CN103270460A - 包装消费品的可追踪性 - Google Patents

Abstract

一种包装系统，包括：包装线，其配置成生产和打包初级包装以形成次级包装，次级包装按照顺序次序来生产和用按照顺序次序来提供的初级包装来形成；以及包装跟踪系统，其配置成允许跟踪初级包装；其中包装跟踪系统配置成：对于各个次级包装计算次级包装中的第一初级包装的初级包装序列号和次级包装中的最后初级包装的初级包装序列号；对于各个次级包装基于对应初级包装序列号来计算次级包装中的第一初级包装的初级包装生产时间和次级包装中的最后初级包装的初级包装生产时间；以及在资料库中存储次级包装的第一和最后初级包装的初级包装生产时间连同关联的次级包装标识符。

Description

包装消费品的可追踪性

技术领域

一般来说，本发明涉及消费品的包装，以及具体来说，涉及包装的消费品、特别是以下描述完全作为举例具体参照的诸如可灌注食品之类的易腐烂产品的可追踪性。

背景技术

如大家已知，对食物包装工厂的制造处场地，一般执行若干目标明确过程，包括进入食物和包装材料贮存、食物加工、食物包装和仓储。具体参照可灌注食品，食物包装在包装线中执行，各个包装线是用于包装的生产及处理的机器和设备的组合件，并且包括用于包装的生产的灌装机，之后接着下游分配设备（例如累积器、吸管敷贴器、膜包装机和纸板包装机）的一个或多个所定义配置，其经由传送带连接到灌装机以用于处理包装。

这种类型的包装的典型示例是用于液体或可灌注食品的平行六面体形状包装，其被称为Tetra Brik Aseptic®，通过折叠和密封包装材料的层压卷筒纸来制成。

包装材料具有多层片状结构，其中基本上包括通常由诸如纸张或矿物填充聚丙烯材料之类的纤维材料所制成的一个或多个硬化和增强基本层，两侧覆盖有多个热封塑性材料层、例如聚乙烯薄膜。在诸如UHT牛奶之类的长期贮存产品的无菌包装的情况下，包装材料还包括阻气和阻光材料层，例如铝箔或乙基乙烯醇(EVOH)膜，该层重叠在热封塑性材料层上，并且还覆盖有形成最终接触食品的包装的内表面的另一个热封塑性材料层。

这个种类的包装在全自动灌装机上生产，其中连续垂直管由卷筒纸给纸的包装材料来形成；通过施加诸如过氧化氢溶液之类的化学消毒剂对其消毒，其中一旦消毒完成，则将该化学消毒剂从包装材料表面去除，例如通过加热来蒸发；以及消毒卷筒纸保持在密封无菌环境中，并且纵向折叠和密封以形成垂直管。管然后向下填充有消毒或无菌处理的可灌注食品，并且沿垂直通路馈送到成形台，其中它沿等距截面由两对夹钳夹持，夹钳在管上循环和连续动作，并且密封管的包装材料以形成通过横向密封带相互连接的连续枕型(pillow)包装带。枕型包装通过切割相对密封带相互分离，并且传送到最终折叠台，其中将它们机械地折叠为成品、例如基本上平行六面体形状包装。

备选地，包装材料可切割为坯件，将坯件形成为成形心轴（forming spindle）上的包装，以及包装填充有食品并且密封。这种类型的包装的一个示例是所谓的“三角形顶（gable-top）”包装，其被称为Tetra Rex®。

上一代包装线一般具有分散的控制、较差或者甚至没有配置灵活性以及不同的通信信道和自动化解决方案和硬件，并且一般要求定制灌装机和各分配设备中的线路自动化软件。

因此，用于上一代包装线的自动化和控制系统不可能提供满足食物安全和可追踪性以及更高生产通用性的日益增加的市场需求所需的灵活性和功能性特征。但是，尽管其年限，许多遗留自动化和控制系统继续提供保证其升级的有价值的功能性，并且因此代表生产管理希望延长的巨大资本投资。

有鉴于此，因此认识到对于包装工厂自动化演进、特别是对于以集成解决方案、例如集中和健壮自动化控制、增加的配置灵活性、相同的通信信道和自动化解决方案和硬件而无需定制灌装机和分配设备中的线路自动化软件为特色的新一代包装线的日益增长的需要。

新一代包装线允许在上一代包装线中难以实现或者甚至不可能实现的新的有价值功能性易于实现。这些新的有价值功能性之一、可设想的最重要的功能性中的一个是包装可追踪性，其允许涉嫌或实际有缺陷包装消费品从市场及时撤回/收回。

发明内容

可靠包装可追踪性会要求每次对包装消费品或成包的包装消费品执行待追踪操作时采用关联的唯一标识符来标记每个包装消费品和每包包装消费品，然后将所标记标识符记录在资料库中供以后查询。

但是，这种方式是计算资源要求高的，并且因此可证明在具有高包装生产率的包装系统中是难以行得通的。

因此，研究了允许在一方面的可追踪性可靠性与另一方面的计算资源需求之间取得的工业可接受折衷的解决方案。

本发明的目的因此是提供一种允许满足这种需要的可追踪性解决方案。

这个目的通过本发明来实现，因为它与包装系统相关，如所附权利要求书中所限定。

附图说明

图1示出集成包装系统的示意布局；以及

图2示出描绘的包装线中的生产相关量的时间进展的简图。

具体实施方式

提供以下描述以便使本领域的技术人员能够制造和利用本发明。对实施例的各种修改将是本领域的技术人员易于清楚地知道，而没有背离如要求保护的本发明的范围。因此，本发明并不是要局限于所示实施例，而是将依照与本文所公开的原理和特征一致的并且在所附权利要求书中限定的最广义的范围。

图1示出包装工厂中的新一代包装系统的示意布局。

包装系统具有全部以本申请人名义的并且通过引用将其内容结合到本文中的WO2009/083594、WO2009/083595、WO2009/083597和WO2009/083598中所述的类型，并且包括一个或多个包装线，图1中仅示出其中一个，并且将其该包装线自动配置成生产包装消费品。

包装线包括：

- 灌装机或设备，之后接着一个或多个下游分配设备，例如累积器、吸管敷贴器、盖敷贴器、把手敷贴器、纸板包装机、膜包装机、配置开关、动态开关和货盘系统，它们相互串联连接并且经由传送带(C)连接到灌装机(FM)，传送带(C)本身是众所周知的，因此将不作详细描述。具体来说，灌装机可操作以有选择地生产一种或不同类型的密封包装，其中包含通过灌注在密封包装中引入的一种或不同食品，并且该密封包装由包括至少一个硬化和增强基本层和一个或多个热封塑性层的多层片状(层压)包装材料来制成，以及各分配设备可操作以对进入的单独或成包的密封包装执行对应包装操作；

- 线路控制器，设计成管理包装线的配置、通信和控制，其目的在于优化灌装机与分配设备之间的交互，以便改进生产期间的包装线性能和产品传输；

- 架空消息显示器(图1中未示出)，设计成提供与灌装机和分配设备的操作有关的基本视觉信息，例如生产信息、设备停止、材料请求、线路状态等；以及

- 通信网络，包括具有例如星形拓扑的基于交换以太网网络，并且设计成将线路控制器连接到灌装机、分配设备和消息显示器；设计成将线路控制器连接到传送带的现场总线（Fiedlbus）（例如DeviceNet）网络，设计成将线路控制器连接到传送带润滑单元的数字I/O；以及安全总线，其设计成提供灌装机、分配设备、传送带和线路控制器中的基于区域的安全PLC之间的安全串行通信，以便允许更易于满足集成制造系统的法律要求(例如ISO 11161、客户现场的包装线CE标记)。

包装系统还包括：

- 标记系统(图1中未示出)，设计成将图形信息、例如生产和保质期、产品描述、生产批次ID、代码(条形码)等施加到一个或多个包装线所生产的单独或成包的包装消费品上，以及包括沿包装线所提供的一个或多个标记台，并且各个包括一个或多个标记装置，例如喷墨和/或热转印和/或激光打印机，其可操作成响应一个或多个所接收标记命令而将图形信息印制到单独或成包的包装消费品，以及贴标签机、可操作以将图形信息印制在空白标签上，然后响应一个或多个所接收标记命令而将所印制标签施加到单独或成包的包装消费品上；以及

- 检验系统(图1中未示出)，设计成检验图形信息是否实际上施加到与指示标记系统要施加的那个对应的单独或成包的包装消费品上，并且包括例如基于照相装置的视觉系统，和/或一个或多个标识装置、例如代码(条形码)读取器。

包装系统可属于单线类型，即，仅包括一个包装线，可属于多线类型，即，包括多个操作上独立的包装线、即不共享分配设备的包装线，各提供有关联线路控制器，或者可属于多交换类型，即，具有多个操作上合作的包装线，即设置成共享一个或多个分配系统的包装线，因此增加客户的灵活性和生产可变性。在多交换包装系统中，可提供单层或两层控制架构。在单层控制架构中，仅提供单个公共线路控制器，它编程为管理所有包装线的配置、通信和控制，其目的在于优化灌装机与分配设备之间的交互以改进生产期间的多交换包装系统性能和产品传输，而在两层控制架构中，提供各包装线的从线路控制器和从线路控制器的主线路控制器两者。

线路控制器包括配备了由显示面板和键盘所组成的人机接口的独立控制台或控制室，以及基于PLC的控制系统，其设计成存储和运行模块化的架构软件应用或工具，该软件应用或工具配置成经由标准通信与灌装机和分配设备中的本地软件模块合作，以便控制和监控关联包装线的操作。

模块化的架构软件和标准接口允许管理不同包装线复杂度(灌装机和分配设备的不同布局和种类)，而无需单个设备的软件中的任何定制。与上一代包装线相比，这允许保持灌装机和分配设备中的标准软件，并且所有定制参数在线路控制器中收集。其优点是灌装机和分配设备中的高水平的标准化并且因此它们易于维护。为了便于本发明，表达“软件应用”意为将计算机能力直接用于用户希望执行的任务的计算机软件的定义子类。

最后，包装系统还包括包装线监测系统，该包装线监测系统设计成与一个或多个线路控制器合作，并且通过一个或多个通信网络，直接与一个或多个包装线中的一个或多个灌装机和一个或多个分配设备合作，以便测量、分析和优化各包装线的性能。具体来说，在具有单层控制架构的多交换包装系统中，包装线监测系统编程为与公共线路控制器合作，而在具有两层控制架构的多交换包装系统中，包装线监测系统编程为与主线路控制器或者与从线路控制器或者与主线路控制器以及从线路控制器两者合作。

包装线监测系统是数据管理系统，该数据管理系统设计成监测一个或多个包装线中的一个或多个灌装机和分配设备的操作性能，以及基于工厂底层（floor）数据来使操作设备性能为最大。包装线监测系统还提供强大和易用工具来分析操作设备性能和过程行为。操作性能数据在一个或多个包装线自动捕获和记录。本地人工输入交互使数据是全面的。对工厂办公室级的信息分布允许实时监控和历史分析。包装线监测系统允许通过及时识别停机时间问题来实现最佳结果。生产性能细节的分析识别关键执行设备，以及图表和报告是识别最高停机时间原因的工具。

包装线监测系统的主要功能性的另一个是包装可追踪性和过程监测。通过图形用户界面，可提供一个或多个操作员表单，它们是生产书面手写文档的电子替代。数据能够根据操作员需要来输入或者由系统基于设备事件来自动请求。通过人工输入或者使用条形码扫描仪的数据输入是可能的。一个或多个操作员表单中记录的数据例如可以是操作员生产检查、诸如包装材料、条、盖、吸管等的一个或多个包装线所使用的材料、诸如生产批次ID、生产批次开始和停止等的特殊生产事件、操作员ID、本地定义定制事件等。基于一个或多个灌装机处记录的数据，包装线监测系统执行性能分析，并且提供一个或多个操作员表单报告。这允许监测生产期间的过程参数和关键控制点。过程监测给予对机器过程变量运行高级故障排除的可能性。

包装线监测系统还配置成允许时间同步包装可追踪性。具体来说，将数据记录时间与中央时间同步系统同步，并且日期单元时钟通过包装线监测系统数据记录系统时钟来本地同步。

包装可追踪性通过在包装线监测系统中实现下文中参照图2所述的包装跟踪算法来得到，图2在上部示出在生产批次期间按照每时间单位所生产的初级包装的数量所表示的灌装机速度随时间的进展，以及在下部示出从生产批次的开始随时间所生产的初级包装和次级包装(图2中的货盘)的对应累积数量。

为了语言方便的原因起见，在以下描述中，术语“初级包装”将用于表示由灌装机所输出的包装消费品，而术语“次级包装”将用于表示任何成包的包装消费品，例如由码堆机所输出的单独成货盘的包装消费品和/或单独成托盘的包装消费品。

包装跟踪算法目标在于允许以降低容差将包含证明是或者涉嫌有缺陷的初级包装的次级包装及时识别并且从市场撤回。当次级包装是成货盘的初级包装时，这个容差可极低，在大约±1货盘。

具体来说，包装跟踪算法基于以下假设，该假设允许以降低的计算资源需求可靠地跟踪初级包装，如以下所述：

- 包装线在生产批次已经完成之后完全清空；

- 包装线包括在开头的灌装机以及在末端的码堆机，并且因此从若干灌装机所生产的初级包装可没有沿包装线来混合。但是，同一码堆机可由若干包装线共享并且可同时服务于若干包装线，只要它能够单独处理包装流量；以及

- 包装线中的所有分配设备作为FIFO(先进先出)设备进行操作，即，输入到分配设备的第一初级包装是由同一分配设备输出的第一初级包装。允许与这个假设的有限偏差，只要可在分配设备中交换的初级包装的最大数量与次级包装中的初级包装的数量相比很小。这个假设导致灌装机与码堆机之间的包装线被看作是管道。

包装跟踪算法输入有如下数据：

- 灌装机速度比时间，其按照每时间单位所生产的初级包装的数量来表示；

- 次级包装中的初级包装的数量；

- 各个次级包装的唯一标识符，以及

- 在生产批次期间生产次级包装的顺序次序，例如通过次级包装的完成时间来定义。

包装跟踪算法包括以下所述的下列步骤。

包装跟踪算法的第一步骤是对于生产批次期间所生产的各个次级包装计算次级包装中的第一初级包装的初级包装序列号以及次级包装中的最后初级包装的初级包装序列号，其中初级包装序列号表示生产批次中的初级包装的顺序时间升序编号，其在任何新生产批次开始处初始化为1，并且每次生产初级包装时增加一个单位。

具体来说，次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装序列号使用下式来计算：

其中：

PPSN是初级包装序列号；

FP是次级包装序列号，它表示生产批次中的所述次级包装的顺序时间升序编号，其在任何新生产批次开始处初始化为1，并且每次生产次级包装时增加一个单位。

i是次级包装序列索引，它对生产批次中的次级包装进行索引；以及

PPISP_i是具有等于i的次级包装序列索引的次级包装中的初级包装的数量。

包装跟踪算法的第二步骤是对于生产批次期间所生产的各个次级包装基于对应初级包装序列号来计算次级包装中的第一初级包装的初级包装生产时间以及次级包装中的最后初级包装的初级包装生产时间，其中初级包装生产时间表示从生产批次的开始生产初级包装的时间。

具体来说，次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装生产时间基于下式来计算，下式将初级包装生产时间和初级包装序列号相关：

其中：

PPSN是初级包装序列号；

PPPT是初级包装生产时间；

BST是生产批次开始时间；以及

FSM(t)表示按照每时间单位所生产的包装的数量来表达的生产批次期间灌装机的生产速度随时间的进展。

对于具有如图2所示随时间进展的生产速度的灌装机，作为上式中的时间积分的指数（exponent）的初级包装生产时间可通过下列步骤实际计算：首先将灌装机的生产速度随时间的进展分为顺序时间段(TS)，使得在各时间段中，灌装机速度具有恒定值；以及基于下式来计算从生产批次开始到时间段结束所生产的初级包装的数量：

其中：

ACCNP是从生产批次开始到时间段结束所生产的初级包装的数量，

TSSN是时间段序列号，它表示时间段序列中的时间段的顺序时间升序编号，并且在生产批次开始时初始化为1，以及

NP_i是时间段序列号等于i的时间段期间生产的初级包装的数量，其中NP_i=S·D_i，其中S是按照每秒的初级包装来表达的时间段期间的灌装机速度，以及D_i是按照秒来表达的时间段持续时间。

一旦从生产批次开始到时间段结束所生产的初级包装的数量已经计算，则识别满足下列关系的时间段序列中的第一时间段：

基于所识别时间段中的灌装机速度，初级包装生产时间PPPT基于使用下式来计算：

其中，AT是按照日期和时间来表达的所识别时间段的开始时间。

包装跟踪算法的第三和最后步骤是在包装线监测系统的资料库中存储生产批次期间所生产的次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装生产时间连同关联的次级包装标识符。

可在任何时间查询资料库，以便基于生产时间或者初级包装上标记的另外某个时间相关标记或者批次/批号标识符来取出包含证明是或者涉嫌有缺陷的初级包装的次级包装的标识符、特别是货盘的标识符。

上述包装跟踪算法允许以降低计算资源需求和容差来可靠地跟踪包装消费品。

包装跟踪算法可通过还考虑生产批次期间的包装废料来进一步改进，并且这可经由自动数据收集或人工数据输入来实现。

Claims (6)

1.一种包装系统，包括：

- 包装线，其配置成生产和打包初级包装以形成次级包装，次级包装按照顺序次序来生产并且用按照顺序次序来提供的初级包装来形成；以及

- 包装跟踪系统，其配置成允许跟踪初级包装；

其中所述包装跟踪系统配置成：

- 对于各个次级包装计算所述次级包装中的第一初级包装的初级包装序列号和所述次级包装中的最后初级包装的初级包装序列号；

- 对于各个次级包装基于对应初级包装序列号来计算所述次级包装中的第一初级包装的初级包装生产时间和所述次级包装中的最后初级包装的初级包装生产时间；以及

- 在资料库中存储所述次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装生产时间连同关联的次级包装标识符。

2.如权利要求1所述的包装系统，其中，所述包装跟踪系统配置成基于下式来计算次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装序列号：

其中：

PPSN是初级包装序列号；

FP是次级包装序列号；

i是次级包装序列索引；以及

PPISP_i是具有等于i的次级包装序列索引的次级包装中的初级包装的数量。

3.如权利要求1或2所述的包装系统，其中，所述包装跟踪系统配置成基于下式来计算次级包装中的第一和最后初级包装的初级包装生产时间：

其中：

PPSN是初级包装序列号；

PPPT是初级包装生产时间；

BST是生产批次开始时间；以及

FSM(t)表示生产批次期间每时间单位所生产的初级包装的数量。

4.如权利要求3所述的包装系统，其中，所述包装跟踪系统配置成通过下列步骤来计算初级包装生产时间：

- 在生产批次中识别连续时间段，使得在各个时间段中，每时间单位所生产的初级包装的数量是恒定的；

- 基于下式来计算从所述生产批次开始到时间段结束所生产的初级包装的数量：

其中：

ACCNP是从所述生产批次开始到时间段结束所生产的初级包装的数量，

TSSN是时间段序列号，以及

NP_i是具有等于i的时间段序列号的时间段期间所生产的初级包装的数量；

- 识别满足下列关系的生产批次中的第一时间段：

- 基于下式来计算所述初级包装生产时间：

其中AT是所识别时间段的开始时间。

5.一种包装跟踪系统，所述包装跟踪系统如以上权利要求中的任一项所述而配置成允许跟踪由包装系统所生产的初级包装。

6.可加载到如权利要求5所述的包装跟踪系统中的软件，并且所述软件设计成在被运行时使所述包装跟踪系统变得如以上权利要求1-4中的任一项所述来配置。

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