CN104428801A - 一种用于为产品提供产品质量信息的方法,系统及其可记录远端可读媒体 - Google Patents

Abstract

一种用于收集，计算和提供产品的质量信息的方法和系统，以及一个附着于一个大批量产品上的可记录远端可读媒体。此方法包括在所述处理步骤中测量对所述产品的质量关系重大的处理参数；以及计算一个指标，用于说明产品的质量。这些参数被标准化以便使处理步骤叠加形成所述生产工艺的一个总的产量函数，其中每个处理步骤叠加至所述产量函数是递增添加的，这本质上产生了所述产品的所述质量指标。媒体例如可以为一个被动式RFID标签。

Description

一种用于为产品提供产品质量信息的方法，系统及其可记录远端可读媒体

技术领域

本发明涉及一种方法，用于在生产产品工艺中创建质量测量指标，以及一个系统和一个媒体，用于计算，存储和标记产品的质量测量数据，以支持产品从工厂至目的地的存储，处理和发送。本发明也涉及一个可记录的和远端可读的媒体，此媒体附属于一个大容量产品。

背景技术

纸浆工业交易极度依赖通畅的物流。问题的关键是识别和追踪纤维素产品离开制造厂，以确认正确的纸浆在正确的时间被送至正确的客户，客户通常是指一个纸工厂。迄今为止，这需要目查纸浆的单元标签或扫描条形码，这只不过提供了一种大批量识别产品的方法。体现纸浆质量的传统方法是基于测量纸浆的精炼结果，这通常是每周进行一至二次。这意味着关于纸浆的统计上可靠的信息只能在它生产后的几个月后获得。现有的方法并不能可靠的指出产品的质量实际如何。

在许多需要远端和快速的识别的应用中，如商品供应链中，常使用RFID技术。RFID是Radio Frequency Identification（射频识别）的首字母缩写。

一个RFID系统包括一个收发器，或只是一个阅读器，用于发送和接收无线信号。已知的RFID频率变化范围从kHz一直增大到微波频率GHz。通常在产品上，有一个小的RFID应答机—一个“标签”—它包含了一个微型芯片，芯片带有产品数据，以及一个天线。根据应用不同，可在标签（主动式标签）上使用一个电池，或者在标签（被动式标签）内完全没有内部电源。在使用被动式标签时，一旦天线收到符合它接收的无线信号，微型芯片被此信号激活，并执行它的单一任务，即回送产品包含的信息。此响应信号可被接收的范围为从几厘米至10米或更多，这依赖于RFID应答器的功率和其它的参数。

在出版物WO1007289A和WO10072891A中描述的一个RFID标签可以被整合到木制品或木盒中，因而成为了木制品或木盒中的一部分，一旦发送无需把它移除。因为特别的被动式标签的尺寸是很小的，并且借助于基底使用的生物可降解材料，以用于微型芯片和天线，标签没有影响任何回收和垃圾燃烧政策。

无论何种产品，都需要确定产品上或产品内包含的产品信息，以及何种技术和标签是为此目的所需的。

关于技术的选择，产品中的条形码标签有它的局限性，它记录了超过一个产品识别码所需的大量的信息。也应当移除产品中需要进一步处理的标签，因为一个火柴盒大小的塑料标签不是造纸厂商想要把它放入设备的。一个纸浆单元符合这两个条件，因为它在标签上也包含产品的质量信息。一个RFID标签，只有一粒沙子的大小，并且安装在一个生物可降解的纸质基材上，并进一步具有至多32K字节数据的存储能力，它没有以上的两个缺陷。

纸浆单元唯一需要的是质量信息。通常纸浆在客户的纸工厂在水中被打成浆状，它被精炼，成分被分析，并被添加化学物质，以及其它的处理步骤。

评估纸浆质量的传统方法，由造纸机的流动性能所体现，它是不精确的，对测量条件也是敏感的（例如季节性波动和湿度），它需要长时间的分析，并通常只提供孤立的分析点，这意味着它不提供整个纸浆单元的代表数据。

对于造纸厂商来说，从造纸厂收到的纸浆单元具有均衡的和可预见的质量是必不可少的。纸浆具有更均衡的质量，并且知晓纸浆单元更精确的质量信息，造纸厂商优化造纸生产会变得更容易，以便使造纸机的运转适应实际的纸浆质量，并且如果需要，剪裁纸产品至最终规格。

本发明的一个主要目的是，创建一个横跨纸浆生产中基于相同测量值的质量系统，并传输此信息至客户，并可选的处理从客户反馈的信息。

在一个识别的纸浆单元中的纸浆质量的精确内容提供了一个对于用户唯一的机会，以优化他们的自有生产。精确的质量报告告知用户大量纸浆位于质量频谱的顶端，这意味着可能优化或减少纸浆的数量或化学品的消耗量。事实上，许多时候这对于造纸厂商或木板厂商来说是最重要的，以便发现纸浆的正确数量，用于相应的纸张，木板，纸巾的生产，使之具有预设的性能。

同样的，在纸张，木板，纸巾的生产的炼制工艺中，当知晓最后的大量纸浆具有良好的供给性能时，电力消耗量可以减少至很低的程度。

发明内容

本发明的致力于提供一个解决方案，它即考虑了产品标识技术，也考虑了上面提到的质量问题。

本发明是基于在每个处理步骤中标准化测量参数的理念，以在所述生产工艺中的生成处理步骤，这些步骤形成了一个总产量的函数。

典型的，每个处理步骤对所述产量函数的内容基本上被逐个的叠加，以形成所述产品的质量指标。

使用此方法，提供了一个系统，用于收集，计算和提供一个产品的质量信息，比如一个纸浆产品。

进一步的，一个可记录的和远端可读的媒体，被附着在一个大量的产品上，比如一个纤维素纸浆单元上，此媒体根据本发明表现为一个被动式的RFID标签，它携带了计算出的质量指标的信息，以及识别所述纸浆单元的必要信息。纸浆单元的追踪信息可以保存在纸浆厂的报告系统中。

特别的，本发明的方法特征在于权利要求1中所述的特征部分。

本发明的系统特征在于权利要求9中所述的特征部分，以及权利要求15中所述的特征部分。

本发明具有大量的优点。目前，质量信息通常每隔10分钟获得一次，每周大约总计1000次。因而，依靠本发明，已经可以在线获得运行的轮岗期间，关于可能的质量改变的可靠信息。RFID技术结合质量指标的发明构思的运用，可以追踪所有下至单元大小为1吨或2吨的初始质量。自然的，未来信息可以更频繁甚至连续的获取，但即使在这样的情况下，本新颖的发明仍能提供可观的优势，即能有效的监视纸浆的质量。

质量指标将会取代精炼纸浆中的测试，测试通常用于质量控制的目的，也是客户生产的前提。

接下来，将会结合优选的实施例详细的描述本发明。

附图说明

图1 显示了本发明质量指标的不同输入的方框图；

图2 显示了一个生产函数的图表，以及处理步骤是怎样形成此图表；

图3 显示了质量指标的一个在线处理显示；

图4显示了本发明使用的一个RFID标签；

图5显示了本发明的一个系统。

具体实施方式

本技术涉及一种方法，用于提供产品的质量信息。参考图1，它是此质量信息的各个模块，导出了隶属于此产品的质量指标，包括：

-理论和研究1，

-数学模型2，

-客户反馈3，

-质量指标4A，源于使用从纸浆厂测量的处理数据产生的数学模型，以及

-提供客户4B。

此结果通过一个质量指标算法进行编译，并显示在一个处理控制系统显示器上。因为每个造纸机都是唯一的，所以客户反馈3是一个重要的因素，因为它给出了纸浆在造纸机上运转性能的信息。当读到造纸机时，质量指标报告控制系统，关于机器的原料的信息，以及所期望的运行属性。

本发明的方法包括测量对于产品质量尤其重要的工艺参数的步骤。这些参数和参数的测量在现有技术中是已知的，并且并非本法明的一部分。然而，至今为止，怎样创建一个在线可用的质量指标是未知的，例如一个指标，可以在有疑问的大量纸浆在处理时进行计算。在一个多步骤工艺中的测量质量相关的参数，并且几乎对它们进行实时运算的问题已经通过对每处理步骤进行同样的叠加并因而逐渐的求和出一个产量函数而解决。

以上所述的产量函数如图2中所示，其中产量（%）由一个纸浆的卡伯值所体现。卡伯值（具有从1至100的范围）定义为木质素数量的预估值。

图2中，不同的处理工艺对产量函数的影响清晰可见。处理和漂白的越多，产量会变得越低。但是为达到某一程度的漂白等级或卡伯值，处理会被持续直到达到了一个合理值。应当明白的是，产量越高，加工工艺中的纤维处理越温和，造纸机中网络的抗张强度会越高。

在本发明的一个实施例中，产量函数f_ya上的3个处理步骤被监控，以创建最终产品的质量指标：蒸煮，氧气漂白或处理，以及最终漂白。可以从图中所见，氧气步骤可以省略（产量函数f_yb），但是在使用一个氧气阶段，如果纸浆供给漂白的卡伯值维持在相同水平，随后的产量将会典型的变低。另一方面，如果氧脱木素步骤在省略时，不带有其它处理条件的改变，产量将会变高。

不同的处理参数对产量也有影响。因而，产量会被温度，pH值，化学添加物，处理延迟和其它的处理参数，化学品以及随后的结果所影响。在本技术中，参数是标准化和组合的，例如在一个逐渐增加求和的实施例中，以提供一个全局的产量函数，此函数是工艺中的一个质量指标。此组合也可包括在使用变位系数调整参数的值之后逐渐增加的求和参数。

计算的算法由数学方法所选择，以便于它尽可能的响应全体的客户反馈。

产量函数是极度重要的，因为他们起到标准化因素的作用，并使所有的步骤中的产量函数逐次的添加成总产量函数成为了可能。如图1所示，当全部的处理和步骤可以用一个产量曲线表示时，可以创建一个质量指标算法，它一方面具有输入的基本内容和分析结果，另一方面具有在线的处理信息（产量函数）。

应当指出，在本新颖的技术的范围内，可能使用产量函数的思想用于其它目的，例如纸浆处理中的成本计算。因而，本思想可用于当在纸张或木板厂获得目标产品质量时，计算纸浆厂最低限度的生产成本。

本发明思想的另一个使用时在造纸厂最小化生产成本。

图3描述了一个特定的例子，涉及在一个纸浆厂的处理信息系统。图3显示了在处理中质量指标是怎样随着时间发展的。在此情况下，质量指标7以特定的时间间隔计算，例如在处理期间以10分钟为间隔计算，以用于现成的产品。在10分钟内，一个大型工厂可以生产12-24吨的纸浆。此发明的质量指标系统报告了对质量必不可少的结果8，也决定了是否有任何不可靠的结果9。

图4显示了市场上一个最小的RFID标签，以证明标签可以被嵌入纤维素纸浆包或纤维素纸浆单元，而无需以任何方式影响产品或处理。显示的标签10是一个Hitachi® 0.05mm “正方的超级微RFID标签”，如图所示，它具有一个微芯片13，微芯片13带有一128-bit内存11，和天线12。本发明中实际使用的标签可以稍大一点，可再浆化标签纸具有27×92mm尺寸的大小，和一81.4g/m²的重量。RFID微芯片具有0.6×0.6×0.1mm尺寸的大小，天线由银浆制成，并且标签由溶于水的粘合剂固定在纸浆包或纸浆单元上。

本发明中使用的RFID标签，特别用于识别纸浆。

RFID标签已经被领导的研究当局和标准化组织，比如VTT（芬兰）和ISEGA（德国）彻底的测试过了。所有的结果确认有RFID标记的纸浆作为原料用于食品包装生产是完全安全的。标签以FDA和BfR标准测试。用有RFID标记的纸浆制造的包装也符合HACCP系统的需求，HACCP系统领导了系统性的和预防性的自我管理以确保食品和药品的安全。

除了这些第三方测试，申请者已经与一些客户一起工作，以研究RFID标签在纸品加工工艺中和最终产品质量上的影响。此工作的结果是完全令人满意的。据此发现标签在制浆阶段被完全的散开了。关于巨大规模的纸品加工工艺，纸浆中每吨中的一个单个微小标签可被视为在产生的纸或最终产品中微不足道的外来物。当考虑到一个RFID标签微芯片仅为一粒沙子的大小时，此相对的比例是很明显的。并且此处理的方向是明确的：标签正变得更小，更薄，更少复杂度，同时保留了卓越的可读性。

用于固定RFID标签至纸浆单元的技术也有了实质性进展。它们必须足够的靠近纸浆单元的外表面以便于有效阅读，但需要足够深的嵌入以确保它们不被损坏。此类研究已经提供了一个机会以优化标签阅读设备的运行和位置。不像其它识别方法那样，在阅读器和标签之间不需要一个可视的直线，并且多个单元可以用单个横扫的动作识别出来。因为标签在纸浆单元内部，它的暴露所导致的污浊，物理压力和其它外部干扰被减小到最小程度。

以创造性的方式使用的RFID技术将会基本上消除纸浆单元的发送错误和意外的，过度的处理。系统将会有助于优化仓库管理，改善劳动效率和自动化功能，那些功能在之前是手动实现的。

为例证以上所述，系统产生了需要的文档，比如发送说明和货物发票，并且所有的追踪信息时实时可用的。这为每个涉及供应链中的人都带来益处，包括后勤伙伴和客户。使用RFID技术加快了材料处理的阶段，提升了发送的可靠性。通过自动化，它也有助于减少人为错误，并提供了在仓库和原材料水平上以及在纸浆质量上的实时的连续更新信息。本发明系统在产品环游世界时，促使有效的，可靠的和高度的自动追踪产品成为了可能。

实例

图5显示了典型的纤维素纸浆供应链的三个主要框图：纸浆厂14，一港口15和接收的纸工厂16。所有这些都通过本发明的系统连接在一起。基于RFID的系统使用了被动式RFID标签（未显示）和远端的阅读器，掌上型阅读器17，装于叉车上的阅读器18，和一各种各样的大门阅读器20，它沿着工厂至客户的路途中分布于好几个点。因为阅读器单独显示太小了，它们在图5中以发光状图标显示。标签被编码的，并通过一涂胶机19附着在一个预设点上，预设点位于每个纸浆单元内的包之间。每个标签包括一个微芯片，微芯片保留了单元中纸浆的信息。一个RFID用于每一吨纸浆，这意味着标签会放置到一个两顿单元的两侧以提高可靠性。

一旦每个纸浆单元被安上了标签，它就可以在沿着所有供应链上的站点中识别出来：在纸浆厂仓库14，在港口15中装载，在卸货港口仓库以及在客户纸工厂16。一个电子追踪信息系统包含一个公共服务器22，它用于和纸浆厂14的数据系统21以及纸工厂的相应系统23，和一个在港口15的类似系统24交流追踪信息，收集关于读取RFID标签的信息并把它存储到数据系统21，在数据系统21上可查看报告26。RFID留下的电子痕迹因而可以容易的向前追踪直到纸浆厂中的处理。客户端将会提供质量信息，但没有处理数据，这是由于涉及到纸浆厂的机密运转数据。

对一个现有的技术人员，应当了解本发明并不仅限于上述的例子和实施例，而可能处于附加的权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于向由一系列制浆工艺生产的产品提供质量信息的方法，所述方法的步骤如下：

- 测量对于在所述处理步骤中所述产品质量尤其重要的处理参数；以及

- 计算产品质量的说明指标，

其特征在于，在每个处理步骤中的测量参数是标准化的，以便使处理步骤叠加形成所述生产工艺的一个总的产量函数，其中每个处理步骤叠加至所述产量函数是递增添加的，这本质上产生了所述产品的所述质量指标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制浆工艺的产品是纤维素纸浆单元，并且所述产量函数由产品和处理参数的在线测量计算，处理参数包含至少一个蒸煮，一个氧气处理，以及一个漂白处理步骤，其结果是标准化的，用于产生所述产量函数，所述产量函数说明了从木材中计算的漂白的纤维素的数量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述质量指标由在线计算所述产量函数形成，并由实验室分析的离线数据和产品样本的客户反馈以及处理条件形成。

4.如任何之前的权利要求所述的方法，其特征在于，所述质量指标信息由一个机器可读的媒体提供，所述媒体以一个远端可读的RFID标签的形式附属于所述产品中。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述RFID标签在可再浆化纸具上成形，并且由溶于水的粘合剂固定在所述产品的一纸浆单元上。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述质量信息由所述RFID标签上识别和追踪所述纸浆单元的必要信息组合而成，其中携带在所述RFID标签上的内容提供了必要的信息，其中包括所述纸浆单元从工厂到客户的用于存储，发送和处理的信息。

7.如任何之前的权利要求所述的方法，其特征在于，产品质量信息或计算原则用于成本估算，比如在客户处或在纸浆厂的成本。

8.如任何之前的权利要求所述的方法，其特征在于，所述参数由逐渐增加而求和获得，可选择使用相应参数的单个的校正系数，以获得所述产品的所述质量指标。

9.一种用于收集，计算和提供产品的质量信息的系统，其中在所述产品的生产工艺中的一些处理步骤中测量并且收集产品和处理数据，其特征在于，形成一产量函数，以指出原料供应给生产工艺的相应数量对比最终产品的数量，所述产量函数是逐渐增加的，并基本上把每个测量的和连续的处理步骤的产量标准化的叠加在一起，并且所述产量函数基本上叠加成所述产品的一个质量指标。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述产品是一个大批量的产品，类似一个纤维素纸浆单元，并且所述产量函数由产品和个体的处理参数的在线测量所计算，处理参数例如从蒸煮，氧气处理，以及漂白处理步骤中选择，其结果被计算和标准化处理，以叠加成所述产量函数。

11.如权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述质量指标由在线计算所述产量函数形成，并由实验室分析的离线数据和产品样本的客户反馈以及处理条件形成。

12.如权利要求9至权利要求11所述的系统，其特征在于，所述质量指标信息由一个附着在所述产品上的被动式RFID标签提供。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述RFID标签在可再浆化纸具上成形，并且由溶于水的粘合剂固定在所述产品的一纸浆单元上。

14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述质量信息由所述RFID标签上识别和追踪所述纸浆单元的必要信息组合而成，其中所述纸浆单元通过读取所述RFID标签进行追踪和处理，以上工艺贯穿于所述纸浆单元从工厂到目的地的用于存储，运输和处理的步骤。

15.一种附着在一个大批量的产品上的可记录远端可读媒体，类似一个纤维素纸浆单元，所述媒体包含关于所述大批量产品的产品信息，其特征在于，所述媒体是一个被动式RFID标签，携带了用于所述纸浆单元的关于计算的质量指标的信息。

16.如权利要求15所述的可记录的和远端可读的媒体，其特征在于，所述RFID标签基本上包含一个微芯片和一个天线，在可再浆化纸具上成形，并且由溶于水的粘合剂固定在所述大批量产品的一纸浆单元上。