新型包裝檢測技術——優班塑料軟包裝雲檢測體系

1. 前言

　　大多數包材生產與使用企業因苦於自建實驗室需要大量的資金或者實驗室的檢測設備較為落後，只好委托第三方檢測機構進行包材質量檢測，但卻要面對檢測周期過長、檢測費用高、效率較低的問題，很難實現高頻率的日常生產質量控制。不管是自建實驗室還是第三方檢測機構，均只能獲得單一測試數據，無法獲得工藝改進及包材篩選的有效指導，因此，很多包材生產或使用企業無法在內部建立有效的質量檢測系統。

　　優班雲檢測體系融合物聯網與雲計算等前沿技術，通過增加檢測儀器的無線通訊技術與軟件平臺的設計，研發出包含遠程實驗室數據管理系統與工廠檢測數據管理系統的雲檢測體系，實現海量檢測數據的存儲、分析與多維度的包材質量的診斷、管控，節省和優化資源配置，創造了服務統一、集群管理、檢測效率高的新型包裝檢測實驗室。

2. 物聯網與雲計算技術

　　優班雲檢測體系完美的結合了物聯網和雲計算技術，形成了一種新型的針對塑料軟包裝檢測的服務模式。該系統所應用的物聯網功能將不同檢測設備中的傳感器輸出的信號不僅可以直接通過顯示器反饋給操作者，還可通過檢測設備中增加的無線數據收發模塊（如Zigbee、藍牙、Wi-Fi等通訊手段）輸出至檢測數據接收模塊（即專用的數據采集服務器）接收處理，最終以可讀式數據存儲並上報至雲計算中心。雲計算中心將數據經過存儲、解析和傳輸等處理，以檢測報告的形式分別呈現給遠程實驗室數據管理系統或工廠檢測數據管理系統的用戶。檢測設備物聯網功能原理與檢測數據無線收發的實現過程如圖1所示。

圖1  檢測設備物聯網功能及檢測數據無線收發實現過程

　　檢測儀器的檢測數據無線收發設計不僅可以避免人為因素對試驗結果產生的影響，而且具有該功能的多個檢測儀器與數據采集服務器之間可以是N：1的方式通訊，另外通過互聯網渠道，可實現多個地理位置不同的遠程包裝檢測實驗室的無限擴展。

3. 優班雲檢測體系的管理系統

3.1 體系的系統功能架構

　　具有數據傳輸功能的檢測儀器和現場設備可自動傳輸試驗過程與結果數據，同時其他類型檢測設備可通過系統提供的數據接口功能，完成數據傳輸。優班雲檢測體系將上述數據通過本地數據庫存儲、轉化與提取，再經過體系應用平臺中各種後臺管理功能實現整個系統與最終用戶在需求應用層的檢測與分析等模塊業務，其中需求應用層包括“遠程實驗室數據管理系統”與“工廠檢測數據管理系統”。優班雲檢測體系功能框架如圖2所示。

圖2  優班雲檢測體系功能框架圖

3.2 遠程實驗室數據管理系統

　　本系統在盡量減少用戶耗能和成本的基礎上，將現行檢測實驗室所需的人工環節、時間、空間以及資源依托於一個管理系統內，極大地減少資源與人力浪費。用戶通過系統中遠程檢測實驗室服務模塊自助管理自有實驗室、檢測需求及檢測報告，並監測檢測過程。而遠程實驗室終端則可通過該模塊進行用戶需求的接受、處理，並對實驗室信息及用戶信息進行管理。系統中的數據采集、存儲、管理模塊將原始數據及業務數據進行存儲與管理，並實現數據同步與解析，而報告自動生成模塊則按照用戶的檢測需求對數據進行處理，最終形成檢測或分析報告，反饋至遠程檢測實驗室服務模塊。遠程實驗室數據管理系統可實現的主要管理功能如圖3所示。

圖3  遠程實驗室數據管理系統功能結構圖

　　檢測報告管理、診斷報告管理、分析報告管理可根據用戶自身需求，實現用戶送檢包裝材料的檢測、質量診斷及用戶歷史檢測數據的針對性分析，以便於用戶分析比較並長期管控包裝材料質量。信息管理功能可使檢測過程有標准可循，材料信息由規定可依，實現數據化信息化管理。

　　遠程實驗室數據管理系統的檢測流程如圖4所示。

圖4  遠程實驗室數據管理系統的檢測流程圖

3.3 工廠檢測數據管理系統

　　該系統能夠將企業實驗室、生產線的現場檢測設備的數據和信息自動收集、整合、加工並統一存儲到該系統平臺中，幫助企業實現自動化檢測流程，以信息系統的形式為用戶提供全過程數據追溯服務、數據管理和分析服務，提高企業的包裝管控能力。

　　該系統根據檢測數據來源及檢驗環節不同，主要分為生產現場檢測數據管理（管理用戶生產現場的檢測數據，檢測流程如圖5所示）、檢測中心數據管理（可管理用戶購買的具有數據傳輸功能的檢測設備發送的檢測數據，包括檢測數據查詢、分析與管理、試驗參數與試樣信息設置、報告管理等功能）、第三方檢測數據導入管理（可將不具有檢測數據自動傳輸功能的檢測設備中的數據導入工廠檢測數據管理系統中，以便進行檢測數據的統一管理）。

　除了上述三大管理功能，該系統還包括設備管理、系統後臺管理及連接遠程實驗室的端口管理等輔助功能。

圖5  生產現場檢測流程圖

4. 優班雲檢測體系的應用

4.1 典型應用

　　檢測設備與試驗項目：雲檢測體系內多款常規及拓展性能檢測儀器均為Labthink公司自行研制，可測試塑料軟包裝材料對多種氣體的阻隔性，材料抗拉性、抗沖擊、耐揉搓、摩擦性能、熱縮性等物理機械強度性能，以及多種化學衛生性能。另外，還可測試整體包裝的熱封性、密封性、耐蒸煮性、真空包裝殘氧量等。應用於工廠成品包裝生產線的現場設備，可測試包裝成品的扭矩、泄露與密封、頂空氣體含量、容積與重量等性能，管控現場產品質量。

　　質量解決方案：雲檢測體系可提供專業的歷史數據分析報告（包括“供應商管理分析報告”和“生產管理分析報告”）與各種類型的診斷方案（基於檢測數據與內裝物的特點，為用戶診斷包材質量並提供改進方案，建立用戶內部包材各性能的指標體系），並且結合為用戶量身定制的質量管控方案（推薦有效手段及監管方式，幫助用戶日常管控包材質量及預防潛在質量風險），形成系統的軟包裝質量解決方案。

　　隨著塑料軟包裝材料種類的增加及包裝形式多樣化發展的需要，優班雲檢測體系不斷擴充新型檢測儀器與軟服務，滿足市場擴展的需求。

4.2 應用方式

　　優班雲檢測體系中“遠程實驗室數據管理系統”與“工廠檢測數據管理系統”兩大系統所包含的配套功能可滿足用戶各方位的包材管控需求，結合相應的硬件檢測設備可為用戶企業內部各個環節服務。優班雲檢測體系可實現的總體應用功能及服務流程可見圖6與圖7。

圖6  優班雲檢測體系可實現的應用功能

圖7  優班雲檢測服務流程圖

　　以軟包裝應用行業中較大規模且具有包材質量管控需求的企業為例，具體應用方案如表1所示。

表1  軟包裝應用行業案例

　　上述案例是針對具有較高的包材質量管控需求用戶出具的多方位、多角度的全面應用案例，不同類型的用戶對管控模式需求不同，可根據實際情況對優班雲檢測體系內的配套功能進行篩選組合。

5. 結語

　　利用物聯網技術將傳感器信息實時與雲計算中心相連，不僅在終端形成一套數據自動處理的智能化實驗室管理系統，同時利用SaaS的模式向目標用戶提供遠程包裝檢測實驗室的數據服務，實現雲檢測體系內諸多資源的共享與優化配置，用戶可足不出戶完成包裝材料的質量控制。此體系完全顛覆了傳統檢測實驗室的運作模式，創造了一種服務統一、集群管理、低能耗、高效率的新型包裝檢測實驗室，打破了傳統實驗室對紙張、土地資源的浪費，真正實現了檢測技術的綠色革命。

　　區別於當前第三方檢測實驗室，雲檢測體系可實現日益增加的檢測儀器與多個實驗室所產生的數據海量存儲空間和計算能力的無限擴展，實現強大的數據積累與比較分析，深度挖掘數據群，提供多維度的軟包裝質量管控方案，從而為用戶對實驗的有效性提供判斷依據，實現包材質量有效預警。