超高频RFID生产线管理系统应用

1.项目背景
在传统的制造企业中，日常管理更多的是集中在产品管理、质量管理、仓库管理、移动资产管理、现场人员管理、车队管理等等。而生产线信息的采集通常是采用人工采集、手工输入的方式。这种人工采集、手工输入的方式准确性远远不足，存在较大的错误率。且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使用纸和笔的初级记录方式，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，降低了企业整体的生产力。
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制造企业已意识到这些问题的存在，并尝试使用新兴技术去解决这些问题。目前，部分生产型企业采用条码识别的方式来提高数据录入的准确性，但条码识别还是存在技术上的瓶颈：


1）工人的效率不同，容易引起小组的分工不均匀；


2）生产异常、生产线瓶颈问题无法实时发现；


3）劳动效率低下，实际工作时间利用率不高；


4）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；

5）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；


6）条码数据采集需要专门安排人员队伍进行操作，劳动成本开销大；


因此，以条码识别为代表的生产线管理系统已经越来越不能满足企业对高效、精益化生产管理的要求，企业在深化现代管理理念的同时，构建更先进技术的生产线管理系统具有重要的意义。


2.项目定义

RFID无线射频识别技术是既条码之后又一引起自动识别领域变革的新兴高科技技术，其利用无线电磁波的穿透性，远距离传输和高速数据交换的特性，通过特定的协议，来实现对标识物品信息自动识别的技术。在生产制造行业中，相对目前被广泛使用的条码技术而言,UHF 超高频RFID技术具有本质上的优势：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。
构建基于UHF 超高频RFID技术的生产线管理系统，是以计算机网络为基础，以RFID为核心，建设符合企业生产管理要求，以解决企业现存问题为目标，从生产线半成品下线、仓库转存和暂存、再上线生产等全流程进行自动实时数据采集，对货物批次箱号进行跟踪管理的综合管理系统。

超高频RFID生产线管理系统主要以电子标签作为数据载体，能起到标识识别、物品跟踪、信息采集的作用。电子标签、读写器、天线和应用软件构成的RFID系统直接与相应的管理信息系统相连。每一件物品都可以被准确的跟踪，这种全面的信息管理系统能为客户带来诸多的利益，包括实时数据采集和追踪管理，因此，RFID技术应用于生产线之间的货物转换跟踪管理，可以有效防止出错，实现生产线物流管理智能化，大幅提高企业的产线管理水平。
3．系统设计

基于RFID技术的生产线管理系统，在生产线、转存和暂存仓库应用先进的RFID无线射频识别技术，使用可重复使用的射频电子标签，每个标签都有唯  一ID号，以及可读写数据区，将产品信息写入RFID电子标签中，在生产线下线工位及仓库出入口安装读写器，通过读写标签信息自动写入和采集各位置产品信息，并与其它的IT系统共享数据信息，信息同时显示在显示屏上，提示给生产线操作员，从而对半成品从下线到仓库转存、暂存、再上线生产进行全流程跟踪管理，这样可以保证生产线之间货物批次箱号的对应，各条生产线能毫不出错地完成生产任务，且记录下生产过程中的重要信息，可为将来的质量信息追溯提供基础数据服务。


3.1建设目标

制造生产线企业引入RFID，把RFID生产线和现有的IT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。


RFID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。

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。


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。


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能效。


3.2系统网络图

超高频RFID生产线管理系统网络图如下：

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系统主要从发卡到工位管理、仓库管理来实现对整个生产线的智能化管理。


3.3系统流程


3.3.1 发卡管理

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，将电子标签与需要管理的货物进行绑定，并通过ERP共享接口获取产品相关信息，将信息写入电子标签中，如批次、箱号等，在RFID生产管理系统中建立产品档案，全自动跟踪货物生产线转换流程。


3.3.2工位管理

在每个工位署RFID读写器和天线，当安装有RFID标签的货物进入RFID工作点时，读（写）装置即读取产品上电子标签内存储的数据信息；读（写）装置读取的电子数据信息直接传输给物流控制管理信息系统，RFID物流管理系统再根据产品生产信息，列出货物的包号、批次信息，显示在显示屏上，提示生产工人进行正确的操作。
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3.3.3RFID仓库管理

货物在生产线上经过加工后，需从生产线送到转存仓库中，在转存仓库安装RFID通道式读取设备，即可实现转存到仓库中货物信息的自动采集和实时后台数据更新。货物从仓库出库，也是以同样的方式实现自动和批量出库，实现对货物的实时和高效管理。
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4.系统收益

基于超高频RFID生产线管理系统的建成，可为企业带来如下收益：


1）生产数据能够准确、实时的采集；   


生产数据的实时反馈是保证生产运营畅通的基础。系统在生产车间采集实时生产数据是RFID设备实时自动采集，RFID读写器通过读出货物RFID电子标签中所带有的特定信息实时的反馈到系统中，服务器并每5秒钟更新一次数据。通过这种操作方式系统能够提供实时的生产数据进行采集和数据分析。   


2）生产力在原有的基础上实现提升   


生产力是生产管理的关注热点同时也是管理难点，如果提升了生产力就意味着企业的产量提高、利润可以增加。生产车间实时生产数据反馈到系统，通过系统监控可以实时的发现阻碍生产流水线畅通的原因所在，及时的发现生产瓶颈所在。系统是通过实时数据归集对每个车间、每个组、每个工位的生产情况进行实时的监控，从而可以发现任何生产环节出现的非正常状态，并及时解决阻碍生产流水的瓶颈。从整体上保障了流水线的畅通，提高了生产力。     


3）订单进度实时跟踪，保障及时交货     


订单如果不能及时交货意味着公司不但不能盈利反而导致亏损，同时也影响力公司的信誉度。对公司将来的发展受到很大的影响和阻碍。特别是出口企业对于订单的及时交付显得更为重要。系统是根据客户订单入手，对待生产产品从开始生产到结束生产整个生产流程的实时进度跟踪。实时跟踪订单在生产线的进度，从而精确的掌握每个订单的生产进度，达到及时交货的目的。
5.设备选型

本系统中，RFID数据采集的速度和准确性至关重要，其核心的设备在于RFID工位读写器和RFID仓库读写器。
5.1工位读写器
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产品特点

[*]集成ThingMagic高性能模组
[*]集成高增益天线
[*]支持红外触发模式
[*]支持485 & Modbus等工业控制总线

ZEUS（FU-M6-IN1 ）是一款 IP67 防护等级的工业级RFID一体化读写器，内嵌ThingMagic高性能模组，支持Modbus协议，TCP/IP通讯，IP67的防护等级。外观小巧，安装便捷，适用于各类工业和商业环境。
同时，FU-M6-IN1依照 EMC IEC61000-4 标准设计，满足工业级宽电压输入模式，电源输入及信号均采用隔离，隔离电压为 2KV，宽电压输入和工业级宽温工作温度，满足超长稳定工作时间；工业级串口输出，满足高速自动实时数据传输。
行业应用
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5.2仓储读写器
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产品特点
>集成ThingMagic核心高性能读写设备
>支持WIFI（IEEE802.11 a/b/g/n）
>支持 TCP/IP
>集成高增益天线组
>支持红外触发模式
FU-TD04 超高频RFID门禁系统支持EPC C1 G2（ISO18000-6C）协议，支持服务器模式实现多通道控制功能，内部集成高增益天线组、基于ThingMagic的高速读写器及控制模组，拥有高速读取≥300标签性能和良好的读取区域控制能力，提供标准网络接口和WIFI，方便连接系统平台。产品适用于各物流仓储、图书档案、人员考勤管理、鞋服门店以及重要资产管理。


行业应用

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5.RFID手持终端
W9900A-X 是一款集 1D 或 2D 条形码扫描、4G 全网通、GPRS 、WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一体的安卓操作系统的便携式工业级RFID智能数据采集设备。采用 5.0 寸 IPS 屏, 分辨率720*1280, 高清全视角，阳光下可见，并搭配高性能大猩猩三代二次强化玻璃，支持多点电容触摸屏。

用户可根据实际需求选择不同功能模块，实现对一维码、二维码、RFID 数据的采集，并通过 USB、GPRS、4G、WIFI、蓝牙等多种有线无线通信方式，实现采集数据的快速有效传输。 广泛应用于珠宝门店、服装管理、工业制造、物流仓库管理、 资产管理、巡检等
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    产品特点
> 带有无线语音和通信模块，可通过无线网络，登录互联网和云端，实现对数据的实时处理、语音通话。

> 采用 ANDROID 7.0 嵌入式操作系统，界面友好，操作简单，使用便捷，扫描、识别结果直观，可以满足不同用户的需求。同时实现数据的实时传输，提高工作效率。

> 可广泛应用于服装管理、工业制造、物流仓库管理、 资产管理、巡检等行业。 设备轻便， 适合单手工作，可灵活地应用于任何环境，简化业务运作流程，提高工作效率，降低企业运营成本，助力企业便捷化移动数据管理工作。
5.2 仓库读写器

仓库读写器主要是部署在仓库门口，需要对进出的货物标签信息进行快速准确的采集到。

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Vega 是一款以ThingMagic优异的M6e-A模组为核心集成的工业级RFID叉车读写器，内嵌高性能M5e UHF RFID模块，它满足于恶劣环境作业标准要求用于卡车、叉车和汽车(在车辆读者模型),非常适合部署在各种各样的室内和室外应用。一个版本是用于支持应用程序调用的最-大容许输出功率允许欧盟法规。Vega reader利用当地个人电脑(不包括)通过RS-232串行接口提供命令和控制。

广泛适用于叉车仓储、物流仓储、门禁管理卡车、叉车和汽车等细分领域下读取。

关于铨顺宏
深圳市铨顺宏科技作为RFID服务商，在向各大运营商、集成商提供ThingMagic全系列产品的同时，公司也一直以专业的技术团队，优质的服务，优惠的价格，为广大客户提供世界—流的RFID设备解决方案和高质量的售后服务。公司配合各大运营商、集成商已成功的将ThingMagic RFID设备，运用在仓储物流、档案信息化、航空航运、服装零售、汽车制造、智慧医疗、资产管理、防伪溯源等多个领域各种应用中。从产品选型，到方案设计和系统平台支持，为用户提供易于操作且稳定性高，具差异化、具创新的综合性技术服务。