RFID與PLM會(huì)有怎樣的火花

引言

產(chǎn)品生命周期簡(jiǎn)單的說(shuō)就是指從人們對(duì)產(chǎn)品的需求開(kāi)始到產(chǎn)品淘汰報(bào)廢的全部生命歷程;PLM是一種戰(zhàn)略管理方法，覆蓋了從產(chǎn)品誕生到消亡全過(guò)程的、開(kāi)放的、互操作的一整套應(yīng)用方案，貫穿于產(chǎn)品策劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品銷(xiāo)售和售后服務(wù)、淘汰報(bào)廢的整個(gè)產(chǎn)品生命周期。PLM是一種先進(jìn)的企業(yè)信息化思想，它讓人們思考在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，如何用最有效的方式和手段來(lái)為企業(yè)增加收入和降低成本。近年來(lái)，隨著社會(huì)的進(jìn)步及信息化的發(fā)展，制造企業(yè)在由“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變過(guò)程中，PLM得到了廣泛的應(yīng)用、出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的現(xiàn)象，利用先進(jìn)的信息化手段對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)以及來(lái)自產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、支持的過(guò)程信息進(jìn)行管理，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)重要的知識(shí)資源和生產(chǎn)要素。

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別），是一種通信技術(shù)，誕生于二次世界大戰(zhàn)期間，興起于20世紀(jì)90年代，近年來(lái)，RFID技術(shù)使用已非常普及，取得了令人振奮的進(jìn)展。利用RFID對(duì)產(chǎn)品生命周期信息進(jìn)行閉環(huán)管理，解決產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有過(guò)程、階段、環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、跟蹤，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程、資源和產(chǎn)品的協(xié)調(diào)，并在適當(dāng)?shù)碾A段做出正確的決策，給企業(yè)帶來(lái)多方面的收益。

RFID技術(shù)

1.1 RFID概述

RFID是一種利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù) ，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以非接觸、無(wú)視覺(jué)、高可靠的方式采集、傳遞特定信息，簡(jiǎn)單地說(shuō)，RFID技術(shù)即是射頻標(biāo)簽以無(wú)線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，能快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息，在生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、物流與供應(yīng)鏈、安全防偽、人員跟蹤與管理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，該技術(shù)被業(yè)界公認(rèn)為是本世紀(jì)最有前途的應(yīng)用技術(shù)之一。RFID也被公認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建技術(shù)和核心 。

1.2 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

RFID系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（Tag）、識(shí)讀器（Reader/Writer）、天線、計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（Application System）等四部分構(gòu)成。

1）電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的真正載體，由帶存儲(chǔ)的標(biāo)簽芯片和天線組成，芯片用于存儲(chǔ)物品包含的信息;天線用于和識(shí)讀器天線間進(jìn)行無(wú)線通信，把芯片內(nèi)數(shù)據(jù)經(jīng)識(shí)讀器天線傳送給識(shí)讀器處理。電子標(biāo)簽可分有源和無(wú)源兩種。

2）識(shí)讀器。識(shí)讀器可通過(guò)識(shí)讀器的天線非接觸地采集電子信息，讀取并識(shí)別標(biāo)簽中所存儲(chǔ)的電子信息，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。

3）天線。天線是指在標(biāo)簽和識(shí)讀器問(wèn)發(fā)射電磁波，給標(biāo)簽提供微量能量，并負(fù)責(zé)接收來(lái)自標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)。

4）計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)是RFID系統(tǒng)框架中重要的一環(huán)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是接收由識(shí)讀器傳送過(guò)來(lái)的信息，并對(duì)數(shù)據(jù)做相應(yīng)的處理。

1.3 RFID工作原理

RFID技術(shù)是一種無(wú)接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)中的待識(shí)別物品的自動(dòng)機(jī)器識(shí)別。RFID技術(shù)的工作原理是（如圖1所示）：識(shí)讀器與標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線建立雙方通信通道，識(shí)讀器通過(guò)識(shí)讀器天線發(fā)出射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽通過(guò)由識(shí)讀器產(chǎn)生的射頻區(qū)域時(shí)，識(shí)讀器發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)并向電子標(biāo)簽提供電磁能量，標(biāo)簽憑借感應(yīng)電流所獲得的能量以射頻信號(hào)的形式將芯片中的信息發(fā)送給識(shí)讀器，識(shí)讀器接收電子標(biāo)簽的信息，接受完畢后送至計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖1 RFID技術(shù)的工作原理圖

1.4 RFID技術(shù)特點(diǎn)

RFID技術(shù)最大的特點(diǎn)是以無(wú)線方式通信、非接觸高速識(shí)別，易于識(shí)別，易于操控，適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別無(wú)須人工干預(yù)，具有高速移動(dòng)物體識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別等特點(diǎn);適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，可工作在惡劣環(huán)境下，可以替代條碼。還具有讀取方便、識(shí)別速度快、數(shù)據(jù)容量大，可反復(fù)讀寫(xiě)、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改、更好的安全性等特點(diǎn)。

RFID在產(chǎn)品生命周期管理中的應(yīng)用

隨著RFID、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、智能嵌入等技術(shù)的發(fā)展和逐步應(yīng)用，產(chǎn)品制造行業(yè)也積極推出了相關(guān)研究計(jì)劃以提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，并為顧客提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)，RFID在產(chǎn)品生命周期管理中的應(yīng)用也由此產(chǎn)生。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

目前，制造企業(yè)現(xiàn)有的CAX、ERP、PDM、SCM、CRM、eBusiness等系統(tǒng)主要是針對(duì)產(chǎn)品生命周期中某些階段的解決方案，難以支撐企業(yè)作為一個(gè)整體來(lái)獲得更高的效率、取得更多的創(chuàng)新以及滿足客戶的特殊需求，而PLM就是將這些單獨(dú)的系統(tǒng)結(jié)合到一起的企業(yè)信息化策略。PLM覆蓋產(chǎn)品生命周期的所有階段的數(shù)據(jù)和信息，為獲取、采集到各個(gè)階段的數(shù)據(jù)，利用RFID技術(shù)只要有明確的數(shù)據(jù)追蹤范圍和深度、精度的要求，就可以產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤。例如在生產(chǎn)制造階段裝配過(guò)程中，在所使用的原材料和工具方面之多個(gè)必不可少的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)，就可以對(duì)每個(gè)工單、每個(gè)序列號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤。

總體設(shè)計(jì)需設(shè)計(jì)適應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造、使用維護(hù)、售后服務(wù)等過(guò)程的RFID應(yīng)用方法與相關(guān)技術(shù)，滿足各階段智能化、精益化以及產(chǎn)品全生命周期跟蹤的需求，通過(guò)RFID硬件和各種應(yīng)用系統(tǒng)整合在一起，實(shí)現(xiàn)RFID與PLM集成應(yīng)用，利用信息化技術(shù)提高管理水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期智能測(cè)控，數(shù)據(jù)交換和共享。

2.2 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.2.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的生命周期可以分為Begin of Life（BOL，生命周期開(kāi)始），Middle of Life（M0L，生命周期中）和End of Life（EOL，生命周期結(jié)束）這三個(gè)階段，BOL是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段，這個(gè)階段主要是在產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造，這一階段的數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)、生產(chǎn)過(guò)程、控制過(guò)程數(shù)據(jù);MOL主要是使用/維護(hù)階段，包含運(yùn)輸、物流、客戶使用、維護(hù)/維修等;最后，EOL是報(bào)廢/回收，包括產(chǎn)品報(bào)廢、再使用和處置等。

產(chǎn)品生命周期都會(huì)經(jīng)過(guò)上面三個(gè)階段，在傳統(tǒng)的管理中，由于技術(shù)手段的原因，許多產(chǎn)品的管理僅僅停留在BOL階段，即產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后交付給消費(fèi)者后數(shù)據(jù)停止，難以跟蹤，MOL、EOL階段是無(wú)法進(jìn)行的。但是隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、RFID、GPS、GIS、無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)的發(fā)展，使產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理發(fā)生了變化，由于這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品生命周期監(jiān)測(cè)和產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的跟蹤可以實(shí)現(xiàn)，換言之，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的數(shù)字化，監(jiān)視必要的數(shù)據(jù)、集中共享、存儲(chǔ)，跟蹤和利用，打破了傳統(tǒng)的信息孤島，使得企業(yè)效率、利益能得到最大化。

當(dāng)前，產(chǎn)品生命周期管理常常使用傳統(tǒng)的人工管理手段和方法，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的采集和錄入都是手工操作，效率非常低下、出錯(cuò)率高，且獲取的產(chǎn)品相關(guān)信息與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息很難實(shí)時(shí)同步。RFID技術(shù)作為現(xiàn)實(shí)中的“物”與計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁，RFID技術(shù)進(jìn)入PLM，可將產(chǎn)品生命周期管理活動(dòng)與各系統(tǒng)有效地整合在一起，從而使產(chǎn)品信息與應(yīng)用系統(tǒng)信息一致。通過(guò)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集，替換傳統(tǒng)管理方式的人工數(shù)據(jù)采集，更好地與應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)在產(chǎn)品生命周期管理中的應(yīng)用。RFID技術(shù)在產(chǎn)品生命周期管理中應(yīng)用的系統(tǒng)框架如下頁(yè)圖2所示：

圖2 RFID技術(shù)在產(chǎn)品生命周期管理中應(yīng)用的框架

將RFID技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品生命周期管理，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品生命周期管理公共服務(wù)平臺(tái)，其生命周期管理中的應(yīng)用流程是：每個(gè)產(chǎn)品在從原材料到零部件設(shè)計(jì)時(shí)都打上電子標(biāo)簽，各應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)識(shí)讀器給這個(gè)產(chǎn)品分配寫(xiě)入唯一的識(shí)別代碼及其他信息，并將信息數(shù)據(jù)寫(xiě)到公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。制造完畢后物流、銷(xiāo)售、使用、維護(hù)等各環(huán)節(jié)都可以通過(guò)識(shí)讀器讀寫(xiě)標(biāo)簽。因?yàn)樽R(shí)別碼是唯一的，RFID標(biāo)簽就代表該產(chǎn)品的唯一性，借助RFID標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、物流、銷(xiāo)售、使用、報(bào)廢等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)獲取、監(jiān)控管理與跟蹤，這必將打破現(xiàn)有傳統(tǒng)的模式。

1）在BOL階段，使用RFID技術(shù)可以根據(jù)MOL和EOL階段獲取到的反饋數(shù)據(jù)，改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品或設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的質(zhì)量或取得創(chuàng)新;可以獲取產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品、機(jī)械和設(shè)備之間的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，根據(jù)所獲取的信息分析，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度;可以達(dá)到高效倉(cāng)庫(kù)/庫(kù)存管理，一目了然地查明倉(cāng)庫(kù)和產(chǎn)品供應(yīng)情況，不用直接檢查庫(kù)存情況，保持最佳的庫(kù)存水平，效率得到顯著改善。

2）在MOL階段，獲取產(chǎn)品物流路徑、時(shí)間、使用條件、使用情況、維修記錄等，特別是RFID技術(shù)在供應(yīng)鏈上的跟蹤和狀態(tài)，可以達(dá)到高效的供應(yīng)鏈管理，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈管理的優(yōu)化，以快速響應(yīng)客戶需求。

3）在EOL階段，產(chǎn)品在EOL中已失去了價(jià)值，對(duì)于產(chǎn)品的回收是環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，也是企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，可以通過(guò)對(duì)產(chǎn)品或部件的數(shù)據(jù)決定怎樣處理產(chǎn)品。

2.2.2 應(yīng)用特點(diǎn)

1）RFID具有良好加密技術(shù)，數(shù)據(jù)安全性高;芯片內(nèi)存讀寫(xiě)空間大;數(shù)據(jù)讀取速度快，準(zhǔn)確性、完整性、可靠性高;標(biāo)簽可多次讀寫(xiě)修改。

2）RFID的防干擾沖突、編碼、發(fā)射頻段、標(biāo)簽控制和隱私保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)方面更適合大規(guī)模應(yīng)用，且功耗、成本低，在性能價(jià)格具有高優(yōu)勢(shì)。

3）構(gòu)建RFID數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)，為采集、組織數(shù)據(jù)信息和內(nèi)容服務(wù)，數(shù)據(jù)和內(nèi)容可快速、方便讀取、授權(quán)修改和多次使用，數(shù)據(jù)可在不同平臺(tái)間交換、傳遞，使數(shù)據(jù)信息價(jià)值和傳遞效果最大化。

結(jié)語(yǔ)

將RFID技術(shù)應(yīng)用在PLM中，這僅僅是物聯(lián)網(wǎng)與PLM相互交叉應(yīng)用的一個(gè)起點(diǎn)，雖然離廣泛使用還存在著一些問(wèn)題，但RFID技術(shù)深入到產(chǎn)品生命周期管理的各個(gè)環(huán)節(jié)中，由于能準(zhǔn)確采集相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅能提高整個(gè)管理過(guò)程的效率，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)追蹤和監(jiān)控，而且根據(jù)數(shù)據(jù)分析還能幫助企業(yè)做出判斷、決策，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足對(duì)產(chǎn)品生命周期管理數(shù)據(jù)的需求，相信隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，在現(xiàn)今激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，RFID技術(shù)必將對(duì)產(chǎn)品生命周期管理產(chǎn)生積極的影響。

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