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RFID技術在工業(yè)制造領域的應用和挑戰(zhàn)

2019-06-18 16:47:00
諾塔斯智能科技
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摘要:1978年實行改革開放至今40多年,我國制造業(yè)發(fā)展迅速作為一個世界大國無論從國民生活水平提高、經(jīng)濟發(fā)展,還是國家安全的角度都需要強大、獨立、自主的制造業(yè)。新工業(yè)革命的出現(xiàn),不僅僅是挑戰(zhàn),更是一次難得的機遇

1978年實行改革開放至今40多年,我國制造業(yè)發(fā)展迅速作為一個世界大國無論從國民生活水平提高、經(jīng)濟發(fā)展,還是國家安全的角度都需要強大、獨立、自主的制造業(yè)。新工業(yè)革命的出現(xiàn),不僅僅是挑戰(zhàn),更是一次難得的機遇。我國已經(jīng)進入到工業(yè)化后期,正處于經(jīng)濟結構轉型升級的關鍵時期。新工業(yè)革命促生了大量新技術、新產(chǎn)業(yè)、新模式,為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了技術經(jīng)濟基礎,明確了未來的發(fā)展方向,也為我國科學的制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、加速經(jīng)濟轉型升級、掌握發(fā)展主動權提供了重要機遇。下面我們一起來了解下關于RFID技術在工業(yè)制造領域的應用。

生產(chǎn)流水線上的RFID電子標簽,使用RFID技術在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制,監(jiān)視產(chǎn)品,極大地提高了生產(chǎn)的快捷性和準確性,提高工效率,改進生產(chǎn)方式,節(jié)約成本。RFID標簽方便準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技術在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視,提高生產(chǎn)率,改進生產(chǎn)方式,節(jié)約了成本。


RFID技術在工業(yè)制造領域的應用

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)結果與預期因為有誤差而影響交貨的情況時有發(fā)生,生產(chǎn)線也往往因人為原因造成種種誤差。將RFID標簽貼在生產(chǎn)物料或產(chǎn)品上,可自動記錄產(chǎn)品的數(shù)量、規(guī)格、質量、時間、負責人等生產(chǎn)信息,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工記錄;生產(chǎn)主管通過讀寫器隨時讀取產(chǎn)品信息;其他相關人員能及時掌握生產(chǎn)狀況并根據(jù)情況調整生產(chǎn)安排;采購、生產(chǎn)、倉儲信息一致并能實時監(jiān)控;物料和產(chǎn)品離開倉庫前系統(tǒng)都將自動記錄出入庫信息,并能實時追蹤物品所在地。

在工業(yè)環(huán)節(jié)利用RFID技術為每一個在制品零部件賦予一個識別編號(ID),也就是該部件在信息網(wǎng)絡中的名字,通過RFID技術,將生產(chǎn)狀態(tài),庫存情況映射到信息網(wǎng)絡中,登記在現(xiàn)場中心數(shù)據(jù)庫里,在傳送到信息體系中。將RFID技術應用于生產(chǎn)線監(jiān)控,可以實現(xiàn)自動控制和檢測,節(jié)約成本。RFID標簽可以唯一標識每1件產(chǎn)品,通過應用程序記錄每1件產(chǎn)品的原料和來源、生產(chǎn)線位置、生產(chǎn)過程和庫存狀況等信息,為企業(yè)更好地管理生產(chǎn)和調整庫存等提供有效的依據(jù)。

二、 RFID在制造業(yè)中應用特點


    2.1 數(shù)據(jù)實時共享

在制造企業(yè)生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)線及時準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)計匯總這些來源于各道工序的信息,費時費力,且有時不能做到非常精確。在生產(chǎn)線各道工序安裝RFID識讀設備,并在產(chǎn)品或托盤上放置可反復讀寫的RFID電子標簽。這樣,當產(chǎn)品通過這些節(jié)點時,RFID讀寫設備即可讀取到產(chǎn)品或托盤上標簽內的信息,并將這些信息實時反饋到后臺的管理系統(tǒng)中,管理者就可及時了解生產(chǎn)線工作狀況了。

2.2 標準化的生產(chǎn)控制

RFID系統(tǒng)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機器設備、工具和零部件等,從而實現(xiàn)無紙化信息傳遞并減少停工待料時間。更進一步,當原材料、零部件和裝配件通過生產(chǎn)線時,可以進行實時控制、修改甚至重組生產(chǎn)過程,以保證生產(chǎn)的可靠性和高質量。

2.3 質量跟蹤和追溯

在實施RFID系統(tǒng)的生產(chǎn)線上,產(chǎn)品質量是由分布在若干處的一些測試崗位來檢測的。在生產(chǎn)結束時或產(chǎn)品驗收前必須能用該工件所有先前收集到的數(shù)據(jù)明確地表達其質量。利用RFID電子標簽可以很方便地做到這一點,因為在整個生產(chǎn)過程中所取得的質量數(shù)據(jù)已經(jīng)隨產(chǎn)品走下生產(chǎn)線。

三、RFID在生產(chǎn)流水線上的應用原理


目前基于條形碼的生產(chǎn)管理系統(tǒng)使各種質量分析和控制得以方便地實現(xiàn),而條形碼技術有其優(yōu)點,也有其明顯的缺點,如易被污染、易被折損、掃描距離近等,批量識讀效率不高,無法滿足快速高效的需求。利用RFID電子標簽、條形碼、傳感器采集生產(chǎn)線現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù),把讀到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(有線或無線)傳給上位設備(控制器或計算機)然而要管理松散的傳感器就需要一種全新的、可以自動發(fā)現(xiàn)并組織網(wǎng)絡的管理機制。采用的方法是部署RFID讀寫器,同時建立讀寫器網(wǎng)絡連接,解決讀寫器網(wǎng)絡的規(guī)劃、優(yōu)化和控制問題。物品上的RFID標簽,配合連成網(wǎng)絡的RFID讀寫器,每一次識別就意味著對物品的一次追蹤。


RFID技術通過賦予物質形態(tài)的電子標簽,來將各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)融入到網(wǎng)絡系統(tǒng)中,大大提高了工業(yè)制造的自動化水平。RFID技術在工業(yè)制造領域中的影響是廣泛的,具體包括制造信息管理,制造執(zhí)行、質量控制、標準符合性,跟蹤和追溯,資產(chǎn)管理,倉儲量的可視化等。
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等相結合,可建立更為強大的信息鏈,以及在準確的時間及時傳送準確的數(shù)據(jù),從而增強生產(chǎn)力、提高資產(chǎn)利用率以及更高層次的質量控制和各種在線測量。通常從RFID獲取數(shù)據(jù)后,還需要中間件將這些數(shù)據(jù)進行處理,饋送到制造信息系統(tǒng)。

四、RFID技術在工業(yè)應用中的挑戰(zhàn)


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

從中,我們可以看出,RFID技術應用于工業(yè)領域的道路并不平順,不僅要求RFID技術產(chǎn)品質量過硬,制造業(yè)原有的性質也會給RFID模塊應用帶來羈絆。RFID技術在工業(yè)應用中的主要主要挑戰(zhàn)有:

(1)應用環(huán)境惡劣

在工業(yè)生產(chǎn)中,可能會有大量的金屬機械件,這對標簽的運用是一個挑戰(zhàn),除此之外,高溫、強電池、腐蝕性強、粉塵大、強振動等因素給標簽的運用帶來了很大的困難,標簽材料、標簽固定方式以及系統(tǒng)工作方式都需要認真設計和考慮。

(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)的構成和費率如何以及所產(chǎn)生的收益來自于那些方面且收益率如何。缺乏行業(yè)公認的投入產(chǎn)出模型就會讓業(yè)內企業(yè)感到采用RFID模塊技術的投資收益的不確定性很大,也就意味著投資風險比較大。站在企業(yè)決策者的角度,在理論分析計算的投資收益率(ROI)的基礎上,再加上風險成本,往往意味著否定性的判斷,從而阻礙了RFID模塊技術的應用。

(3)中國企業(yè)信息化程度不高

與發(fā)達國家的同行相比,中國企業(yè)的管理信息化程度比較低。無論RFID技術有多么神奇的能力,它畢竟只是一種自動識別數(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)揮出應有的作用,為企業(yè)創(chuàng)造出實實在在的效益。目前國內的很多企業(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技術缺乏必要的前提條件。


技術現(xiàn)狀表明,從最初的抽象概念形成到最終在工業(yè)企業(yè)得到實際應用往往需要大約兩年的時間。在網(wǎng)絡化水平很高的行業(yè)(如機器制造業(yè))確立有關RFID技術從數(shù)據(jù)結構和最小數(shù)據(jù)量的標準角度來分析,需要得到各有關方的認可需要5年以上的時間。然而在初始階段通常會出現(xiàn)孤島方案:一些企業(yè)通過應用RFID技術即使在沒有網(wǎng)絡化的情況下也能取得明顯的經(jīng)濟效益。這主要只涉及到一些較大的中大型工業(yè)領域,在這些領域新技術實際應用的節(jié)奏通常更快。

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