基于UHF 超高頻RFID技術的生產線管理系統

2023-07-27 21:45
1.項目背景
制造企業已意識到這些問題的存在,并嘗試使用新興技術去解決這些問題。目前,部分生產型企業采用條碼識別的方式來提高數據錄入的準確性,但條碼識別還是存在技術上的瓶頸:
1.工人的效率不同,容易引起小組的分工不均勻;
2.生產異常、生產線瓶頸問題無法實時發現;
3.勞動效率低下,實際工作時間利用率不高;

4.條碼標簽一旦印刷不清晰、有折疊的痕跡等問題時,條碼槍便很難識別;

5.無法實時追蹤,管理層難以根據工作狀態進行工作安排,如果工作過程某個工序出現問題,要排除的話也必須等到下一天;
6.條碼數據采集需要專門安排人員隊伍進行操作,勞動成本開銷大;
在傳統的制造企業中,日常管理更多的是集中在產品管理、質量管理、倉庫管理、移動資產管理、現場人員管理、車隊管理等等。而生產線信息的采集通常是采用人工采集、手工輸入的方式。這種人工采集、手工輸入的方式準確性遠遠不足,存在較大的錯誤率。且手工輸入只能定時進行,導致生產計劃按周計劃、月計劃提交,不能精確到日。系統中生產數據無法實時更新,滯后情況嚴重,不利于生產流的順利進行,制約了產能的進一步提高。同時制造企業大部分職能部門大多使用紙和筆的初級記錄方式,這使得制造企業的大部分職能部門面對著大量的數據錯誤,降低了企業整體的生產力。
因此,以條碼識別為代表的生產線管理系統已經越來越不能滿足企業對高效、精益化生產管理的要求,企業在深化現代管理理念的同時,構建更先進技術的生產線管理系統具有重要的意義。
2.項目定義
   
RFID無線射頻識別技術是既條碼之后又一引起自動識別領域變革的新興高科技技術,其利用無線電磁波的穿透性,遠距離傳輸和高速數據交換的特性,通過特定的協議,來實現對標識物品信息自動識別的技術。在生產制造行業中,相對目前被廣泛使用的條碼技術而言,UHF 超高頻RFID技術具有本質上的優勢:可無線遠距離讀寫,可穿透性讀寫,可在高速移動的狀態下讀寫, 存儲更多的數據,可在惡劣的環境下使用等等。因此,RFID技術不只是條碼技術的簡單替換,它在生產制造業中的應用將改變企業的生產經營方式。
構建基于UHF 超高頻RFID技術的生產線管理系統,是以計算機網絡為基礎,以RFID為核心,建設符合企業生產管理要求,以解決企業現存問題為目標,從生產線半成品下線、倉庫轉存和暫存、再上線生產等全流程進行自動實時數據采集,對貨物批次箱號進行跟蹤管理的綜合管理系統。
 
電子標簽作為數據載體,能起到標識識別、物品跟蹤、信息采集的作用。電子標簽、讀寫器、天線和應用軟件構成的RFID系統直接與相應的管理信息系統相連。每一件物品都可以被準確的跟蹤,這種全面的信息管理系統能為客戶帶來諸多的利益,包括實時數據采集和追蹤管理,因此,RFID技術應用于生產線之間的貨物轉換跟蹤管理,可以有效防止出錯,實現生產線物流管理智能化,大幅提高企業的產線管理水平。
3.系統設計
 
基于RFID技術的生產線管理系統,在生產線、轉存和暫存倉庫應用先進的RFID無線射頻識別技術,使用可重復使用的射頻電子標簽,每個標簽都有唯   一ID號,以及可讀寫數據區,將產品信息寫入RFID電子標簽中,在生產線下線工位及倉庫出入口安裝讀寫器,通過讀寫標簽信息自動寫入和采集各位置產品信息,并與其它的IT系統共享數據信息,信息同時顯示在顯示屏上,提示給生產線操作員,從而對半成品從下線到倉庫轉存、暫存、再上線生產進行全流程跟蹤管理,這樣可以保證生產線之間貨物批次箱號的對應,各條生產線能毫不出錯地完成生產任務,且記錄下生產過程中的重要信息,可為將來的質量信息追溯提供基礎數據服務。
3.1建設目標
 
制造生產線企業引入RFID,把RFID和現有的IT系統相結合,建立生產線實時管理體制,更優化、更合理利用資源,提高產能、提高資產利用率以及更高層次的質量控制和各種在線測量為企業創造更大的效益。
RFID提供不斷更新的實時數據流。與制造執行系統互補,RFID提供的信息可用來保證正確使用勞動力、機器、工具和部件,從而實現無紙化生產和減少停機時間。更進一步地,當材料、零部件和裝配件通過生產線時,可以實時進行控制、修改甚至重組生產過程,以保證可靠性和高質量。 所有數據均通過無線方式被客戶端電腦高速采集。
 
有了實時數據流作為基礎,ERP等管理系統可對這些大量的數據進行挖掘,對生產進度、過程進行實時的有效的監管,找出生產瓶頸、解決生產問題,部署更高層次的質量控制和各種在線測量。
RFID可提供最精確的工序所需工時計算結果。ERP軟件可以通過RFID對每個工人每個工序、工時進行準確的評估,計算出每條生產線實際生產能力,企業管理人員可使用這些數據對企業業務能力作出更準確的分析。
完成數據的挖掘、分析,企業管理人員掌握車間生產能力、即時解決生產瓶頸、實時監管生產進度、通過質量監控改進生產工藝,RFID都為企業實現平衡生產線提供基礎,與企業ERP、SCM、MCS等主流管理系統結合,讓企業內每一個員工都發揮出最大能效。
3.2系統網絡圖
 
本系統網絡圖如下:

   

RFID生產線管理,RFID讀寫器,RFID門禁,RFID倉儲管理

系統主要從發卡到工位管理、倉庫管理來實現對整個生產線的智能化管理。
3.3系統流程
3.3.1 發卡管理
   
根據生產訂單安排投產計劃,包括生產訂單導入、訂單統計和狀況信息拋轉、生產任務分解,任務自動指派等,根據投產計劃制作、發放電子標簽,將電子標簽與需要管理的貨物進行綁定,并通過ERP共享接口獲取產品相關信息,將信息寫入電子標簽中,如批次、箱號等,在生產管理系統中建立產品檔案,全自動跟蹤貨物生產線轉換流程。
3.3.2工位管理
   

在每個工位署RFID讀寫器和天線,當安裝有RFID標簽的貨物進入RFID工作點時,讀(寫)裝置即讀取產品上電子標簽內存儲的數據信息;讀(寫)裝置讀取的電子數據信息直接傳輸給物流控制管理信息系統,管理系統再根據產品生產信息,列出貨物的包號、批次信息,顯示在顯示屏上,提示生產工人進行正確的操作。

RFID工位管理,RFID生產管理,RFID讀寫器

   
3.3.3倉庫管理
   

貨物在生產線上經過加工后,需從生產線送到轉存倉庫中,在轉存倉庫安裝RFID通道式讀取設備,即可實現轉存到倉庫中貨物信息的自動采集和實時后臺數據更新。貨物從倉庫出庫,也是以同樣的方式實現自動和批量出庫,實現對貨物的實時和高效管理。

RFID貨物,RFID生產線,RFID倉儲管理

   
4.系統收益
 
基于RFID技術生產線管理系統的建成,可為企業帶來如下收益:
1.生產數據能夠準確、實時的采集;   
生產數據的實時反饋是保證生產運營暢通的基礎。系統在生產車間采集實時生產數據是RFID設備實時自動采集,RFID讀寫器通過讀出貨物RFID電子標簽中所帶有的特定信息實時的反饋到系統中,服務器并每5秒鐘更新一次數據。通過這種操作方式系統能夠提供實時的生產數據進行采集和數據分析。   
2. 生產力在原有的基礎上實現提升   
生產力是生產管理的關注熱點同時也是管理難點,如果提升了生產力就意味著企業的產量提高、利潤可以增加。生產車間實時生產數據反饋到系統,通過系統監控可以實時的發現阻礙生產流水線暢通的原因所在,及時的發現生產瓶頸所在。系統是通過實時數據歸集對每個車間、每個組、每個工位的生產情況進行實時的監控,從而可以發現任何生產環節出現的非正常狀態,并及時解決阻礙生產流水的瓶頸。從整體上保障了流水線的暢通,提高了生產力。     
3. 訂單進度實時跟蹤,保障及時交貨     
訂單如果不能及時交貨意味著公司不但不能盈利反而導致虧損,同時也影響力公司的信譽度。對公司將來的發展受到很大的影響和阻礙。特別是出口企業對于訂單的及時交付顯得更為重要。系統是根據客戶訂單入手,對待生產產品從開始生產到結束生產整個生產流程的實時進度跟蹤。實時跟蹤訂單在生產線的進度,從而精確的掌握每個訂單的生產進度,達到及時交貨的目的。