS的组合包装中，与自动分拣系统相结合，实现对物料拣选的双向验证。如图3所示，通过在每个物料包装上附加RFID电子标签，并与自动分拣系统进行联动，可以确保在拣选过程中每个物料的准确性。系统可以实时读取RFID标签的信息，并与拣选任务进行比对，确保物料的正确拣选。在随车配送上线环节，RFID智能包装也能发挥重要作用。它可以在随车上线和使用的过程中实时反馈物料的使用信息，避免出现物料缺料、错装或漏装等情况。此外，RFID智能包装还可以与AGV（Automated Guided Vehicle）牵引系统配合使用，按照正确的顺序将SPS的组合包装进行配送上线，确保物料的顺序正确性和配送准确性。通过应用RFID智能包装技术，可以提高SPS配送方式的准确性、效率和可靠性。这种技术不仅能够降低拣选过程中的错误率，还能优化物料的配送流程，减少人为干预和潜在的人为错误。最终，它将提升物流配送的整体质量和效益，为企业创造更大的竞争优势。

4.4 信息型智能包装在工业物流应用与推广的必要性

在汽车零部件的物流配送过程中，通过采用RFID技术的信息型智能包装，能够显著提高物流配送作业的效率，减少寻找物料和不良搬运等浪费。同时也有利于数据收集与信息处理，发现物流配送过程中的潜在问题和瓶颈，为优化物流配送频率、库存设置和资源配置等提供有效的数据支持。随着汽车智能化的不断发展，制造业的智能化仓储管理已经广泛应用，并且配送环节也在向智能化、联网化和共享化方向发展[7]。信息型智能包装技术将为汽车制造业带来更高效、准确和可靠的物流配送体系，推动汽车制造业向智能化发展。

5 结语

综上所述，在汽车工业的生产物流中，可结合配送的包装形式和作业形式，融入RFID智能包装技术模块，可以较好的解决物料拉动配送、排序配送、SPS配送过程，可全面提升汽车零部件生产物流中配送管理水平，并逐步拓展对汽车制造过程和整个周期中的有效管控，并能够提供数据挖掘信息资料，实现资源的优化配置，为汽车制造的智能化发展提供助力。

课题项目：广西中青年教师基础能力提升项目“广西汽车工业智能包装现状与策略研究”（项目编号：2020KY31026）。

参考文献：

[1]张正民.我国智能包装应用现状与发展趋势[J].现代商贸工业，2016，14：45-46.

[2]崇岚.智能包装技术的应用现状和发展前景[J].包装工程，2017，38（15）：149-154.

[3]柯胜海.材料智能型包装的分类及设计应用[J].包装工程，2018，39（21）：6-10.

[4]石岩.药品包装上的防伪识别标志及智能防伪技术[J].包装工程，2018，39（11）：1-5.

[5]智文英.自冷自热饮料罐技术前途无量[J].包装世界，2003，3：40.

[6]江支柱.汽车精益智能物流系统实务[M].天津：机械工业出版社，2018.105-114.

[7]王雪柠，翟媛，陈颢.“十四五”时期我国汽车产业发展趋势简析[J].汽车工业研究，2021，04：2-7.