自動化點石成金的精靈 – 淺論 RFID 于輸送帶上的應用
作者:王力加
來源:RFID世界網
日期:2008-05-22 12:06:44
摘要:輸送帶在現代的工業自動化中扮演著非常重要的角色,因為它有效地節省物體在不同區域間傳輸的時間與人力成本,使得流程與流程間的串連更加順暢,讓產線或物流的整體效率得以提升。時至今日,這項傳統的工具更因為 RFID 技術的加入而增添了新的風貌。
關鍵詞:輸送帶
輸送帶在現代的工業自動化中扮演著非常重要的角色,因為它有效地節省物體在不同區域間傳輸的時間與人力成本,使得流程與流程間的串連更加順暢,讓產線或物流的整體效率得以提升。時至今日,這項傳統的工具更因為 RFID 技術的加入而增添了新的風貌。
在實務上 RFID 非常適用于與輸送帶的組合,首先由于輸送帶皆為循序一對一的讀取,因此降低了一對多讀取需考慮的堆迭方式或彼此干擾的復雜性;其次由于輸送帶有強制經過的特性,因此將物品的動線以及讀取范圍局限在一定的空間中,便于 RFID 的讀取;此外 RFID 大范圍讀取的功能解除了以往使用高速條碼機掃瞄必須限定標簽位置以及 Line-of-sight 的限制,使得自動化的應用更具彈性。
目前輸送帶結合 RFID 的典型應用為制造業的產線自動化以及結合自動倉儲的自動分流系統:
1. 產線自動化:在現實的產線中,為了發揮設備最大的產能,生產線往往處于多產線、多工單以及多工作站錯綜復雜的情況,如何追蹤以及監控各工單以及各工作站的生產以及備料狀態并詳實紀錄,使得產線能順利運作便成為重要的課題。RFID 能在生產的過程中即時監控工單的生產進度,并記錄生產的時間、機臺狀況、人員等資訊以作為逆物流或未來 EPC 架構中的重要資訊。
2. 物流自動化:物流中心里或工廠的出貨端每日有相當多不同來源以及不同目的地的貨品穿流不息的交錯著,RFID 正確的識別貨品的身份以及目的地,并結合自動倉儲的分流系統讓貨品有條不紊地,以最快的速度配送至正確的位置。
雖然 RFID輸送帶的應用有上述種種的優點,但也不盡然是完全沒有限制的,當我們在規劃時仍必須謹記下列可能的影響因素:
1. 讀取速度:由于不同的輸送帶系統有不同的傳輸速度,因此規劃時必須先了解硬體以及流程對于速度的影響以及限制;此外物件之間的堆迭距離以及標簽相對位置也應該一并考量。
2. 貼標方式:雖然 RFID 的讀取限制相對較小,但是仍會因為外箱內容物以及貼標位置而有所影響;此外若選用具有方向性的標簽也會影響天線架設位置以及角度,因此了解標簽貼附的方式的限制以作為天線架設的參考也是相當重要的課題。若物品的標簽貼附方式無法掌控,設計特殊的載具以取代貼附在物品本身也是實務上常用的作法。
3. 干擾因素:輸送帶上主要的干擾因素有三:(一)輸送帶本身(滾輪)以及周遭的金屬環境:因此在規劃階段必須先針對預定的安裝地點進行勘驗;(二)近距離天線間彼此的干擾:選用具防干擾功能的讀取器或指向性的天線限制電波范圍,并妥善規劃天線的方向以減低天線的相互干擾;(三)機臺以及其他無線環境的干擾:除了事先了解使用現場的無線環境以及應用限制外,實務上常使用隧道(Tunnel)來增加 RFID 的讀取效果并阻絕與外界的干擾。
4. 系統整合:系統整合包含硬體整合與軟體的整合。硬體整合方面,RFID 讀取器可能需要連接其他的訊號輸入或輸出,如接受 PLC 資料以便進行比對,利用感應器觸發讀取事件,或將讀取的結果透過 Relay 輸出至外接的顯示設備。規劃時務必確認讀取器的 GPIO以及需外接的設備的通訊介面等規格,對于各設備間的訊號流程以及位置也必須妥善規劃以達到預期的效果;軟體整合需確認讀取器與后端主機的資料連接方式(有線或無線)、資料過濾或事件的條件以及資料傳輸的間隔時間等,在硬體安裝后必須進行實測,確定資料的準確性以及讀取效能符合需求。在某些情況下,讀取的效果會由于程式設計而有很大的差異。
整體來說,RFID 輸送帶已經是成熟的 RFID 應用之一,但是在規劃階段仍必須針對客戶期望的效果、安裝環境以及基礎設施的限制、作業流程以及重要關系人(專案團隊、現場作業員、程式開發人員)的影響以及上述的影響因素做進行整體的考量,就應用方式進行適當的測試計畫,事先發現并解決可能的問題,在安裝后持續追蹤讀取的效果并擬定持續的改善計畫,必定能讓 RFID 成為自動化應用中如虎添翼的最佳伙伴!
在實務上 RFID 非常適用于與輸送帶的組合,首先由于輸送帶皆為循序一對一的讀取,因此降低了一對多讀取需考慮的堆迭方式或彼此干擾的復雜性;其次由于輸送帶有強制經過的特性,因此將物品的動線以及讀取范圍局限在一定的空間中,便于 RFID 的讀取;此外 RFID 大范圍讀取的功能解除了以往使用高速條碼機掃瞄必須限定標簽位置以及 Line-of-sight 的限制,使得自動化的應用更具彈性。
目前輸送帶結合 RFID 的典型應用為制造業的產線自動化以及結合自動倉儲的自動分流系統:
1. 產線自動化:在現實的產線中,為了發揮設備最大的產能,生產線往往處于多產線、多工單以及多工作站錯綜復雜的情況,如何追蹤以及監控各工單以及各工作站的生產以及備料狀態并詳實紀錄,使得產線能順利運作便成為重要的課題。RFID 能在生產的過程中即時監控工單的生產進度,并記錄生產的時間、機臺狀況、人員等資訊以作為逆物流或未來 EPC 架構中的重要資訊。
2. 物流自動化:物流中心里或工廠的出貨端每日有相當多不同來源以及不同目的地的貨品穿流不息的交錯著,RFID 正確的識別貨品的身份以及目的地,并結合自動倉儲的分流系統讓貨品有條不紊地,以最快的速度配送至正確的位置。
雖然 RFID輸送帶的應用有上述種種的優點,但也不盡然是完全沒有限制的,當我們在規劃時仍必須謹記下列可能的影響因素:
1. 讀取速度:由于不同的輸送帶系統有不同的傳輸速度,因此規劃時必須先了解硬體以及流程對于速度的影響以及限制;此外物件之間的堆迭距離以及標簽相對位置也應該一并考量。
2. 貼標方式:雖然 RFID 的讀取限制相對較小,但是仍會因為外箱內容物以及貼標位置而有所影響;此外若選用具有方向性的標簽也會影響天線架設位置以及角度,因此了解標簽貼附的方式的限制以作為天線架設的參考也是相當重要的課題。若物品的標簽貼附方式無法掌控,設計特殊的載具以取代貼附在物品本身也是實務上常用的作法。
3. 干擾因素:輸送帶上主要的干擾因素有三:(一)輸送帶本身(滾輪)以及周遭的金屬環境:因此在規劃階段必須先針對預定的安裝地點進行勘驗;(二)近距離天線間彼此的干擾:選用具防干擾功能的讀取器或指向性的天線限制電波范圍,并妥善規劃天線的方向以減低天線的相互干擾;(三)機臺以及其他無線環境的干擾:除了事先了解使用現場的無線環境以及應用限制外,實務上常使用隧道(Tunnel)來增加 RFID 的讀取效果并阻絕與外界的干擾。
4. 系統整合:系統整合包含硬體整合與軟體的整合。硬體整合方面,RFID 讀取器可能需要連接其他的訊號輸入或輸出,如接受 PLC 資料以便進行比對,利用感應器觸發讀取事件,或將讀取的結果透過 Relay 輸出至外接的顯示設備。規劃時務必確認讀取器的 GPIO以及需外接的設備的通訊介面等規格,對于各設備間的訊號流程以及位置也必須妥善規劃以達到預期的效果;軟體整合需確認讀取器與后端主機的資料連接方式(有線或無線)、資料過濾或事件的條件以及資料傳輸的間隔時間等,在硬體安裝后必須進行實測,確定資料的準確性以及讀取效能符合需求。在某些情況下,讀取的效果會由于程式設計而有很大的差異。
整體來說,RFID 輸送帶已經是成熟的 RFID 應用之一,但是在規劃階段仍必須針對客戶期望的效果、安裝環境以及基礎設施的限制、作業流程以及重要關系人(專案團隊、現場作業員、程式開發人員)的影響以及上述的影響因素做進行整體的考量,就應用方式進行適當的測試計畫,事先發現并解決可能的問題,在安裝后持續追蹤讀取的效果并擬定持續的改善計畫,必定能讓 RFID 成為自動化應用中如虎添翼的最佳伙伴!