曹善甫 李珺濤（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司，甘肅蘭州730060）

0 引言

在當今時代的機械加工制造行業(yè)，加工車間依舊運用人力采集、人力錄入等形式獲取與儲存生產(chǎn)線有關(guān)數(shù)據(jù)，這樣的方式主要有兩個不足，一是效率低下，車間規(guī)模大了手錄的工作量非常大，且手錄要占用工人大量的時間；二是手錄會出現(xiàn)一定的失誤。人工錄入只能在固定時間錄入，難以即時更新平臺中的生產(chǎn)信息，存在特別嚴重的滯后問題，妨礙生產(chǎn)流的順暢開展，不利于生產(chǎn)能力的提升。為此，企業(yè)發(fā)展面臨重大阻礙因素：生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息無法即時采集。

1 加工制造車間生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)狀

對于大多數(shù)制造行業(yè)的公司而言，車間的信息化工作開展很不理想，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息難以即時傳輸給公司的管理人員，導(dǎo)致企業(yè)決策缺乏合理性與時效性。制造行業(yè)的企業(yè)普遍存有下述問題：

（1）產(chǎn)品構(gòu)成繁雜，種類多。每類產(chǎn)品的架構(gòu)關(guān)系繁雜，皆由諸多零部件構(gòu)成。為了有效滿足市場需求，企業(yè)還需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品，不斷豐富產(chǎn)品類型。

（2）工藝路線繁雜富于變化，生產(chǎn)時間長。成品需歷經(jīng)零部件制造、安裝等諸多過程，許多零件需很多道工序才能夠制造完成，牽涉很多車間、外部合作單位。從原料購買、加工、安裝到從工廠運出，通常需幾十天乃至好幾個月，致使產(chǎn)品制造周期過長。

（3）生產(chǎn)過程繁雜。要保持正常生產(chǎn)，需原料、機械、工裝夾具、倉儲、實操工作者等諸多環(huán)節(jié)諸多人員的配合，涉及企業(yè)多個職能組織和供應(yīng)單位，制造流程繁雜。

該些問題導(dǎo)致管理工作者對制造周期的預(yù)計、管控能力減弱，難以應(yīng)對產(chǎn)品個性化需求增多、交貨時間短的當前市場發(fā)展形勢。

2 RFID的應(yīng)用研究

2.1 射頻識別技術(shù)RFID

RFID，中文意思是無線射頻識別，其是由芯片與耦合元件構(gòu)成的擁有唯一電子編碼的標簽。最基礎(chǔ)的程序通常包含發(fā)射接收天線、讀寫器、應(yīng)用程序、RFID 標簽等內(nèi)容[1]。把儲存有有關(guān)數(shù)據(jù)的芯片粘貼到待辨識物體的外表，依托讀取器獲取、更新信息，且在破解編碼后傳輸給電腦，讓其對信息進行處理。當前該技術(shù)已大量運用到高速公路收費、供應(yīng)鏈管控、身份辨識等多個方面。德國的企業(yè)BMW 把射頻識別系統(tǒng)RFID 標簽運用到汽車制造領(lǐng)域。Motorola企業(yè)將該技術(shù)運用在超凈車間中以對生產(chǎn)線的零件流動方向進行管控。RFID 已被有關(guān)專業(yè)人士確定為二十一世紀影響力最大的技術(shù)領(lǐng)域，該技術(shù)被譽為當前最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一[2]。

2.2 RFID應(yīng)用的四個方面研究

制造行業(yè)的信息系統(tǒng)MES 是依托信息管控的一個精準執(zhí)行程序，這必定需要對計劃與實行過程加以精準管控。為此需要有精準的信息作為基礎(chǔ)和保證，此便要求在制造過程中采集即時信息，搜集更全面的生產(chǎn)即時信息以確保方案與實行的同步，并第一時間對異常狀況加以科學(xué)處理。

生產(chǎn)車間生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息包含車間操作工作者、生產(chǎn)原料、生產(chǎn)機械、工票、工人服裝、加工程序等，牽涉到車間的諸多方面。制造現(xiàn)場的信息包含操作者、原料、機械、工票、車間加工環(huán)節(jié)等。在該方面，RFID技術(shù)可以迅速、精準地提供即時信息，運用信息采集器現(xiàn)場獲取制造環(huán)節(jié)的有關(guān)數(shù)據(jù)比在制造現(xiàn)場放置多臺計算機以人工的方式進行輸入更快捷、高效。

經(jīng)過在制造車間廣泛運用RFID技術(shù)，能夠把由RFID獲取的各類信息加以高效集成處理。該技術(shù)能夠和智能化的生產(chǎn)線結(jié)合，在生產(chǎn)管理的優(yōu)化方面，RFID技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在下述四點：

（1）在生產(chǎn)計劃調(diào)度方面，比如安裝、加工等機械的RFID能夠提供機械的運行時長、運行狀態(tài)、功能特點等，如此便能夠基于產(chǎn)品訂單對車間即時生產(chǎn)狀況加以監(jiān)督，且安排車間的具體生產(chǎn)計劃。

（2）物料和倉儲方面，運用RFID 技術(shù)，能夠在短時間內(nèi)讓生產(chǎn)環(huán)節(jié)以可視化形態(tài)出現(xiàn)，有利于倉庫第一時間了解物料使用狀況。在確保零部件和原料供給充足的基礎(chǔ)上，調(diào)整庫存水平，降低庫存所占用的資本。

（3）在零部件跟蹤方面，可以達成由原料到成品的全部流程的追蹤。當零部件出現(xiàn)在生產(chǎn)線或者出現(xiàn)在完工區(qū)時，RFID技術(shù)能夠智能化記錄生產(chǎn)過程、機械、工人編碼、生產(chǎn)時長，防止了人力錄入信息、條形碼掃描等操作失誤問題的出現(xiàn)。

（4）在質(zhì)量控制方面，產(chǎn)品能夠追溯的信息的獲取——產(chǎn)品架構(gòu)與制造信息的獲取是實施產(chǎn)品召回措施的前提，RFID技術(shù)能夠提供最新的即時信息流，能夠確保科學(xué)運用人工、機械、生產(chǎn)工藝等，進而達成無紙化制造且縮短不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的銜接時間，以確保制造流程和產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。經(jīng)過在原料與成品上粘貼的RFID標簽便能夠即時獲取有關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 RFID的實時方法

每個零部件自物料開始便具有獨特的射頻標簽，在其出現(xiàn)在流水線或者出現(xiàn)在完工區(qū)的所有環(huán)節(jié)，皆有射頻讀寫器自主記錄機械、操作者編碼、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)時長等數(shù)據(jù)，且依托互聯(lián)網(wǎng)把新信息傳輸?shù)狡髽I(yè)管理平臺，防止了人力錄入信息的不及時性和人工錄入或許產(chǎn)生的信息不準確問題的產(chǎn)生。

在工序開始的第一個環(huán)節(jié)設(shè)立在產(chǎn)品相對應(yīng)的RFID 電子標簽,且將其固定在流水線臺架上，當作制造產(chǎn)品在整個制造流程監(jiān)視的標識。產(chǎn)品達到流水線時和電子標簽捆綁，下線之后將標簽解除，RFID電子標簽可在流水線上多次運用。

在產(chǎn)品制造流程監(jiān)視的核心工位上，工位管控器依托RFID采集器與天線，智能采集達到該地點的產(chǎn)品的重要標識信息，且經(jīng)過對光電傳感器進行設(shè)置有效辨識空臺架，檢查出由于金屬事物遮掩等因素導(dǎo)致的RFID 電子標簽漏讀，保證準確采集在制品有關(guān)數(shù)據(jù)。零件出現(xiàn)在流水線或者出現(xiàn)在完工區(qū)，電子標簽便可自行記錄加工流程、機械、工作人員編碼、加工時長，防止產(chǎn)生人力信息錄入、條形碼掃描等操作導(dǎo)致的信息不準確問題的產(chǎn)生。如此，依托RFID 技術(shù)可達成產(chǎn)品由物料到最后成品的全流程追蹤。

RFID 讀寫器獲取經(jīng)過有關(guān)工位的正在制造過程中的產(chǎn)品電子標簽上的數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)杰囬g管控器的同時，當作生產(chǎn)管控的根本依據(jù)；另外還傳輸?shù)焦の还芸仄?，該設(shè)備把其生產(chǎn)方案和目前的進度情況進行比較，滿足有關(guān)標準的才可以進入制造工位；不然便以聲光的方式發(fā)出預(yù)警，保證生產(chǎn)工位原料傳輸?shù)木珳薀o誤，防止之前經(jīng)常出現(xiàn)的由于忽略零部件細微差別而導(dǎo)致的裝配失誤問題的產(chǎn)生。工位控制器依據(jù)處于制造過程中的產(chǎn)品有關(guān)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)命令加以處理，且依托電子看板為操作人員提供科學(xué)的指引；另外，把核心零部件信息傳輸?shù)杰囬g控制器進行儲存，以便于后期對質(zhì)量進行剖析。

3 結(jié)語

（1）RFID實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是企業(yè)信息化實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的手段，RFID 是MES 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，只有把基礎(chǔ)打好了，才能把MES 的功能發(fā)揮出來；他甚至間接影響企業(yè)ERP 系統(tǒng)，RFID系統(tǒng)為完成從原料購買、倉儲、營銷到財會核算的完整的信息程序規(guī)劃，達成營銷、原料購買、倉儲、制造、財會、成本、品質(zhì)、機械、技術(shù)、工人管控的有效融合，達成企業(yè)無紙化生產(chǎn)與智能化管控奠定了基礎(chǔ)。

（2）RFID 技術(shù)體現(xiàn)出穩(wěn)定性強、精準度高、錄入效率高、非接觸等突出優(yōu)勢，改變了信息輸入與信息獲取的效率低、準確率低的現(xiàn)狀，把RFID 技術(shù)和當前已經(jīng)比較成熟的ERP 技術(shù)、MES技術(shù)有效融合，讓制造過程與儲存過程中對在制品的追蹤和產(chǎn)品的品質(zhì)追蹤更為準確全面，有利于企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，減短產(chǎn)品生產(chǎn)時間，壓縮生產(chǎn)費用，提升生產(chǎn)速率，提升企業(yè)的整體競爭實力。