托盤是物流行業的基本載具,是在物流作業過程中托載貨物,構成單元化包裝,便于貨物的運輸、倉儲、裝卸和配送而使用的負荷面和叉車作業的墊板。托盤是物流運輸倉儲中最基本單元化工具,相比于周轉箱出鏡率更高。托盤托舉著物流產業,托盤產業的標準化、數字化、智能化、低碳綠色將成為今后一個時期發展的必然趨勢。
智能物流托盤系統在現代物流發展中作用
“ 十三五”時期我國物流行業得到了飛速發展。2020年全國社會物流總額超300萬億元, 相比于2016年的229.7萬億元增長了30.6%;2020年社會物流總費用占GDP的比率為14.7%,相比于2016年的14.9%,減少了0.2%；可見我國物流行業高質量發展依然任重道遠。“十三五”時期我國托盤產業的年產量、市場保有數量都在快速增長,2020年托盤年產量和保有數量分別達到3. 4億片和15.5億片,相對于2016年的11.69億片,增長了32.6%。托盤產業的發展不僅體現在產量和數量的增長上更有效的表現在托盤標準化提升循環共用托盤比率提高以及帶托運輸的增長上。當前托盤產業最為重要的發展方向之一就是構建智能物流托盤系統。
構建智能物流托盤系統是“十四五”規劃期間物流數字化升級的重要任務。智能物流托盤系統是移動智能化的重要載體。國民經濟轉型發展依存于技術創新驅動,將傳統托盤和人工智能、區塊鏈、物聯網和 5G 技術融合的智能物流托盤系統推動著物流智能化的前進。在傳統托盤或新材料托盤上加裝能移動讀取的智能芯片,幫助托盤完成供應鏈中貨物的追蹤,并實時提供物流和貨物信息, 實現物流可視化。在物流倉儲和運輸中,通過智能托盤傳遞信息,可以提高貨物識別和驗收效率,減少在途在庫作業, 加強貨物監控, 減少貨差貨損,有效降低物流成本。
通過托盤數字化智能創新實現托盤數據、物流數據和貨物數據關聯。在供應鏈中用托盤載具貫穿上下游,通過托盤序列化運輸和倉儲、智能化在途在庫作業、數字化移動處理,真正促進供應鏈高效協同。
RFID 技術在智能物流托盤系統中的應用
RFID是一種射頻自動識別技術,通過標簽發射射頻信號,經由天線傳輸,再由接收機獲取相關數據。RFID識別距離可從幾十厘米到數百米,主要取決于 RFID射頻信號的強弱.一般而言,采用弱電子源的RFID標簽就可讓信號達到十米之外。物流 RFID 標簽,通常與RFID讀寫器配合使用,其方便小巧,在需要的時候,將物流信通過無線信號寫入標簽。RFID 標簽電子標簽信息傳遞同樣不需要直接接觸，只要在輻射范圍內就可以多次寫入和讀取物流信息和物品數據。這種電子標簽內容含量和環境耐受能力都要遠超紙質標簽,可以重復使用,一般使用壽命是5-10年。
RFID數據識別是一種非接觸識別,可在較為惡劣環境下識別也可識別高速運動的物流商品在物流運輸、倉儲、加工、配送過程中,可以將物流信息和商品數量、價格、產地等信息寫入并內嵌在托盤上的模組中,實現信息的傳遞。在物流運輸、倉儲過程中,作業單位可以完成對在途在庫貨物信息處理,向物流作業端點發布指令,選擇最短路徑和最佳儲存位置。并且作業人員可以使用手持終端或手機移動處理相關數據,操作快捷方便。
將物流托盤和RFID技術關聯,通過5G、RFID等技術把托盤和所托載的貨物單元化，實現信息綁定，通過定位托盤信息來定位貨物信息,并使用溫濕度等環境傳感器來收集物流作業過程中的貨物狀態,最后通過網絡傳遞給遠程作業人員。將叉車聯網系統和智能物流托盤系統關聯,自動記錄貨物的裝卸搬運,并通過倉儲WMS系統,傳遞RFID信號,使物流作業全程可視和可控對物流托盤這個連接物流作業全過程的設備載體進行技術改造,發現智能托盤能大大降低物流行業的運營成本,提高企業的利潤。在流通領域的技術改造,可以實現供應鏈中生產商、批發商、零售商三方智能物流相互協作,信息共享。
基于RFID 技術的智能物流托盤開發與應用
1.智能物流托盤系統中新型托盤設計與開發
我國使用的傳統托盤多是木托盤和塑料托盤紙托盤和金屬托盤較為少見。隨著綠色發展概念深入人心,采用新型環保材料生產的新材料托盤和廢舊塑料回收再利用的模壓托盤將成為托盤行業的未來之星。在制造材料選擇上,智能物流托盤系統中使用的新型托盤將秉承綠色環保理念,推動目前托盤行業新興的“以塑代鋼、以塑代木”發展趨勢.并大量使用新型環保材料和廢舊塑料回收再利用的混合材料制造綠色環保的新型托盤,力爭實現造價成本比普通注塑托盤節約30%以上保證可循環使用。同時在國際貿易中可以免熏蒸、免消毒、免植物免疫,符合國際標準。在外形和結構設計中,智能物流托盤系統中新型托盤在模壓制作時需要預留 RFID芯片安置盒。RFID芯片安置盒應由托盤支撐腳環繞,外有加強筋進行保護,RFID 芯片安置盒處在托盤四角之中考慮到實際生產需求,需要保證托盤結構設計具有可拆卸性,方便RFID模塊的安裝與拆卸。
2.智能物流托盤系統中新型托盤RFID模塊設計
智能物流托盤系統就是將物聯網技術應用到常規的托盤中,通過在托盤中嵌RFID模組,包括RFID標簽和天線，在標簽上使用單一的弱電源裝置,可以持續提供電能超過10年以上。此外,現有的 RFID標簽也有使用8500MA的鋰亞電池進行供能。RFID 模組包括兩個主控芯片,其中一個芯片為節約功耗,平時處于休眠狀態,一般通過命令喚醒,主要作用是通過4G或者5G通信采集基站信息 再通過網絡平臺進行數據傳送。另一個芯片則通過藍牙和操作進行數據交換。在物流運輸、倉儲、配送、流通加工等作業環節的端點,通過RFID閱讀器來無線連接并讀取芯片中的數據,也可以進行數據寫入交換作業。
3.智能物流托盤系統中新型托盤操作方法
把RFID標簽植入智能物流托盤就是要用最小的成本對托盤進行數字”賦能”實現托盤的序列化和數字化。也可以將RFID標簽替換為藍牙電子信標,利用蜂窩網絡系統或者窄帶物聯網系統實現物流信息和貨物信息的自動收集和傳遞,最后在物流端點通過一維碼、RFID、NFC三種方式來讀取。在數據傳輸操作過程中,托盤和貨物信息可以綁定，在帶盤運輸過程中形成一個物流單元信息。托盤之間也可以通過藍牙進行彼此互聯,形成一個托盤組信息。在物流作業過程中,如果一個托盤RFID標簽出現故障,可以連接關聯托盤標簽,追蹤故障托盤信息,使其在物流過程中起到保護貨物的作用。
物聯網技術在智能物流托盤系統中
未來開發的方向
1.從單一RFID標簽到多功能標簽
隨著物聯網技術的發展,智能物流托盤的智能點要實現從一點到多點的增發。智能托盤不僅可以搭載RFID信息標簽,還將配備多功能傳感器。在運輸和儲存高價值貨物時,溫度 濕度 托盤中貨物的承載壓力和運輸儲存狀態數據都需要隨時感知并獲取。以往是把承擔這些功能的傳感器臨時放置于貨物或者周轉箱中,但是貨物和周轉箱的 RFID 標簽不能內嵌,因為在運輸、倉儲過程中會自然污損。為閱讀信息而必須人工開箱檢查,增加了人工作業負擔。鑒于此,將多功能傳感器和RFID標簽融為一體,構成物聯網模塊,保留了可隨時拆卸的功能 并通過弱電子提供長期動力。在物流過程中,標簽功能整合,通過 RFID標簽和傳感器的共同作用，使其能有效傳遞物流信息和貨物實時信息 并遠程監控溫濕度狀態,并為用戶提供了可視化管理。把多個功能匯集在智能托盤上,為管理系統提供了數據接口,實現全過程全鏈條監控和信息共享,降低了物流成本,并減少了人工作業,提高了物流效率和服務水平。
2.從單一物流體系到多鏈體系
隨著5G通信的普及覆蓋,從供應鏈管理到物流數據處理都在5G應用的推動下,開啟了巨大的數據洪流,實現了更為廣泛的萬物互聯。智能物流托盤系統必將順應技術和產業的發展,從單一物流體系走向多鏈體系。智能托盤將與人工智能、區塊鏈、車聯網、物聯網等前沿技術產生更多的融合,創新物流作業控制技術與服務。
結語
“ 十四五”時期,新材料托盤本身將成為獨立的信息收集傳感器和通信系統,在供應鏈和運輸、倉儲等物流作業中承擔著更多的使命。就當前而言,智能物流托盤系統研發最重要的任務是研究如何降低智能托盤制造成本,降低托盤使用過程中的故障概率,研究智能物流托盤智能物流托盤標準體系,搭建在當前物流和供應鏈場景中適用的架構。
