毛金城　陳凱　陳緒兵　王瑜輝　方雄利

摘 要： 將RFID技術(shù)引入到模具電極的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)RFID讀寫(xiě)器從電極備料、電極加工、電極檢測(cè)、電極使用四個(gè)模塊完成對(duì)電極數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。系統(tǒng)對(duì)接口的集成，實(shí)現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)與各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)集成，提出基于射頻識(shí)別技術(shù)的模具電極生產(chǎn)模式，構(gòu)建了該模式下的制造執(zhí)行系統(tǒng)，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。根據(jù)該系統(tǒng)在東莞某制造公司中的應(yīng)用情況表明，該系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)制造的信息化程度和生產(chǎn)效率，并對(duì)模具電極進(jìn)行了智能化管理，有效地改善了企業(yè)質(zhì)量管理狀況。

關(guān)鍵詞： 射頻識(shí)別技術(shù)； 模具電極； 制造執(zhí)行系統(tǒng)； 電子編碼

中圖分類(lèi)號(hào)： TN103?34； TN805 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）10?0065?03

Abstract： The RFID technology was applied to mold electrode production. The real?time acquisition of the electrode data is achieved by RFID reader in the aspects of electrode material stock， electrode machining， electrode detection and electrode application. Data and business integration between MES and each system data is fulfilled through system integration interface. The mold electrode manufacturing mode based on RFID technology is proposed to construct MES. The application result in a manufacturing company in Dongguan shows that the system can improve the informatization level， intelligent management level and efficiency of the mold electrode production， and enterprise quality control status effectively.

Keywords： RFID technology； mold electrode； MES； EPC

0 引 言

模具是現(xiàn)代制造業(yè)大批量生產(chǎn)中的一種重要工藝裝備，而電極是模具制造過(guò)程中不可缺少的加工工具。制造業(yè)信息化是當(dāng)代國(guó)際制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)[1]，模具制造企業(yè)也必須努力推進(jìn)模具制造業(yè)的信息化水平，對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高模具電極的生產(chǎn)及管理效率、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有著極為重要的意義[2]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IOT）及RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)的高速發(fā)展[3]，越來(lái)越多的模具制造企業(yè)將RFID技術(shù)應(yīng)用到模具電極的制造過(guò)程中。利用RFID技術(shù)的非接觸性、可重復(fù)使用、快速識(shí)別、讀取方便、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)等眾多優(yōu)點(diǎn)[4?6]，解決處理傳統(tǒng)模具制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中流動(dòng)量大、信息變換過(guò)程多、多場(chǎng)景信息交互的問(wèn)題。

制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）是位于企業(yè)上層生產(chǎn)計(jì)劃和底層工業(yè)控制（Process Control System，PCS）之間，面向車(chē)間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)[7]。MES作為企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統(tǒng)和供應(yīng)鏈管理（Supply Chain Management，SCM）系統(tǒng)的信息橋梁，調(diào)度底層過(guò)程控制系統(tǒng)（Process Control System，PCS）的樞紐，模具電極生產(chǎn)過(guò)程中起到了重要的作用，是一種先進(jìn)的車(chē)間管理技術(shù)[8]。而將RFID技術(shù)應(yīng)用到模具電極MES系統(tǒng)中，正好可以解決企業(yè)資源計(jì)劃和控制層存在的信息管理的斷層和信息反饋延遲的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)車(chē)間模具電極生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩?，使模具電極的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和生產(chǎn)周期大大縮短，提高了產(chǎn)品質(zhì)量[9]。

本文結(jié)合廣東省東莞市某模具電極生產(chǎn)企業(yè)的具體情況，從RFID應(yīng)用模型、模具電極MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程分析及模具電極MES系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)分析來(lái)進(jìn)行研究。

1 RFID應(yīng)用模型

本系統(tǒng)將RFID電子標(biāo)簽嵌入式地安裝在電極座的側(cè)面，如圖1所示，用來(lái)識(shí)別模具電極，每個(gè)電極都與電極座一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)工位上都有采用ISO15693標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的超高頻讀寫(xiě)器，對(duì)電極座進(jìn)行寫(xiě)入和讀取電極信息，與MES系統(tǒng)進(jìn)行交互。

本系統(tǒng)采用的RFID標(biāo)簽儲(chǔ)存區(qū)分為產(chǎn)品電子編碼（Electronic Product Code，EPC）存儲(chǔ)區(qū)、標(biāo)簽惟一識(shí)別號(hào)（Tag Identifier，TID）、用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和保留存儲(chǔ)區(qū)。EPC存儲(chǔ)區(qū)和用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)儲(chǔ)存的信息是本文自定義的。其中EPC存儲(chǔ)區(qū)可以快速讀取，一般用來(lái)存儲(chǔ)模具電極序號(hào)來(lái)進(jìn)行快速識(shí)別，而用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)容量大，用來(lái)存儲(chǔ)電極信息（電極編號(hào)、偏移量值等），RFID電子標(biāo)簽內(nèi)存分配表如表1所示。

在電極備料倉(cāng)庫(kù)，備料員收到備料清單后，將毛坯新料夾入電極座中，并安裝RFID電子標(biāo)簽，然后對(duì)電極一一綁定。再用RFID讀寫(xiě)器向標(biāo)簽中寫(xiě)入電極編號(hào)和毛壞z軸高度。

隨后進(jìn)入數(shù)控加工車(chē)間，讀寫(xiě)器自動(dòng)讀取模具電極的編號(hào)和毛坯z軸高度。在數(shù)據(jù)庫(kù)中下載電極的NC程序?qū)﹄姌O進(jìn)行加工。完成后，電極成品進(jìn)入檢測(cè)車(chē)間。

在電極檢測(cè)車(chē)間，對(duì)送檢測(cè)的電極成品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，合格的電極成品進(jìn)入偏移量測(cè)量工序，不合格的電極成品返回二次加工。電極x，y，z偏移量值寫(xiě)入電子標(biāo)簽并上傳到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)。

在電極使用車(chē)間，EDM機(jī)床自動(dòng)讀取電極x，y，z偏移量并合成放電程序，電火花加工完成后得到模具成品。電極回收時(shí)，倉(cāng)庫(kù)管理員通過(guò)RFID讀寫(xiě)器讀取電極編號(hào)并綁定相應(yīng)的存儲(chǔ)位置。通過(guò)系統(tǒng)可以查看電極的規(guī)格、存放位置、使用次數(shù)、狀態(tài)等信息。

2 基于RFID模具電極制造執(zhí)行系統(tǒng)總體架構(gòu)方案

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)通過(guò)RFID模塊對(duì)模具電極進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸，并向MES系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)利用服務(wù)器上的RFID軟件對(duì)各個(gè)工位上的RFID模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，各車(chē)間PC機(jī)都用網(wǎng)線(xiàn)通過(guò)交換機(jī)與服務(wù)器連接。倉(cāng)庫(kù)中配置有無(wú)線(xiàn)路由器，與另一交換機(jī)連接，倉(cāng)庫(kù)中的移動(dòng)端通過(guò)WiFi連接服務(wù)器?；赗FID模具電極制造執(zhí)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

2.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求，系統(tǒng)的主要模塊分為：工作站客戶(hù)端和Web后臺(tái)管理模塊。工作站客戶(hù)端主要包括電極的配料、CNC加工、QC檢測(cè)、EDM加工以及倉(cāng)庫(kù)管理等模塊。Web后臺(tái)管理系統(tǒng)則包括電極管理、電極座管理、生產(chǎn)狀況、報(bào)表查詢(xún)、倉(cāng)庫(kù)管理、用戶(hù)管理、日志記錄和系統(tǒng)設(shè)置8個(gè)模塊。這些功能模塊為企業(yè)提供了管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)主要功能模塊的劃分見(jiàn)圖5。

3 基于RFID模具電極制造執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)的混合體系進(jìn)行開(kāi)發(fā)，工作站客戶(hù)端模塊采用C/S架構(gòu)開(kāi)發(fā)，Web后臺(tái)管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)開(kāi)發(fā)，結(jié)合兩種架構(gòu)的特性，實(shí)現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能。其中C/S架構(gòu)采用Microsoft .NET 3.5 Framework開(kāi)發(fā)環(huán)境，C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)軟件的快速開(kāi)發(fā)，而B(niǎo)/S架構(gòu)則采用ASP.NET技術(shù)與JavaScript進(jìn)行Web開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用微軟的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)采用ADO.NET技術(shù)，安全有效地訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。工作站客戶(hù)端和Web后臺(tái)管理系統(tǒng)軟件主界面如圖7所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在對(duì)模具電極生產(chǎn)制造的研究分析的基礎(chǔ)上，將RFID技術(shù)運(yùn)用到電極的制造執(zhí)行系統(tǒng)中，提出一套基于RFID技術(shù)的模具電極制造執(zhí)行系統(tǒng)的解決方案。根據(jù)該系統(tǒng)在東莞某制造公司中的應(yīng)用情況表明，該系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)制造的信息化程度，提高生產(chǎn)效率，并對(duì)模具電極進(jìn)行了智能化管理，有效地改善了企業(yè)質(zhì)量的管理狀況。

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