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RFID技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用和挑戰(zhàn)

2019-06-18 16:47:00
諾塔斯智能科技
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摘要:1978年實(shí)行改革開(kāi)放至今40多年,我國(guó)制造業(yè)發(fā)展迅速作為一個(gè)世界大國(guó)無(wú)論從國(guó)民生活水平提高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還是國(guó)家安全的角度都需要強(qiáng)大、獨(dú)立、自主的制造業(yè)。新工業(yè)革命的出現(xiàn),不僅僅是挑戰(zhàn),更是一次難得的機(jī)遇

1978年實(shí)行改革開(kāi)放至今40多年,我國(guó)制造業(yè)發(fā)展迅速作為一個(gè)世界大國(guó)無(wú)論從國(guó)民生活水平提高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還是國(guó)家安全的角度都需要強(qiáng)大、獨(dú)立、自主的制造業(yè)。新工業(yè)革命的出現(xiàn),不僅僅是挑戰(zhàn),更是一次難得的機(jī)遇。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到工業(yè)化后期,正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。新工業(yè)革命促生了大量新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式,為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了技術(shù)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ),明確了未來(lái)的發(fā)展方向,也為我國(guó)科學(xué)的制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、加速經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)提供了重要機(jī)遇。下面我們一起來(lái)了解下關(guān)于RFID技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

生產(chǎn)流水線上的RFID電子標(biāo)簽,使用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,監(jiān)視產(chǎn)品,極大地提高了生產(chǎn)的快捷性和準(zhǔn)確性,提高工效率,改進(jìn)生產(chǎn)方式,節(jié)約成本。RFID標(biāo)簽方便準(zhǔn)確地記錄工序信息和工藝操作信息,滿足柔性化生產(chǎn)需求。 用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、監(jiān)視,提高生產(chǎn)率,改進(jìn)生產(chǎn)方式,節(jié)約了成本。


RFID技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

一、RFID在制造業(yè)中的需求分析


制造業(yè)生產(chǎn)線幾乎每月都要損耗大量物料,并且生產(chǎn)結(jié)果與預(yù)期因?yàn)橛姓`差而影響交貨的情況時(shí)有發(fā)生,生產(chǎn)線也往往因人為原因造成種種誤差。將RFID標(biāo)簽貼在生產(chǎn)物料或產(chǎn)品上,可自動(dòng)記錄產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量、時(shí)間、負(fù)責(zé)人等生產(chǎn)信息,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工記錄;生產(chǎn)主管通過(guò)讀寫(xiě)器隨時(shí)讀取產(chǎn)品信息;其他相關(guān)人員能及時(shí)掌握生產(chǎn)狀況并根據(jù)情況調(diào)整生產(chǎn)安排;采購(gòu)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)信息一致并能實(shí)時(shí)監(jiān)控;物料和產(chǎn)品離開(kāi)倉(cāng)庫(kù)前系統(tǒng)都將自動(dòng)記錄出入庫(kù)信息,并能實(shí)時(shí)追蹤物品所在地。

在工業(yè)環(huán)節(jié)利用RFID技術(shù)為每一個(gè)在制品零部件賦予一個(gè)識(shí)別編號(hào)(ID),也就是該部件在信息網(wǎng)絡(luò)中的名字,通過(guò)RFID技術(shù),將生產(chǎn)狀態(tài),庫(kù)存情況映射到信息網(wǎng)絡(luò)中,登記在現(xiàn)場(chǎng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)里,在傳送到信息體系中。將RFID技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線監(jiān)控,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和檢測(cè),節(jié)約成本。RFID標(biāo)簽可以唯一標(biāo)識(shí)每1件產(chǎn)品,通過(guò)應(yīng)用程序記錄每1件產(chǎn)品的原料和來(lái)源、生產(chǎn)線位置、生產(chǎn)過(guò)程和庫(kù)存狀況等信息,為企業(yè)更好地管理生產(chǎn)和調(diào)整庫(kù)存等提供有效的依據(jù)。

二、 RFID在制造業(yè)中應(yīng)用特點(diǎn)


    2.1 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享

在制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,生產(chǎn)線及時(shí)準(zhǔn)確地反饋信息是十分重要的。以往只能一邊生產(chǎn)一邊手工記錄故障,生產(chǎn)完成后統(tǒng)計(jì)匯總這些來(lái)源于各道工序的信息,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且有時(shí)不能做到非常精確。在生產(chǎn)線各道工序安裝RFID識(shí)讀設(shè)備,并在產(chǎn)品或托盤(pán)上放置可反復(fù)讀寫(xiě)的RFID電子標(biāo)簽。這樣,當(dāng)產(chǎn)品通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)時(shí),RFID讀寫(xiě)設(shè)備即可讀取到產(chǎn)品或托盤(pán)上標(biāo)簽內(nèi)的信息,并將這些信息實(shí)時(shí)反饋到后臺(tái)的管理系統(tǒng)中,管理者就可及時(shí)了解生產(chǎn)線工作狀況了。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)控制

RFID系統(tǒng)可提供不斷更新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流,與制造執(zhí)行系統(tǒng)互補(bǔ),RFID提供的信息可用來(lái)保證正確使用機(jī)器設(shè)備、工具和零部件等,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化信息傳遞并減少停工待料時(shí)間。更進(jìn)一步,當(dāng)原材料、零部件和裝配件通過(guò)生產(chǎn)線時(shí),可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、修改甚至重組生產(chǎn)過(guò)程,以保證生產(chǎn)的可靠性和高質(zhì)量。

2.3 質(zhì)量跟蹤和追溯

在實(shí)施RFID系統(tǒng)的生產(chǎn)線上,產(chǎn)品質(zhì)量是由分布在若干處的一些測(cè)試崗位來(lái)檢測(cè)的。在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)或產(chǎn)品驗(yàn)收前必須能用該工件所有先前收集到的數(shù)據(jù)明確地表達(dá)其質(zhì)量。利用RFID電子標(biāo)簽可以很方便地做到這一點(diǎn),因?yàn)樵谡麄€(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所取得的質(zhì)量數(shù)據(jù)已經(jīng)隨產(chǎn)品走下生產(chǎn)線。

三、RFID在生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用原理


目前基于條形碼的生產(chǎn)管理系統(tǒng)使各種質(zhì)量分析和控制得以方便地實(shí)現(xiàn),而條形碼技術(shù)有其優(yōu)點(diǎn),也有其明顯的缺點(diǎn),如易被污染、易被折損、掃描距離近等,批量識(shí)讀效率不高,無(wú)法滿足快速高效的需求。利用RFID電子標(biāo)簽、條形碼、傳感器采集生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),把讀到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(有線或無(wú)線)傳給上位設(shè)備(控制器或計(jì)算機(jī))然而要管理松散的傳感器就需要一種全新的、可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并組織網(wǎng)絡(luò)的管理機(jī)制。采用的方法是部署RFID讀寫(xiě)器,同時(shí)建立讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)連接,解決讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、優(yōu)化和控制問(wèn)題。物品上的RFID標(biāo)簽,配合連成網(wǎng)絡(luò)的RFID讀寫(xiě)器,每一次識(shí)別就意味著對(duì)物品的一次追蹤。


RFID技術(shù)通過(guò)賦予物質(zhì)形態(tài)的電子標(biāo)簽,來(lái)將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)融入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,大大提高了工業(yè)制造的自動(dòng)化水平。RFID技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域中的影響是廣泛的,具體包括制造信息管理,制造執(zhí)行、質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)符合性,跟蹤和追溯,資產(chǎn)管理,倉(cāng)儲(chǔ)量的可視化等。
例如,在制造信息管理中,將RFID和現(xiàn)有的制造信息系統(tǒng)如MES、ERP、CRM和IDM等相結(jié)合,可建立更為強(qiáng)大的信息鏈,以及在準(zhǔn)確的時(shí)間及時(shí)傳送準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),從而增強(qiáng)生產(chǎn)力、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(cè)量。通常從RFID獲取數(shù)據(jù)后,還需要中間件將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,饋送到制造信息系統(tǒng)。

四、RFID技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的挑戰(zhàn)


RFID技術(shù)具有七大基本特征:極高的穩(wěn)定性和可靠性;適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的高防護(hù)等級(jí);豐富的通訊接口;靈活的I/O擴(kuò)展能力;易于維護(hù);高效的售前技術(shù)交流;及時(shí)的售后技術(shù)服務(wù)。”

從中,我們可以看出,RFID技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的道路并不平順,不僅要求RFID技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬,制造業(yè)原有的性質(zhì)也會(huì)給RFID模塊應(yīng)用帶來(lái)羈絆。RFID技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的主要主要挑戰(zhàn)有:

(1)應(yīng)用環(huán)境惡劣

在工業(yè)生產(chǎn)中,可能會(huì)有大量的金屬機(jī)械件,這對(duì)標(biāo)簽的運(yùn)用是一個(gè)挑戰(zhàn),除此之外,高溫、強(qiáng)電池、腐蝕性強(qiáng)、粉塵大、強(qiáng)振動(dòng)等因素給標(biāo)簽的運(yùn)用帶來(lái)了很大的困難,標(biāo)簽材料、標(biāo)簽固定方式以及系統(tǒng)工作方式都需要認(rèn)真設(shè)計(jì)和考慮。

(2)缺乏投入產(chǎn)出模型

所謂投入產(chǎn)出模型,也就是RFID模塊技術(shù)在本行業(yè)可以在那些地方發(fā)揮作用、如何發(fā)揮作用、總體擁有成本(TCO)的構(gòu)成和費(fèi)率如何以及所產(chǎn)生的收益來(lái)自于那些方面且收益率如何。缺乏行業(yè)公認(rèn)的投入產(chǎn)出模型就會(huì)讓業(yè)內(nèi)企業(yè)感到采用RFID模塊技術(shù)的投資收益的不確定性很大,也就意味著投資風(fēng)險(xiǎn)比較大。站在企業(yè)決策者的角度,在理論分析計(jì)算的投資收益率(ROI)的基礎(chǔ)上,再加上風(fēng)險(xiǎn)成本,往往意味著否定性的判斷,從而阻礙了RFID模塊技術(shù)的應(yīng)用。

(3)中國(guó)企業(yè)信息化程度不高

與發(fā)達(dá)國(guó)家的同行相比,中國(guó)企業(yè)的管理信息化程度比較低。無(wú)論RFID技術(shù)有多么神奇的能力,它畢竟只是一種自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)采集手段,只有與企業(yè)管理信息系統(tǒng)很好地相互融合才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用,為企業(yè)創(chuàng)造出實(shí)實(shí)在在的效益。目前國(guó)內(nèi)的很多企業(yè)連基本的管理信息系統(tǒng),如MES、WMS、SCM、ERP等,都不具備或者非常薄弱的情況下,采用RFID技術(shù)缺乏必要的前提條件。


技術(shù)現(xiàn)狀表明,從最初的抽象概念形成到最終在工業(yè)企業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用往往需要大約兩年的時(shí)間。在網(wǎng)絡(luò)化水平很高的行業(yè)(如機(jī)器制造業(yè))確立有關(guān)RFID技術(shù)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和最小數(shù)據(jù)量的標(biāo)準(zhǔn)角度來(lái)分析,需要得到各有關(guān)方的認(rèn)可需要5年以上的時(shí)間。然而在初始階段通常會(huì)出現(xiàn)孤島方案:一些企業(yè)通過(guò)應(yīng)用RFID技術(shù)即使在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)化的情況下也能取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。這主要只涉及到一些較大的中大型工業(yè)領(lǐng)域,在這些領(lǐng)域新技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的節(jié)奏通常更快。

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