一、引言

　　射頻識別(Radio Frequency Identification，縮寫RFID)俗稱電子標(biāo)簽，廣泛用于資產(chǎn)、人員、生產(chǎn)線、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。超高頻RFID技術(shù)可遠(yuǎn)距離識別高速運動物體，且可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象;閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式;天線(Antenna)：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。基本的RFID系統(tǒng)組成如圖1。

圖1、RFID系統(tǒng)組成圖

　　將射頻識別技術(shù)與條碼(Barcode)技術(shù)相互比較，射頻識別擁有許多優(yōu)點，如識別距離遠(yuǎn)、識別時不需要標(biāo)簽視覺可見、能夠在惡劣環(huán)境中使用、內(nèi)容可以更新、能夠批量讀取多個標(biāo)簽、可識別高速運動物品、信息量大、不容易仿制等。

　　射頻識別技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一，就目前的技術(shù)發(fā)展來看，RFID領(lǐng)域處于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最前端，也是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

　　二、項目背景

　　傳統(tǒng)的制造企業(yè)中，管理主要集中在產(chǎn)品管理、質(zhì)量管理、倉庫管理、移動資產(chǎn)管理、現(xiàn)場人員管理、車隊管理等。通常，生產(chǎn)線信息的采集采用人工采集、手工輸入的方式。人工采集、手工輸入的方式準(zhǔn)確性不足，存在一定的錯誤率。手工輸入只能定時進行，導(dǎo)致生產(chǎn)計劃按周計劃、月計劃提交，不能精確到日。系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法實時更新，滯后情況嚴(yán)重，不利于生產(chǎn)流的順利進行，制約了產(chǎn)能的進一步提高。同時制造企業(yè)大部分職能部門大多數(shù)使用紙和筆，這使得制造企業(yè)的大部分職能部門面對著大量的數(shù)據(jù)錯誤，降低了生產(chǎn)力。

　　企業(yè)早已意識到這些問題的存在，并想盡辦法嘗試解決。在我國，部分生產(chǎn)型企業(yè)采用條碼識別或手工輸入的辦法來進行錄入數(shù)據(jù)，但條碼識別或手工錄入還是帶來一系列問題：

　　A.工人的效率不同，容易引起小組的分工不均勻;

　　B.生產(chǎn)異常、生產(chǎn)線瓶頸問題無法實時發(fā)現(xiàn);

　　C.勞動效率低下，實際工作時間利用率不高;

　　D.人工輸入信息容易出錯;

　　E.無法實時追蹤，管理層難以根據(jù)工作狀態(tài)進行工作安排，如果工作過程某個工序出現(xiàn)問題，要排除的話也必須等到下一天;

　　F.人工或條碼數(shù)據(jù)采集需要專門安排人員隊伍進行操作，按 1000 人的工廠計算，三個統(tǒng)計員工的工資大約￥4500 元，一年￥54000 元，勞動成本開銷大;

　　G.每個月產(chǎn)票紙張的消耗、打印機的消耗都是一筆龐大的、看不到的賬本。按 1000 人的工廠計算，每個月打印機維護及紙張耗材紙￥8000 元，一年￥96000 元。

　　在生產(chǎn)制造行業(yè)中，相對目前被廣泛使用的手工或條碼技術(shù)而言，RFID 標(biāo)簽具有本質(zhì)上的優(yōu)勢，RFID標(biāo)簽的優(yōu)勢包括：可無線遠(yuǎn)距離讀寫，可穿透性讀寫 ，可在高速移動的狀態(tài)下讀寫 ，存儲更多的數(shù)據(jù)，可在惡劣的環(huán)境下使用等。因此 ，RFID 技術(shù)不只是條碼技術(shù)的簡單替換，它在生產(chǎn)制造業(yè)中的應(yīng)用將改變企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式。目前，RFID技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于生產(chǎn)制造行業(yè)的供應(yīng)鏈管理 、倉庫管理 、物料管理等。涂裝線現(xiàn)場環(huán)境惡劣，高溫高濕度、且有油漆污染，普通的識別方式不能滿足使用要求，上海實甲根據(jù)客戶的現(xiàn)場情況提出RFID電子標(biāo)簽的管理方案。

　　三、方案設(shè)計

　　3.1方案設(shè)計

　　根據(jù)某廠涂裝線的實際情況，其采用懸掛鏈系統(tǒng)對工件在產(chǎn)線的不同工序進行移動，采用橫梁及吊鉤對工件抓取，進行實現(xiàn)從投入原材料到處理完出成品的整個過程，主要涉及靜電除塵、預(yù)熱、底漆噴涂、烘干、表面噴涂、溜平干燥等工藝過程，在每個環(huán)節(jié)采用超高頻對數(shù)據(jù)進行識別，采用無線Wi-Fi和管理系統(tǒng)進行通訊;硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

　　3.2流程設(shè)計

　　工作流程描述如下：

　　貼標(biāo)：采用SR-3200B對電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進行初始化;初始化后將標(biāo)簽貼在橫梁或吊鉤上，重復(fù)使用;

　　上線標(biāo)簽初始化;待處理的實物上線前通過智能移動終端將實物信息和電子標(biāo)簽信息進行讀取關(guān)聯(lián)，完成標(biāo)簽和實物的對應(yīng);

　　各工序的標(biāo)簽實時識別：在各工序安裝固定式讀寫器和天線，對經(jīng)過該工序的實物進行識別，并在數(shù)據(jù)庫后臺記錄時間;實時監(jiān)控產(chǎn)線的生產(chǎn)進度和質(zhì)量情況;

　　3.3系統(tǒng)實施效益

　　生產(chǎn)型企業(yè)引入RFID，把 RFID 和現(xiàn)有的制造信息系統(tǒng)如 MES、ERP 等系統(tǒng)相結(jié)合，建立生產(chǎn)線實時管理體制，更優(yōu)化、更合理利用資源，提高產(chǎn)能、提高資產(chǎn)利用率以及更高層次的質(zhì)量控制和各種在線測量為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。

　　A.對實時數(shù)據(jù)流的影響

　　RFID 可提供不斷更新的實時數(shù)據(jù)流。與制造執(zhí)行系統(tǒng)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(xiàn)無紙化生產(chǎn)和減少停機時間。更進一步地，當(dāng)材料、零部件和裝配件通過生產(chǎn)線時，可以實時進行控制、修改甚至重組生產(chǎn)過程，以保證可靠性和高質(zhì)量。 所有數(shù)據(jù)均通過無線方式被客戶端電腦高速采集。

　　B.對生產(chǎn)線實時監(jiān)管的影響

　　有了實時數(shù)據(jù)流作為基礎(chǔ)，ERP 等管理系統(tǒng)可對這些大量的數(shù)據(jù)進行挖掘，對生產(chǎn)進度、過程進行實時的有效的監(jiān)管，找出生產(chǎn)瓶頸、解決生產(chǎn)問題，部署更高層次的質(zhì)量控制和各種在線測量。

　　C.對生產(chǎn)線實際生產(chǎn)能力的影響

　　RFID 可提供最精確的工序所需工時計算結(jié)果。ERP 軟件可以通過 RFID 對每個工人每個工序、工時進行準(zhǔn)確的評估，計算出每條生產(chǎn)線實際生產(chǎn)能力，企業(yè)管理人員可使用這些數(shù)據(jù)對企業(yè)業(yè)務(wù)能力作出更準(zhǔn)確的分析。

　　D.對平衡生產(chǎn)線的影響

　　完成數(shù)據(jù)的挖掘、分析，企業(yè)管理人員掌握車間生產(chǎn)能力、即時解決生產(chǎn)瓶頸、實時監(jiān)管生產(chǎn)進度、通過質(zhì)量監(jiān)控改進生產(chǎn)工藝，RFID 都為企業(yè)實現(xiàn)平衡生產(chǎn)線提供基礎(chǔ)，與企業(yè) ERP、SCM、MCS 等主流管理系統(tǒng)結(jié)合，讓企業(yè)內(nèi)每一個員工都發(fā)揮出最大作用，生產(chǎn)線有效工作時間提高15%，產(chǎn)出提高10%;供應(yīng)鏈成本下降30%，庫存下降25%;銷售額提升10%。

　　對生產(chǎn)質(zhì)量的影響

　　完成產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集，降低勞動工作強度，實現(xiàn)工件的有序進行，保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量，同時可以對出現(xiàn)問題的工件進行溯源和分析，達(dá)到改進生產(chǎn)質(zhì)量的目的。

　　四、設(shè)備配置

　　設(shè)備配置清單如下：

　　序號 名稱 型號 數(shù)量 備注

　　1 發(fā)卡機 SR-3200B 1 發(fā)卡

　　2 固定式讀寫器 SR-2514 8 Wifi通訊，各工序讀取

　　3 射頻電纜組件 SCA-SMA/N-J-3 8

　　4 RFID天線 SA-915-VL9 8

　　5 智能移動終端 SP-2414-2A 1 帶RFID功能，產(chǎn)線上線處

　　6 智能移動終端 SP-2414-2A 1 不帶RFID功能，產(chǎn)線緩存區(qū)

　　7 電子標(biāo)簽型號1 400 7、8兩項二選一

　　8 電子標(biāo)簽型號2 400 7、8兩項二選一

　　五、主要設(shè)備介紹

　　標(biāo)簽選型一

　　產(chǎn)品概述：

　　本產(chǎn)品為無源超高頻耐高溫抗金屬標(biāo)簽。產(chǎn)品耐高溫，體積小，價格低，性價比高，堅固耐用，能在高溫等惡劣環(huán)境中使用。廣泛適用于模具管理，產(chǎn)品資產(chǎn)管理等需要高溫環(huán)境下的應(yīng)用。

　　產(chǎn)品參數(shù)：

　　基材：陶瓷

　　天線：銀印刷

　　產(chǎn)品尺寸：21*17*2mm

　　測試距離：固定讀寫器2m(30dBm)

　　手持機 1m(28dBm)

　　測試距離根據(jù)環(huán)境及天線增益的不同有差異

　　標(biāo)簽芯片：Impinj M3(如客戶有特殊要求，可以使用不同芯片)

　　協(xié)議：EPC Class1Gen2(ISO18000-6C)

　　頻率：902^928MHz

　　使用溫度：-40~250℃

　　安裝方式：背膠3M9473PC(-40~250℃)

　　外殼：PPA

　　防護等級：IP68

　　靜電防護：2000V

　　內(nèi)存容量(如下圖)：EPC 96Bits ;TID 32Bits

　　可擦寫次數(shù)：100000次

　　產(chǎn)品優(yōu)勢：

　　耐高溫，產(chǎn)品單體瞬間耐溫可以達(dá)到250℃，常態(tài)耐溫可以達(dá)到200℃

　　標(biāo)簽選型二

　　產(chǎn)品概述：

　　本產(chǎn)品為無源超高頻抗金屬標(biāo)簽。產(chǎn)品體積小，價格低，性價比高，堅固耐用，能在惡劣環(huán)境中使用。廣泛適用于模具管理，產(chǎn)品資產(chǎn)管理等

　　產(chǎn)品參數(shù)：

　　基材：陶瓷

　　天線：銀印刷

　　產(chǎn)品尺寸： 30*30*3.0mm

　　測試距離：固定讀寫器5m-8M

　　手持機 3m-4m

　　測試距離根據(jù)環(huán)境及天線增益的不同有差異

　　標(biāo)簽芯片：Alien H3(如客戶有特殊要求，可以使用不同芯片)

　　協(xié)議：EPC Class1Gen2(ISO18000-6C)

　　頻率：902^928MHz

　　使用溫度：-40~250℃

　　安裝方式：-40~250℃

　　防護等級：IP68

　　靜電防護：2000V

　　內(nèi)存容量：EPC 96Bits ;TID 32Bits ;User 512Bits

　　數(shù)據(jù)存儲時間：50年

　　可擦寫次數(shù)：100000次