賽輪金宇股份有限公司 高建剛 徐國(guó)峰 楊同圍

基于RFID技術(shù)提出了一種新穎的口型板管理方案。介紹了輪胎行業(yè)中現(xiàn)有的口型板管理方案及其缺陷，并結(jié)合RFID技術(shù)，從系統(tǒng)、功能、優(yōu)勢(shì)等方面詳細(xì)描述了新型管理方案的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合在山東金宇實(shí)業(yè)股份有限公司實(shí)地運(yùn)行案例，說(shuō)明了方案的有效性。

一、引言

輪胎行業(yè)中，口型板的管理是十分重要的，使用正確、合適的口型板能夠保證生產(chǎn)出合格的輪胎產(chǎn)品。由于輪胎規(guī)格較多、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同等原因，口型板的數(shù)量往往十分龐大，為了防止口型板的錯(cuò)誤使用，必須對(duì)口型板進(jìn)行信息管理，通過(guò)編制口型板編碼來(lái)唯一識(shí)別口型板的功能、用途和生產(chǎn)情況等信息。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，口型板的使用環(huán)境多為高溫、高壓，且不可避免地發(fā)生口型板的磨損、銹蝕，這使得目前口型板的管理方式通常都是采用鋼印號(hào)或者條碼的方式進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)、校驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、容易出錯(cuò)。為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本文提出了一種新型的口型板管理方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的識(shí)別和信息化管理，從而提高口型板管理效率，降低口型板誤使用率，減少?gòu)U料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

二、行業(yè)管理方案現(xiàn)狀

輪胎行業(yè)中，傳統(tǒng)的口型板管理由于材質(zhì)和使用環(huán)境的原因，通常都是采用在口型板上粘貼條形碼，或者刻印鋼印號(hào)等方式進(jìn)行管理。

第一種方案是在口型板上粘貼條形碼。這種方法將口型板的編碼信息生成一維或二維條形碼，打印在不干膠貼紙上，粘貼于口型板表面較為光滑的位置。采用條碼槍的光學(xué)照射來(lái)掃描讀取條形碼上的模具信息。然而，生產(chǎn)過(guò)程中使用的口型板模具為金屬材質(zhì)，且工作溫度較高，紙質(zhì)條碼粘貼上老化迅速，極易卷曲、脫落；同時(shí)，條形碼貼紙如遇模具表面較為粗糙，難以粘貼牢固，易脫落；即便能夠牢固粘貼，由于鋼制載體使用和運(yùn)輸過(guò)程中，因碰撞、物料接觸、潮濕等因素，條形碼極易發(fā)生污損、缺損，導(dǎo)致條形碼標(biāo)示不清、無(wú)法識(shí)別。種種因素使得依靠光學(xué)圖像解析的條碼的辨識(shí)率急劇降低。此外，口型板的信息時(shí)有變更，需重新制作條形碼貼紙，以更換原有的條形碼貼紙，被替換下來(lái)的條形碼貼紙丟棄報(bào)廢，對(duì)于資源上形成很大浪費(fèi)。

第二種方案是在口型板上刻印編碼，也是目前使用最多、最廣泛的方案。這種方法是直接將模具的編碼信息通過(guò)鋼碼直接刻在高溫金屬模具表面。采用人工肉眼識(shí)別的方式讀取鋼印編碼，進(jìn)而獲取模具信息，也因此耗費(fèi)大量時(shí)間和人力成本。且鋼印編碼極易發(fā)生銹蝕、磨損，使得字碼的分辨率不佳，識(shí)別率差。同樣，口型板的信息變更時(shí)，需打磨掉舊的鋼印號(hào)，重新刻上新的鋼印號(hào)，也會(huì)占用大量人力資源；打磨過(guò)程會(huì)使模具尺寸上發(fā)生變化，可能因此導(dǎo)致其生產(chǎn)出的物料不良。

顯然，這兩種管理方式與當(dāng)今整個(gè)輪胎行業(yè)精細(xì)化、信息化的發(fā)展趨勢(shì)是格格不入的。

三、基于RFID的口型板管理方案設(shè)計(jì)

1.技術(shù)背景

射頻識(shí)別（RFID）作為一種無(wú)線通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。無(wú)線電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成無(wú)線電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。標(biāo)簽中的EPC（電子產(chǎn)品代碼）區(qū)域具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，在其中存儲(chǔ)字母、數(shù)字等字符可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽載體的身份標(biāo)識(shí)，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。

2.方案目的

本文提出的新型口型板管理解決方案基于RFID技術(shù)，以口型板的生產(chǎn)計(jì)劃驗(yàn)證、庫(kù)存管理和功能管理為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)口型板綜合管理，借此實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤、庫(kù)存快速查找以及貨賬統(tǒng)一。在現(xiàn)有MES平臺(tái)開(kāi)放數(shù)據(jù)接口的配合下，開(kāi)發(fā)出相匹配的生產(chǎn)計(jì)劃防誤模塊、暫存庫(kù)管理模塊及基礎(chǔ)信息模塊等相應(yīng)業(yè)務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

（1）所有口型板均裝配RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽身份與口型板規(guī)格型號(hào)、功能及編號(hào)關(guān)聯(lián)綁定，實(shí)現(xiàn)口型板與RFID標(biāo)簽的雙向唯一標(biāo)識(shí)。

（2）在口型板的驗(yàn)證使用位置安裝RFID讀取設(shè)備，生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)或執(zhí)行完成后，系統(tǒng)自動(dòng)判定應(yīng)使用的口型板規(guī)格型號(hào)，工人裝載口型板時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)使用防誤。

（3）在口型板模具暫存庫(kù)增設(shè)RFID讀取設(shè)備，工控平板，實(shí)現(xiàn)顯示、記錄口型板存放位置、便捷存放、快速查找等庫(kù)存管理功能。

（4）配合MES系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)和接口開(kāi)放以及實(shí)現(xiàn)多種顯示、報(bào)表和報(bào)警功能。

3.方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及實(shí)際測(cè)試和試驗(yàn)，RFID識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)上可以分為以下三個(gè)部分。

（1）口型板的身份識(shí)別：使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的特殊尺寸耐高溫抗金屬RFID標(biāo)簽（以下稱耐高溫RFID標(biāo)簽），通過(guò)一定方式（包括但不限于開(kāi)槽、打螺孔），使用耐高溫膠料將其封裝、固定在口型板的外表面，作為唯一識(shí)別碼?？谛桶迳习惭b的耐高溫RFID標(biāo)簽數(shù)量可依據(jù)口型板的尺寸及使用情況，選擇安裝一支或多支。該耐高溫RFID標(biāo)簽與所在的口型板規(guī)格和編號(hào)唯一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識(shí)。

（2）數(shù)據(jù)采集硬件：使用遠(yuǎn)距離RFID物聯(lián)終端實(shí)現(xiàn)口型板防誤的數(shù)據(jù)采集；采用工控平板電腦和RFID物聯(lián)終端進(jìn)行庫(kù)存區(qū)數(shù)據(jù)采集。

（3）服務(wù)、展示及接口：采用開(kāi)放接口，通過(guò)現(xiàn)有MES系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，使信息化口型板管理系統(tǒng)運(yùn)行在現(xiàn)有MES服務(wù)器中，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)集成展示、查詢操作界面。

圖1 口型板RFID管理系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

4.方案功能設(shè)計(jì)

在RFID識(shí)別系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，通過(guò)與服務(wù)器、工控機(jī)的軟件結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤、庫(kù)存管理、庫(kù)存統(tǒng)計(jì)、口型板查找等功能。

口型板使用防誤：口型板使用設(shè)備使用一臺(tái)RFID物聯(lián)終端，放置在口型板安裝位置旁，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)應(yīng)的口型板規(guī)格，在口型板安裝時(shí)進(jìn)行掃描驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)/不通過(guò)給予明確提示，實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤。驗(yàn)證通過(guò)后準(zhǔn)許使用，并記錄口型板使用信息。

庫(kù)存管理：使用RFID物聯(lián)終端進(jìn)行庫(kù)存管理中的入庫(kù)、出庫(kù)業(yè)務(wù)。入庫(kù)時(shí)指定唯一的庫(kù)存位置存放口型板（RFID標(biāo)簽），上傳服務(wù)器記錄；出庫(kù)時(shí)通過(guò)計(jì)劃或庫(kù)存查詢口型板存放位置，快速查找，掃描確認(rèn)后，進(jìn)入待使用或待維修狀態(tài)。

口型板查找：系統(tǒng)通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃、口型板投入掃描、入庫(kù)掃描、出庫(kù)掃描，明確統(tǒng)計(jì)到每個(gè)口型板當(dāng)前狀態(tài)、目前所處工作段或在暫存庫(kù)中所在位置。從而為查找、盤(pán)點(diǎn)、使用口型板提供明確指向。

圖2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)框圖

口型板信息報(bào)表：綜合各個(gè)功能模塊結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃，輸出口型板規(guī)格統(tǒng)計(jì)報(bào)表、口型板庫(kù)存統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。為口型板計(jì)劃性更新、維修等提供依據(jù)。

5.方案優(yōu)勢(shì)

這種管理方案通過(guò)采用RFID這種新的技術(shù)媒介，解決了輪胎行業(yè)中口型板管理難于信息化的問(wèn)題，提供了一整套信息化的實(shí)用解決方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的識(shí)別和信息化管理，從而提高口型板模具管理效率，降低口型板誤使用率，減少?gòu)U料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

通過(guò)這種管理方法，能夠使口型板的身份信息固化在RFID標(biāo)簽內(nèi)，并始終跟隨口型板，不易發(fā)生脫落。同時(shí)，口型板信息的獲取采用RFID讀寫(xiě)器，二者之間無(wú)需建立機(jī)械或者光學(xué)接觸，即便RFID芯片位置處的耐高溫膠料表面發(fā)生污損，或有遮擋等情況，仍不影響信息編碼的采集。

RFID電子標(biāo)簽使用壽命較長(zhǎng)，讀寫(xiě)次數(shù)可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)次，同時(shí)，其內(nèi)的信息編碼可重新寫(xiě)入，即便口型板的功能等發(fā)生變化，也無(wú)需二次更換已經(jīng)植入到口型板中的RFID電子標(biāo)簽，節(jié)約成本。

四、方案實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

圖6為應(yīng)用本方案管理后的口型板存放庫(kù)，經(jīng)過(guò)測(cè)試記錄，方案上線6個(gè)月中，未發(fā)生一起口型板錯(cuò)誤使用造成廢料的情況。事實(shí)證明，將RFID技術(shù)應(yīng)用于輪胎行業(yè)口型板管理是非常有效的方式。

為說(shuō)明方案的實(shí)用性和高效性，本文以金宇實(shí)業(yè)為例展示成果。金宇實(shí)業(yè)僅一期半鋼車(chē)間存有口型板數(shù)量已超過(guò)5000塊，在本方案上線前，口型板存放庫(kù)中各口型板位置較為混亂，擺放不規(guī)整，如圖3所示。

為實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽與所在的口型板規(guī)格和編號(hào)唯一對(duì)應(yīng)，選擇口型板的不易受到碰撞、敲擊的部位，將耐高溫抗金屬RFID標(biāo)簽使用耐高溫膠料封裝、固定在模具的外表面。植入好的口型板如圖4所示。

圖3 改善前的口型板存放庫(kù)

圖4 已植入RFID標(biāo)簽的口型板

系統(tǒng)軟件界面如圖5所示，采用Visual Studio軟件編寫(xiě)，采用Webservice接口方式與數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)互通。

圖5 系統(tǒng)軟件主界面

圖6 應(yīng)用本方案管理后的口型板存放庫(kù)

五、結(jié)語(yǔ)

本文主要是針對(duì)解決輪胎行業(yè)中口型板的系統(tǒng)化、信息化管理問(wèn)題，提出了基于RFID技術(shù)的新型管理方案。這種方案可以實(shí)現(xiàn)高溫等惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、讀取，對(duì)輪胎行業(yè)中口型板信息化管理具有重大意義。