RFID 生产管理解决方案

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第一章  系统简介

现代化制造业生产过程中使用 RFID 技术，通过安装于生产线上的阅读装置、工人上岗证(员工卡)、加工部件的标识(部件标签)及系统管理软件，能自动，准确，实时的获取生产过程中有关“工人、工序、工件、工时等”信息，这些动态实时数据是 ERP 系统实施的重要基础，帮助制造企业精确统计耗费的原料和人工，有利于成本核算， 加工进度的可视化，为产品问题的跟踪和质量追溯提供精确依据。

1．1 项目背景

在传统的制造企业中，管理主要集中在产品管理、质量管理、仓库管理、移动资产管理、现场人员管理、车队管理等。通常生产线信息的采集采用人工采集、手工输入的方式。人工采集、手工输入的方式准确性不足，存在一定的错误率。手工输入只能定时进行，导致生产计划按周计划、月计划提交，不能精确到日。系统中生产数据无法实时更新，滞后情况严重，不利于生产流的顺利进行，制约了产能 的进一步提高。同时制造企业大部分职能部门大多数使用纸和笔，这使得制造企业的大部分职能部门面对着大量的数据错误，降低了生产力。

企业早已意识到这些问题的存在，并想尽办法尝试解决。在我国部分生产型企业采用条码识别的办法来解决人工录入数据，但条码识别还是带来一系列问题：

21. 工人的效率不同，容易引起小组的分工不均匀；
21. 生产异常、生产线瓶颈问题无法实时发现；

21. 劳动效率低下，实际工作时间利用率不高；
21. 条码标签一旦印刷不清晰、有折叠的痕迹等问题时，条码枪便很 难识别；
21. 无法实时追踪，管理层难以根据工作状态进行工作安排，如果工作过程某个工序出现问题，要排除的话也必须等到下一天；
21. 条码数据采集需要专门安排人员队伍进行操作，按1000 人的工厂计算，三个统计员工的工资大约￥4500 元，一年￥54000 元， 劳动成本开销大；
21. 每个月产票纸张的消耗、打印机的消耗都是一笔庞大的、看不到的账本。按1000人的工厂计算，每个月打印机维护及纸张耗材纸￥8000元，一年￥96000 元。

在生产制造行业中，相对目前被广泛使用的条码技术而言 ,RFID 标签具有本质上的优势，RFID 标签的优势包括 : 可无线远距离读写,可穿透性读写 ,可在高速移动的状态下读写 ,存储更多的数据,可在恶劣的环境下使用等。因此 ,RFID 技术不只是条码技术的简单替换, 它在生产制造业中的应用将改变企业的生产经营方式。目前RFID 技术已经开始应用于生产制造行业的供应链管理 、仓库管理 、物料管理等。

第二章    RFID 数据采集系统介绍

2．1 RFID 的技术特点及优势

RFID 是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。RFID的应用系统具有非接触，工作距离远，精度高，信息收集处理自动快捷及环 境适应性好等一系列优点，不仅能取代传统的手工录入方式，大大提升企业的运营效率，更由于其先进的自动识别功能，能轻易地实现原先人工难以完成的任务，为提高企业竞争优势，增强企业核心竞争力提供有力的支持。

2. 2 RFID 系统组成介绍

最基本的 RFID 系统由以下三部分组成：

1. 21. 标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；
   21. 读写器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
   21. 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。通常读写器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上进行下一步处理。RFID信息处理系统（即后台应用支撑软件）整合由读写器收集到的标签数据。系统如图 2-1 所示：

图 2-1 RFID 射频识别系统组成

2.  3  建立  RFID  系统对制造业生产线的影响

生产型企业引入RFID，把RFID和现有的制造信息系统如 MES、ERP 等系统相结合，建立生产线实时管理体制，更优化、更合理利用资源，提高产能、提高资产利用率以及更高层次的质量控制和各种在线测量为企业创造更大的效益。

1. 1. 1. 对实时数据流的影响

RFID可提供不断更新的实时数据流。与制造执行系统互补，RFID提供的信息可用来保证正确使用劳动力、机器、工具和部件，从而实现无纸化生产和减少停机时间。更进一步地，当材料、零部件和装配件通过生产线时，可以实时进行控制、修改甚至重组生产过程，以保证可靠性和高质量。所有数据均通过无线方式被客户端电脑高速采集。

1. 1. 2. 对生产线实时监管的影响

有了实时数据流作为基础，ERP 等管理系统可对这些大量的数据进行挖掘，对生产进度、过程进行实时的有效的监管，找出生产瓶颈、解决生产问题，部署更高层次的质量控制和各种在线测量。

1. 1. 3. 对生产线实际生产能力的影响

RFID 可提供最精确的工序所需工时计算结果。ERP软件可以通过 RFID对每个工人每个工序、工时进行准确的评估，计算出每条生产线实际生产能力，企业管理人员可使用这些数据对企业业务能力作出更准确的分析。

1. 1. 4. 对平衡生产线的影响

完成数据的挖掘、分析，企业管理人员掌握车间生产能力、即时解决生产瓶颈、实时监管生产进度、通过质量监控改进生产工艺，RFID都为企业实现平衡生产线提供基础，与企业 ERP、SCM、MCS 等主流管理系统结合，让企业内每一个员工都发挥出最大作用，生产线有效 工作时间提高 15%，产出提高 10%；供应链成本下降 30%，库存下降25%；销售额提升 10%。

图 2-2 RFID 生产线系统示意图

第三章 生产管理系统解决方案设计及实施原理

1. 1. 系统总体设计目标
1. RFID 生产线管理系统实现生产流水线的每个工序的生产状况以及在生产过程中的数据操作的准确化和系统化，建立产品生产控制跟踪，实现从原材料到半成品到产品的可监控可追溯，提升现场管理水平，提高成品一次下线合格率和生产效率，促进生产组织管理精细化， 提高产品制造质量，降低制造资源消耗，提升企业市场竞争力。
2. 方案采用无线通讯技术结合 RFID 射频识别技术，高速获取原始刷卡数据，简易的数据接入办法，可帮助企业实时获得生产线信息以及工人效能，让客户随时随地了解订单生产进度、员工表现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息，快速找到并解决生产减速环节、 平衡各个生产线，使企业对生产计划能胸有成竹、决胜千里。
   2. 系统组成

RFID 生产线管理系统（MES）主要由基础硬件网络平台、硬件接口平台、管理软件平台、ERP 系统接口平台等组成，如图 3-1 所示。

图 3-1 RFID 生产线管理系统组成

21. 基础硬件网络平台：现场信息采集点读写器设备及其与后台管理 系统之间的数据传输网络。
21. 硬件接口平台：MES 软件中负责硬件控制管理、硬件数据采集的部分。
21. 管理软件平台：MES 软件中负责所有与生产执行管理相关的业务处理，是 MES 系统的核心部分。
21. ERP 系统接口平台：MES 软件中负责与 ERP 系统进行数据交换的部分。
    3. 系统功能

本系统包括以下几部分功能：

1. 1. 1. 生产管理

根据生产订单安排投产计划，包括生产订单导入、订单统计和状 况信息抛转、生产任务分解，任务自动指派等

根据投产计划制作、发放电子标签

各车间生产线采集点车辆数据采集，采集得到的数据包括：生产线编码、产品编码、订单号、状态位置、计划号、产品顺序号、VIN 信息等

采集到的现场数据实时传输至后台管理系统，实现生产过程中所有操作信息都能由系统实时记录下来

1. 1. 2. 统计分析

通过数理统计和数学分析、数据挖掘等方法，得到企业所需要的各种数据：产线即时产量、工序产出率、设备和人员的作业状况等自动产生柏拉图、直方图等各类质量报表、图表和报告，并反馈到在线系统进行性能分析和统计

具有现场数据的报表和查询功能，为高层管理人员的决策提供支

持。

1. 1. 3. 系统管理

系统的备份和恢复机制系统操作日志

操作人员权限设置 采集终端配置与控制ERP 系统接口规则

数据初始化

1. 1. 4. 数据接口

从现有ERP系统中获取工程数据，为 MES 系统提供 WIP 信息为现有ERP系统提供所需数据

1. 4. 操作流程

图 3-2 RFID 生产线管理系统流程