RFID系統(tǒng)怎樣控制好制造業(yè)的生產(chǎn)問題

制造企業(yè)為了保持生產(chǎn)的高效、準(zhǔn)確，對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度提出了更高要求，如果沒有一個(gè)高度組織的、集成的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。RFID識(shí)別系統(tǒng)無(wú)疑是最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，利用現(xiàn)代化RFID技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)一種產(chǎn)品的多種變形或是最小批量為1的不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料、零部件、半成品以及最終成品在整個(gè)生產(chǎn)過程中的識(shí)別與跟蹤，降低人工識(shí)別的成本和出錯(cuò)率，尤其在采用了JIT生產(chǎn)的流水線上，原材料和零部件必須準(zhǔn)時(shí)送達(dá)到工位上。運(yùn)用了RFID技術(shù)后，企業(yè)就能夠通過識(shí)別RFID電子標(biāo)簽來(lái)快速準(zhǔn)確地從種類繁多的商品庫(kù)存中，找出適當(dāng)工位所需的適當(dāng)?shù)脑牧虾土悴考⒔Y(jié)合運(yùn)輸系統(tǒng)及傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物料的轉(zhuǎn)移，確保流水線均衡協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

1 RFID在制造業(yè)中的需求分析

制造業(yè)生產(chǎn)線幾乎每月都要損耗大量物料，并且生產(chǎn)結(jié)果與預(yù)期因?yàn)橛姓`差而影響交貨的情況時(shí)有發(fā)生，生產(chǎn)線也往往因人為原因造成種種誤差。將RFID標(biāo)簽貼在生產(chǎn)物料或產(chǎn)品上，可自動(dòng)記錄產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量、時(shí)間、負(fù)責(zé)人等生產(chǎn)信息，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工記錄;生產(chǎn)主管通過讀寫器隨時(shí)讀取產(chǎn)品信息;其他相關(guān)人員能及時(shí)掌握生產(chǎn)狀況并根據(jù)情況調(diào)整生產(chǎn)安排;采購(gòu)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)信息一致并能實(shí)時(shí)監(jiān)控;物料和產(chǎn)品離開倉(cāng)庫(kù)前系統(tǒng)都將自動(dòng)記錄出入庫(kù)信息，并能實(shí)時(shí)追蹤物品所在地。

RFID電子標(biāo)簽作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)移動(dòng)的載體，它在生產(chǎn)線上的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中工人、工序、工件、工時(shí)的實(shí)時(shí)精確統(tǒng)計(jì)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制生產(chǎn)過程，便于質(zhì)量管理和追溯的目的。RFID技術(shù)的應(yīng)用將有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、透明、可視的供應(yīng)鏈管理。

2 RFID在制造業(yè)中韻應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享

在制造企業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線及時(shí)準(zhǔn)確地反饋信息是十分重要的。以往只能一邊生產(chǎn)一邊手工記錄故障，生產(chǎn)完成后統(tǒng)計(jì)匯總這些來(lái)源于各道工序的信息，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且有時(shí)不能做到非常精確。在生產(chǎn)線各道工序安裝RFID識(shí)讀設(shè)備，并在產(chǎn)品或托盤上放置可反復(fù)讀寫的RFID電子標(biāo)簽。這樣，當(dāng)產(chǎn)品通過這些節(jié)點(diǎn)時(shí)，RFID讀寫設(shè)備即可讀取到產(chǎn)品或托盤上標(biāo)簽內(nèi)的信息，并將這些信息實(shí)時(shí)反饋到后臺(tái)的管理系統(tǒng)中，管理者就可及時(shí)了解生產(chǎn)線工作狀況了。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)控制

RFID系統(tǒng)可提供不斷更新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，與制造執(zhí)行系統(tǒng)互補(bǔ)，RFID提供的信息可用來(lái)保證正確使用機(jī)器設(shè)備、工具和零部件等，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化信息傳遞并減少停工待料時(shí)間。更進(jìn)一步，當(dāng)原材料、零部件和裝配件通過生產(chǎn)線時(shí)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、修改甚至重組生產(chǎn)過程，以保證生產(chǎn)的可靠性和高質(zhì)量。

2.3 質(zhì)量跟蹤和追溯

在實(shí)施RFID系統(tǒng)的生產(chǎn)線上，產(chǎn)品質(zhì)量是由分布在若干處的一些測(cè)試崗位來(lái)檢測(cè)的。在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)或產(chǎn)品驗(yàn)收前必須能用該工件所有先前收集到的數(shù)據(jù)明確地表達(dá)其質(zhì)量。利用RFID電子標(biāo)簽可以很方便地做到這一點(diǎn)，因?yàn)樵谡麄€(gè)生產(chǎn)過程中所取得的質(zhì)量數(shù)據(jù)已經(jīng)隨產(chǎn)品走下生產(chǎn)線。

3 RFID在生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用原理

目前基于條形碼的生產(chǎn)管理系統(tǒng)使各種質(zhì)量分析和控制得以方便地實(shí)現(xiàn)，而條形碼技術(shù)有其優(yōu)點(diǎn)，也有其明顯的缺點(diǎn)，如易被污染、易被折損、掃描距離近等，批量識(shí)讀效率不高，無(wú)法滿足快速高效的需求。利用RFID電子標(biāo)簽、條形碼、傳感器采集生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，把讀到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)（有線或無(wú)線）傳給上位設(shè)備（控制器或計(jì)算機(jī)）然而要管理松散的傳感器就需要一種全新的、可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并組織網(wǎng)絡(luò)的管理機(jī)制。采用的方法是部署RFID讀寫器，同時(shí)建立讀寫器網(wǎng)絡(luò)連接，解決讀寫器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、優(yōu)化和控制問題。物品上的RFID標(biāo)簽，配合連成網(wǎng)絡(luò)的RFID讀寫器，每一次識(shí)別就意味著對(duì)物品的一次追蹤。

具體的工作過程為：流水線上一個(gè)產(chǎn)品的加工流程分為若干道基本工序，每個(gè)加工單元（或工人）只完成其中的一道工序，在加工過程中只重復(fù)地完成一個(gè)簡(jiǎn)單操作;生產(chǎn)加工過程中的所有單元通過一條主導(dǎo)軌相連，如圖1所示。被加工的產(chǎn)品在該導(dǎo)軌上傳遞，形成生產(chǎn)流水線。同時(shí)，主導(dǎo)軌在各加工單元處分支出一條支導(dǎo)軌，供物料或產(chǎn)品進(jìn)出加工單元。物料自動(dòng)傳遞至各工作單元，即通過安裝在主導(dǎo)軌上的RFlD掃描器，檢測(cè)物料上的電子標(biāo)簽來(lái)識(shí)別物料，并根據(jù)預(yù)設(shè)的物料工序路徑控制物料自動(dòng)送至正確的工作單元進(jìn)行加工。

圖1 加工生產(chǎn)線工作流程

由于企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)大多依據(jù)訂單進(jìn)行投產(chǎn)，并且每單型號(hào)都有差異，因此自動(dòng)化的物料流跟蹤是順利生產(chǎn)的重要前提條件。對(duì)于每道生產(chǎn)工序，必須要對(duì)產(chǎn)品型號(hào)進(jìn)行明確識(shí)別，以避免物料配置出差錯(cuò)。在每個(gè)加工崗位上對(duì)電子標(biāo)簽中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流可以在各個(gè)加工崗位之間建立起一個(gè)共享的信息平臺(tái)，它減輕了控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。特別是在生產(chǎn)及加工過程變得越來(lái)越快的背景下，信息隨產(chǎn)品傳遞并且能夠及時(shí)使用就成了加快生產(chǎn)過程的決定因素。

4 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

由RFID在生產(chǎn)線上的部署可以看出，RFID讀寫器中采集的各種信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)線控制室計(jì)算機(jī)上，將分散于現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集中起來(lái)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，經(jīng)過進(jìn)一步加工處理，將標(biāo)簽與產(chǎn)品信息進(jìn)行綁定，實(shí)現(xiàn)信息與服務(wù)的緊密結(jié)合，構(gòu)成基于RFID的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示。RFID應(yīng)用系統(tǒng)提供多種應(yīng)用和服務(wù)，包括：生產(chǎn)線狀況監(jiān)控、員工行為監(jiān)控、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理與追蹤、物料管理、作業(yè)調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)操作指導(dǎo)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳等。

RFID應(yīng)用系統(tǒng)采用分散控制集中管理的開放式體系架構(gòu)，即對(duì)每條生產(chǎn)線采用分散控制，而對(duì)企業(yè)總體生產(chǎn)管理則進(jìn)行集中管理，從而將分散的控制系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和管理決策系統(tǒng)有機(jī)集成起來(lái)。

圖2 生產(chǎn)線上RFID應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

作為企業(yè)級(jí)應(yīng)用，系統(tǒng)包括RFID應(yīng)用服務(wù)業(yè)計(jì)劃，可以控制物料行徑、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、生產(chǎn)同步器、企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理器、RFID中間件、等。系統(tǒng)設(shè)置的控制器會(huì)按生產(chǎn)節(jié)拍觸發(fā)閱讀器RFID讀寫設(shè)備、生產(chǎn)線監(jiān)控設(shè)備等。企業(yè)應(yīng)用讀取裝配線上的產(chǎn)品型號(hào)信息，通過RFID閱讀器服務(wù)器支持企業(yè)OA/MES/ERP/SCM/CRM等信對(duì)標(biāo)簽的識(shí)讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息（包括裝配信息系統(tǒng)的運(yùn)行;數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)條形碼、RFID數(shù)息和質(zhì)量檢驗(yàn)信息）的錄入，并把相關(guān)信息輸入到據(jù)、過程事件、產(chǎn)品信息的管理;RFID中間件提供服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)在每個(gè)工位的屏幕上實(shí)時(shí)與RFID讀寫器、傳感器的連接;生產(chǎn)線監(jiān)控設(shè)備動(dòng)態(tài)顯示裝配線上的產(chǎn)品信息、選裝、零部件配置負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理生產(chǎn)過程中各種時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)。電子等信息，現(xiàn)場(chǎng)操作人員不僅可以直觀地了解當(dāng)前該標(biāo)簽關(guān)聯(lián)在生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品上，隨著生產(chǎn)作業(yè)工位應(yīng)該做什么事，還可以實(shí)時(shí)地向物料部門發(fā)布過程的進(jìn)行，可隨時(shí)更新電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)。在數(shù)需求信息，以便所需配件及時(shí)送到所需工位。據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的支持下，還可以在線或離線地查詢生產(chǎn)c.生產(chǎn)查詢管理。過程中產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)，為事后的追蹤和統(tǒng)計(jì)分析該模塊主要為企業(yè)管理人員提供及時(shí)的生產(chǎn)提供強(qiáng)大的支持手段。線工作狀況，采用圖表、直方圖或餅圖等方式進(jìn)行

5 實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的要求，整個(gè)RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、生產(chǎn)查詢管理、資源管理、生產(chǎn)監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)接口。各主要模塊功能如下：

a.系統(tǒng)管理。

系統(tǒng)管理模塊可以定義某型號(hào)家電產(chǎn)品生產(chǎn)特性及物流管理信息系統(tǒng)用戶，執(zhí)行功能的權(quán)限及用戶使用功能的授權(quán)，完成數(shù)據(jù)的備份作業(yè)，并對(duì)各子系統(tǒng)公用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，如工序（位）、工人、車間等信息，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是進(jìn)行上線設(shè)置和運(yùn)行調(diào)度的功能基礎(chǔ)。

b.生產(chǎn)作業(yè)管理。

該模塊滾動(dòng)接受主生產(chǎn)計(jì)劃，自動(dòng)生成車間作直觀的反映，為管理者提供決策依據(jù)。查詢功能可以查詢到每個(gè)工位的操作信息，如裝配的具體時(shí)間、物料需求信息、員工操作結(jié)果、質(zhì)量狀況等，還可以追溯生產(chǎn)歷史，從而定位殘次品產(chǎn)生的環(huán)節(jié)和原因。

c.資源管理。

該模塊主要對(duì)生產(chǎn)線所需的一些設(shè)備進(jìn)行管理，提供給用戶當(dāng)前各設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)了解現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際使用情況，以便為安排生產(chǎn)或者設(shè)備維護(hù)提供參考依據(jù)，可以根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)荷情況制定生產(chǎn)線日、周、月的生產(chǎn)計(jì)劃，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

e.生產(chǎn)監(jiān)控管理。

該模塊主要提供信息給一般用戶、企業(yè)管理人員、領(lǐng)導(dǎo)等需及時(shí)了解生產(chǎn)進(jìn)度情況的人員。它主要包括訂單執(zhí)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、工序生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、工位（臺(tái)）生產(chǎn)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。這些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能為用戶提供了整體或局部的生產(chǎn)執(zhí)行信息，以便用戶及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。

f.數(shù)據(jù)接口。

該模塊提供與車間電氣控制設(shè)備、IVIES、ERP、SCM或其他車間管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口功能。

6 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)已成為全球最大的制造中心，中國(guó)制造業(yè)將成為全球最大的RFID應(yīng)用市場(chǎng)?？梢哉J(rèn)為，RFID在中國(guó)的推廣與中國(guó)制造業(yè)的中心地位密切相關(guān)。為提高中國(guó)制造業(yè)信息化水平，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，在企業(yè)原材料供貨、生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)過程控制、精益制造等方面，使用RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可視化、準(zhǔn)時(shí)化以及業(yè)務(wù)協(xié)同和產(chǎn)品信息可追溯。借助RFID公共服務(wù)，將RFID系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)、企業(yè)信息系統(tǒng)無(wú)縫集成，構(gòu)建面向供應(yīng)鏈的RFID架構(gòu)體系，從而實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品信息共享。

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