彭銳波 賴穎昕 譚永明

(1.東莞太平洋計(jì)算機(jī)科技有限公司，廣東東莞 523000;2.東莞理工學(xué)院 電子工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

隨著我國國民收入的不斷提高，服裝消費(fèi)將不僅僅為了滿足最基本的穿著需求，將向更高的多樣化、個(gè)性化需求邁進(jìn)，特別是千百萬人跨入中產(chǎn)階級后，對反映個(gè)性特色和品位的服飾需求越來越迫切，成就以廣東、江蘇、浙江、福建等省為聚集地的服裝生產(chǎn)企業(yè)。

國內(nèi)服裝市場越做越大，市場細(xì)分越來越小，傳統(tǒng)服裝生產(chǎn)企業(yè)管理方式落后，2009年的金融危機(jī)洗禮過后，廣東、江蘇、浙江、福建等省為首的服裝企業(yè)接連倒閉，可能是因?yàn)槠渖a(chǎn)管理方式過于落后，所以近年越來越多的企業(yè)需要新的技術(shù)來提高工廠的生產(chǎn)管理水平。

1 ID卡技術(shù)簡介

ID卡全稱為身份識別卡 (Identification Card)，是一種不可寫入的感應(yīng)卡，含固定的編號，主要有臺灣SYRIS的EM格式、美國HIDMOTOROLA等各類ID卡。

ID卡系統(tǒng)由卡、讀卡器和后臺控制器組成。工作過程如下:1)讀卡器將載波信號經(jīng)天線向外發(fā)送，載波頻率為125 kHz;2)ID卡進(jìn)入讀卡器的工作區(qū)域后，由卡中電感線圈和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號，卡中芯片的射頻接口模塊由此信號產(chǎn)生出電源電壓、復(fù)位信號及系統(tǒng)時(shí)鐘，使芯片“激活”;3)芯片讀取控制模塊將存儲器中的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)相編碼后調(diào)制在載波上，經(jīng)卡內(nèi)天線回送給讀卡器;4)讀卡器對接收到的卡回送信號進(jìn)行解調(diào)、解碼后送至后臺計(jì)算機(jī);5)后臺計(jì)算機(jī)根據(jù)卡號的合法性，針對不同應(yīng)用做出相應(yīng)的處理和控制［1］。

2 ID卡技術(shù)在服裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用

從服裝制造行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程來看，服裝的信息化管理流程主要分為以下四個(gè)部分 (如圖1所示)。

上述四個(gè)流程經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的演變，已逐漸開始普及自動化階段，前幾個(gè)階段因?yàn)樾实拖?，浪費(fèi)人力，而且不能實(shí)時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)情況更新，不可以避免的要被歷史淘汰。因此，利用RFID技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)自動化管理，將是以后服裝行業(yè)信息管理的主流。而在RFID技術(shù)中，ID卡技術(shù)最為成熟，其使用也最為廣泛，而且價(jià)格低廉，非常適合應(yīng)用于對成本非常敏感的服裝制造企業(yè)。

通常服裝生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)流程是將服裝從裁床到尾部包裝出成品分成以下幾個(gè)工序，包括排料、拉布、裁剪、中燙、縫制、打扣眼、大燙、剪線、訂扣、查貨、掛吊牌、包裝、裝箱等。生產(chǎn)線上的每一位工人負(fù)責(zé)其中一個(gè)或多個(gè)工序的工作。

圖1 服裝信息化管理流程的發(fā)展

基于ID卡技術(shù)的服裝生產(chǎn)線管理系統(tǒng)為每扎物料綁定一張工序ID卡和為每個(gè)工人綁定一張員工ID卡，通過實(shí)時(shí)采集每個(gè)工序的工序ID卡的數(shù)據(jù)和工人的員工ID卡的數(shù)據(jù)，并上傳到PC服務(wù)器做相應(yīng)的處理、控制和記錄，管理者從系統(tǒng)平臺獲取實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可隨時(shí)隨地了解關(guān)于生產(chǎn)進(jìn)度、員工表現(xiàn)、工位狀態(tài)、在制品數(shù)量等各方面的綜合信息。同時(shí)ID卡為管理人員、公司高層和車間一線工人建立了一個(gè)連接渠道，每個(gè)工人的生產(chǎn)進(jìn)度可以直接反饋到管理者面前，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工人計(jì)件工資，評估工人表現(xiàn)，不同角度的多種分析數(shù)據(jù)，以便管理者客觀決策和深層有意義的數(shù)據(jù)挖掘，從而提高制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理決策能力［2］。該系統(tǒng)的工作示意圖如圖2所示。

圖2 基于ID卡技術(shù)的服裝生產(chǎn)線管理方案

在此架構(gòu)下的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)由以下幾部分組成:工序ID卡、員工ID卡、工位閱讀器、ID卡發(fā)卡器、嵌入式數(shù)據(jù)服務(wù)器、PC服務(wù)器。其中工位閱讀器主要是負(fù)責(zé)采集工序ID卡和員工ID卡的信息并上傳給數(shù)據(jù)服務(wù)器，并可以將后臺電腦服務(wù)的指示數(shù)據(jù)顯示出來，其內(nèi)部架構(gòu)如圖3所示。

圖3 位閱讀方案

工位閱讀器由于要同時(shí)采集工序ID卡和員工ID卡的信息，使用普通的ID卡讀頭方案即會發(fā)生如圖4所示的沖突問題，兩張ID卡同時(shí)工作，它們的射頻信號會互相干擾。

圖4 雙ID卡互相干擾

所以該工位閱讀器使用單核雙ID卡讀頭技術(shù)，該技術(shù)只用一個(gè)MCU便完成了雙ID卡讀頭的功能，兩個(gè)電磁線圈剛好分別放在兩張卡的下面，兩個(gè)讀頭不是同時(shí)工作，而是交替工作。處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)候的讀頭不會發(fā)電磁波，ID卡得不到電磁波的能量而處于休眠狀態(tài)，只有工作狀態(tài)中的讀頭對應(yīng)的卡被電磁波激活而發(fā)射本身數(shù)據(jù)。因此在讀頭交替工作的模式下，在任意時(shí)刻只有1張卡處于工作狀態(tài)，從而解決了雙卡互相干擾的問題［3－4］。

工位閱讀器采用了通過RS485通信方式連接數(shù)據(jù)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不采用閱讀器自帶TCP/IP通信功能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞剑@樣能大大節(jié)省閱讀器的成本，同時(shí)亦大大減少PC服務(wù)器的使用數(shù)量，因?yàn)橐慌_PC服務(wù)器只能管理30個(gè)閱讀器。使該生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有更高的性價(jià)比。而且工位閱讀器使用集中供電方式，閱讀器的電源由數(shù)據(jù)服務(wù)器提供，無需為閱讀器添加獨(dú)立電源適配器，這極大地方便了系統(tǒng)在服裝生產(chǎn)線上的安裝和實(shí)施。因?yàn)楣の婚喿x器一般是在已經(jīng)建成投產(chǎn)的工廠進(jìn)行加裝，如果使用通用的方式，每個(gè)閱讀器都配置1個(gè)12 V電源，那么在工廠現(xiàn)場將需要很多的220 V電源插頭，這對于已經(jīng)運(yùn)作的工廠來說是很不現(xiàn)實(shí)的。采用RS485通信方式和集中供電方式使整個(gè)基于ID卡技術(shù)在服裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用方案成本得到了很大的下降。

該方案中的另一個(gè)主要設(shè)備是數(shù)據(jù)服務(wù)器，它的主要作用是管理32臺工位閱讀器，對工位閱讀器發(fā)過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理篩選再上傳至后臺電腦服務(wù)器，這樣就大大的減輕了后臺電腦服務(wù)臺的工作量，同時(shí)將后臺電腦服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至任意一臺工位閱讀器上。另外，數(shù)據(jù)服務(wù)器可以為每一臺工位閱讀器供電，即集中供電的模式。數(shù)據(jù)服務(wù)器的方案原理如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)服務(wù)器方案圖

在一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器中使用了32個(gè)485芯片的基礎(chǔ)上，使用FPGA對32個(gè)485芯片進(jìn)來的工位閱讀器數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，編寫Verilog代碼進(jìn)行32路串口數(shù)據(jù)解碼，并且做了數(shù)據(jù)緩存，使得485通信數(shù)據(jù)不沖突、不丟失、不溢出。按照先進(jìn)先出原則由FPGA將串口數(shù)據(jù)發(fā)出到ARM主控芯片，ARM主控芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理和篩選再通過TCP/IP模塊將數(shù)據(jù)上傳至后臺電腦服務(wù)器，同理亦將電腦服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至任意一臺工位閱讀器上。

3 結(jié)語

通過以上分析，將ID卡技術(shù)應(yīng)用到服裝生產(chǎn)線上，能幫助生產(chǎn)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理的精細(xì)化、實(shí)時(shí)化、可視化、個(gè)性化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和瓶頸加以調(diào)整，有利于生產(chǎn)從“少樣多量”轉(zhuǎn)為“少量多樣”，幫助生產(chǎn)制造企業(yè)升級轉(zhuǎn)型，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約大量的人力和物力。員工工作量和收入能及時(shí)查詢，減少勞資糾紛，和諧勞資關(guān)系。ID卡可以循環(huán)使用，而條碼是一次性使用。這樣便節(jié)約了資源，減少不必要的浪費(fèi)，具有環(huán)保作用。因此本系統(tǒng)具有非常高的社會效益。目前，該系統(tǒng)已被東莞市泰富服裝有限公司采用，使用效果良好。具體應(yīng)用情況如圖6所示。

該生產(chǎn)管理系統(tǒng)一般是在已經(jīng)建成投產(chǎn)的工廠進(jìn)行加裝，盡管是集中供電方式，但現(xiàn)場布線比較麻煩，如果能使用無線通訊方式，可以解決布線問題，但無線通訊技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)在于物品、墻壁對無線電波的阻擋和衰減，及500個(gè)甚至更多的閱讀器在一起使用時(shí)，互相之間的干擾和通訊協(xié)調(diào)等問題仍需要進(jìn)一步研究解決。

圖6 ID卡技術(shù)在服裝生產(chǎn)線的應(yīng)用案例

［1］游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術(shù)(RFID)理論與應(yīng)用［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［2］Klaus Finkenzeller.射頻識別(RFID)技術(shù)－無線電感應(yīng)的應(yīng)答器和非接觸IC卡的原理與用［M］.陳大才，譯.王卓人，審譯.北京:電子工業(yè)出版社，2001.

［3］王愛英.智能卡技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，1996.

［4］Hendry M.智能卡安全與應(yīng)用［M］.楊義先，李志江，鈕新忻，等譯.北京:人民郵電出版社，2002.