制造企業(yè)為了保持生產(chǎn)的高效、準確，對生產(chǎn)過程的自動化程度提出了更高要求，如果沒有一個高度組織的、集成的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。RFID識別系統(tǒng)無疑是最具競爭力的產(chǎn)品，利用現(xiàn)代化RFID技術(shù)，可以實現(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)。在整個生產(chǎn)過程中，RFID技術(shù)可以實現(xiàn)對原材料、零部件、半成品以及最終成品在整個生產(chǎn)過程中的識別與跟蹤，降低人工識別的成本和出錯率，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時送達到工位上。運用了RFID技術(shù)后，企業(yè)就能夠通過識別RFID電子標簽來快速準確地從種類繁多的商品庫存中，找出適當工位所需的適當?shù)脑牧虾土悴考⒔Y(jié)合運輸系統(tǒng)及傳輸設(shè)備，實現(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)期因為有誤差而影響交貨的情況時有發(fā)生，生產(chǎn)線也往往因人為原因造成種種誤差。將RFID標簽貼在生產(chǎn)物料或產(chǎn)品上，可自動記錄產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量、時間、負責人等生產(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讀取產(chǎn)品信息;其他相關(guān)人員能及時掌握生產(chǎn)狀況并根據(jù)情況調(diào)整生產(chǎn)安排;采購、生產(chǎn)、倉儲信息一致并能實時監(jiān)控;物料和產(chǎn)品離開倉庫前系統(tǒng)都將自動記錄出入庫信息，并能實時追蹤物品所在地。

RFID電子標簽作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)移動的載體，它在生產(chǎn)線上的流動，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中工人、工序、工件、工時的實時精確統(tǒng)計，從而達到實時控制生產(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)實現(xiàn)實時、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

2.1 數(shù)據(jù)實時共享

在制造企業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線及時準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)計匯總這些來源于各道工序的信息，費時費力，且有時不能做到非常精確。在生產(chǎn)線各道工序安裝RFID識讀設(shè)備，并在產(chǎn)品或托盤上放置可反復(fù)讀寫的RFID電子標簽。這樣，當產(chǎn)品通過這些節(jié)點時，RFID讀寫設(shè)備即可讀取到產(chǎn)品或托盤上標簽內(nèi)的信息，并將這些信息實時反饋到后臺的管理系統(tǒng)中，管理者就可及時了解生產(chǎn)線工作狀況了。

2.2 標準化的生產(chǎn)控制

RFID系統(tǒng)可提供不斷更新的實時數(shù)據(jù)流，與制造執(zhí)行系統(tǒng)互補，RFID提供的信息可用來保證正確使用機器設(shè)備、工具和零部件等，從而實現(xiàn)無紙化信息傳遞并減少停工待料時間。更進一步，當原材料、零部件和裝配件通過生產(chǎn)線時，可以進行實時控制、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試崗位來檢測的。在生產(chǎn)結(jié)束時或產(chǎn)品驗收前必須能用該工件所有先前收集到的數(shù)據(jù)明確地表達其質(zhì)量。利用RFID電子標簽可以很方便地做到這一點，因為在整個生產(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現(xiàn)，而條形碼技術(shù)有其優(yōu)點，也有其明顯的缺點，如易被污染、易被折損、掃描距離近等，批量識讀效率不高，無法滿足快速高效的需求。利用RFID電子標簽、條形碼、傳感器采集生產(chǎn)線現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，把讀到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)（有線或無線）傳給上位設(shè)備（控制器或計算機）然而要管理松散的傳感器就需要一種全新的、可以自動發(fā)現(xiàn)并組織網(wǎng)絡(luò)的管理機制。采用的方法是部署RFID讀寫器，同時建立讀寫器網(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標簽，配合連成網(wǎng)絡(luò)的RFID讀寫器，每一次識別就意味著對物品的一次追蹤。

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

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)訂單進行投產(chǎn)，并且每單型號都有差異，因此自動化的物料流跟蹤是順利生產(chǎn)的重要前提條件。對于每道生產(chǎn)工序，必須要對產(chǎn)品型號進行明確識別，以避免物料配置出差錯。在每個加工崗位上對電子標簽中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行修改，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流可以在各個加工崗位之間建立起一個共享的信息平臺，它減輕了控制系統(tǒng)的負擔。特別是在生產(chǎn)及加工過程變得越來越快的背景下，信息隨產(chǎn)品傳遞并且能夠及時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)線控制室計算機上，將分散于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)集中起來存儲到數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)過進一步加工處理，將標簽與產(chǎn)品信息進行綁定，實現(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)場操作指導、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時上傳等。

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)，即對每條生產(chǎn)線采用分散控制，而對企業(yè)總體生產(chǎn)管理則進行集中管理，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)有機集成起來。

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

作為企業(yè)級應(yīng)用，系統(tǒng)包括RFID應(yīng)用服務(wù)業(yè)計劃，可以控制物料行徑、優(yōu)先級調(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等信對標簽的識讀，實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)信息（包括裝配信息系統(tǒng)的運行;數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)條形碼、RFID數(shù)息和質(zhì)量檢驗信息）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，同時在每個工位的屏幕上實時與RFID讀寫器、傳感器的連接;生產(chǎn)線監(jiān)控設(shè)備動態(tài)顯示裝配線上的產(chǎn)品信息、選裝、零部件配置負責存儲和管理生產(chǎn)過程中各種時態(tài)數(shù)據(jù)。電子等信息，現(xiàn)場操作人員不僅可以直觀地了解當前該標簽關(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，還可以實時地向物料部門發(fā)布過程的進行，可隨時更新電子標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)。在數(shù)需求信息，以便所需配件及時送到所需工位。據(jù)庫系統(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)計分析該模塊主要為企業(yè)管理人員提供及時的生產(chǎn)提供強大的支持手段。線工作狀況，采用圖表、直方圖或餅圖等方式進行

5 實現(xiàn)的系統(tǒng)功能

根據(jù)對系統(tǒng)總體設(shè)計的要求，整個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)，并對各子系統(tǒng)公用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行維護，如工序（位）、工人、車間等信息，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是進行上線設(shè)置和運行調(diào)度的功能基礎(chǔ)。

b.生產(chǎn)作業(yè)管理。

該模塊滾動接受主生產(chǎn)計劃，自動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工位的操作信息，如裝配的具體時間、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。

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

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)導等需及時了解生產(chǎn)進度情況的人員。它主要包括訂單執(zhí)行情況的實時監(jiān)控、工序生產(chǎn)的實時監(jiān)控、工位（臺）生產(chǎn)的實時檢測。這些實時監(jiān)測功能為用戶提供了整體或局部的生產(chǎn)執(zhí)行信息，以便用戶及時根據(jù)實際情況調(diào)整生產(chǎn)計劃。

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

中國已成為全球最大的制造中心，中國制造業(yè)將成為全球最大的RFID應(yīng)用市場。可以認為，RFID在中國的推廣與中國制造業(yè)的中心地位密切相關(guān)。為提高中國制造業(yè)信息化水平，以信息化帶動工業(yè)化，在企業(yè)原材料供貨、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)過程控制、精益制造等方面，使用RFID技術(shù)可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集可視化、準時化以及業(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)與自動化系統(tǒng)、企業(yè)信息系統(tǒng)無縫集成，構(gòu)建面向供應(yīng)鏈的RFID架構(gòu)體系，從而實現(xiàn)供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品信息共享。

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