上海實甲涂裝生產線RFID數據采集解決方案
一、引言
射頻識別(Radio Frequency Identification，縮寫RFID)俗稱電子標簽，廣泛用于資產、人員、生產線、供應鏈等領域。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。超高頻RFID技術可遠距離識別高速運動物體，且可同時識別多個標簽，操作快捷方便。最基本的RFID系統由三部分組成：標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。基本的RFID系統組成如圖1。
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圖1、RFID系統組成圖
將射頻識別技術與條碼(Barcode)技術相互比較，射頻識別擁有許多優點，如識別距離遠、識別時不需要標簽視覺可見、能夠在惡劣環境中使用、內容可以更新、能夠批量讀取多個標簽、可識別高速運動物品、信息量大、不容易仿制等。
射頻識別技術被認為是21世紀最有發展前途的信息技術之一，就目前的技術發展來看，RFID領域處于物聯網發展的最前端，也是實現物聯網的基礎技術之一。
二、項目背景
傳統的制造企業中，管理主要集中在產品管理、質量管理、倉庫管理、移動資產管理、現場人員管理、車隊管理等。通常，生產線信息的采集采用人工采集、手工輸入的方式。人工采集、手工輸入的方式準確性不足，存在一定的錯誤率。手工輸入只能定時進行，導致生產計劃按周計劃、月計劃提交，不能精確到日。系統中生產數據無法實時更新，滯后情況嚴重，不利于生產流的順利進行，制約了產能的進一步提高。同時制造企業大部分職能部門大多數使用紙和筆，這使得制造企業的大部分職能部門面對著大量的數據錯誤，降低了生產力。
企業早已意識到這些問題的存在，并想盡辦法嘗試解決。在我國，部分生產型企業采用條碼識別或手工輸入的辦法來進行錄入數據，但條碼識別或手工錄入還是帶來一系列問題：
A.工人的效率不同，容易引起小組的分工不均勻;
B.生產異常、生產線瓶頸問題無法實時發現;
C.勞動效率低下，實際工作時間利用率不高;
D.人工輸入信息容易出錯;
E.無法實時追蹤，管理層難以根據工作狀態進行工作安排，如果工作過程某個工序出現問題，要排除的話也必須等到下一天;
F.人工或條碼數據采集需要專門安排人員隊伍進行操作，按 1000 人的工廠計算，三個統計員工的工資大約￥4500 元，一年￥54000 元，勞動成本開銷大;
G.每個月產票紙張的消耗、打印機的消耗都是一筆龐大的、看不到的賬本。按 1000 人的工廠計算，每個月打印機維護及紙張耗材紙￥8000 元，一年￥96000 元。
在生產制造行業中，相對目前被廣泛使用的手工或條碼技術而言，RFID 標簽具有本質上的優勢，RFID標簽的優勢包括：可無線遠距離讀寫，可穿透性讀寫 ，可在高速移動的狀態下讀寫 ，存儲更多的數據，可在惡劣的環境下使用等。因此 ，RFID 技術不只是條碼技術的簡單替換，它在生產制造業中的應用將改變企業的生產經營方式。目前，RFID技術已經開始應用于生產制造行業的供應鏈管理 、倉庫管理 、物料管理等。涂裝線現場環境惡劣，高溫高濕度、且有油漆污染，普通的識別方式不能滿足使用要求，上海實甲根據客戶的現場情況提出RFID電子標簽的管理方案。
三、方案設計
3.1方案設計
根據某廠涂裝線的實際情況，其采用懸掛鏈系統對工件在產線的不同工序進行移動，采用橫梁及吊鉤對工件抓取，進行實現從投入原材料到處理完出成品的整個過程，主要涉及靜電除塵、預熱、底漆噴涂、烘干、表面噴涂、溜平干燥等工藝過程，在每個環節采用超高頻對數據進行識別，采用無線Wi-Fi和管理系統進行通訊;硬件網絡拓撲圖如下：
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3.2流程設計
工作流程描述如下：
貼標：采用SR-3200B對電子標簽數據進行初始化;初始化后將標簽貼在橫梁或吊鉤上，重復使用;
上線標簽初始化;待處理的實物上線前通過智能移動終端將實物信息和電子標簽信息進行讀取關聯，完成標簽和實物的對應;
各工序的標簽實時識別：在各工序安裝固定式讀寫器和天線，對經過該工序的實物進行識別，并在數據庫后臺記錄時間;實時監控產線的生產進度和質量情況;
3.3系統實施效益
生產型企業引入RFID，把 RFID 和現有的制造信息系統如 MES、ERP 等系統相結合，建立生產線實時管理體制，更優化、更合理利用資源，提高產能、提高資產利用率以及更高層次的質量控制和各種在線測量為企業創造更大的效益。
A.對實時數據流的影響
RFID 可提供不斷更新的實時數據流。與制造執行系統互補，RFID 提供的信息可用來保證正確使用勞動力、機器、工具和部件，從而實現無紙化生產和減少停機時間。更進一步地，當材料、零部件和裝配件通過生產線時，可以實時進行控制、修改甚至重組生產過程，以保證可靠性和高質量。 所有數據均通過無線方式被客戶端電腦高速采集。
B.對生產線實時監管的影響
有了實時數據流作為基礎，ERP 等管理系統可對這些大量的數據進行挖掘，對生產進度、過程進行實時的有效的監管，找出生產瓶頸、解決生產問題，部署更高層次的質量控制和各種在線測量。
C.對生產線實際生產能力的影響
RFID 可提供最精確的工序所需工時計算結果。ERP 軟件可以通過 RFID 對每個工人每個工序、工時進行準確的評估，計算出每條生產線實際生產能力，企業管理人員可使用這些數據對企業業務能力作出更準確的分析。
D.對平衡生產線的影響
完成數據的挖掘、分析，企業管理人員掌握車間生產能力、即時解決生產瓶頸、實時監管生產進度、通過質量監控改進生產工藝，RFID 都為企業實現平衡生產線提供基礎，與企業 ERP、SCM、MCS 等主流管理系統結合，讓企業內每一個員工都發揮出最大作用，生產線有效工作時間提高15%，產出提高10%;供應鏈成本下降30%，庫存下降25%;銷售額提升10%。
對生產質量的影響
完成產線的數據采集，降低勞動工作強度，實現工件的有序進行，保證了產品的高質量，同時可以對出現問題的工件進行溯源和分析，達到改進生產質量的目的。
四、設備配置
設備配置清單如下：
序號 名稱 型號 數量 備注
1 發卡機 SR-3200B 1 發卡
2 固定式讀寫器 SR-2514 8 Wifi通訊，各工序讀取
3 射頻電纜組件 SCA-SMA/N-J-3 8
4 RFID天線 SA-915-VL9 8
5 智能移動終端 SP-2414-2A 1 帶RFID功能，產線上線處
6 智能移動終端 SP-2414-2A 1 不帶RFID功能，產線緩存區
7 電子標簽型號1 400 7、8兩項二選一
8 電子標簽型號2 400 7、8兩項二選一
五、主要設備介紹
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標簽選型一
產品概述：
本產品為無源超高頻耐高溫抗金屬標簽。產品耐高溫，體積小，價格低，性價比高，堅固耐用，能在高溫等惡劣環境中使用。廣泛適用于模具管理，產品資產管理等需要高溫環境下的應用。
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產品參數：
基材：陶瓷
天線：銀印刷
產品尺寸：21*17*2mm
測試距離：固定讀寫器2m(30dBm)
手持機 1m(28dBm)
測試距離根據環境及天線增益的不同有差異
標簽芯片：Impinj M3(如客戶有特殊要求，可以使用不同芯片)
協議：EPC Class1Gen2(ISO18000-6C)
頻率：902^928MHz
使用溫度：-40~250℃
安裝方式：背膠3M9473PC(-40~250℃)
外殼：PPA
防護等級：IP68
靜電防護：2000V
內存容量(如下圖)：EPC 96Bits ;TID 32Bits
可擦寫次數：100000次
產品優勢：
耐高溫，產品單體瞬間耐溫可以達到250℃，常態耐溫可以達到200℃
標簽選型二
產品概述：
本產品為無源超高頻抗金屬標簽。產品體積小，價格低，性價比高，堅固耐用，能在惡劣環境中使用。廣泛適用于模具管理，產品資產管理等
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產品參數：
基材：陶瓷
天線：銀印刷
產品尺寸： 30*30*3.0mm
測試距離：固定讀寫器5m-8M
手持機 3m-4m
測試距離根據環境及天線增益的不同有差異
標簽芯片：Alien H3(如客戶有特殊要求，可以使用不同芯片)
協議：EPC Class1Gen2(ISO18000-6C)
頻率：902^928MHz
使用溫度：-40~250℃
安裝方式：-40~250℃
防護等級：IP68
靜電防護：2000V
內存容量：EPC 96Bits ;TID 32Bits ;User 512Bits
數據存儲時間：50年
可擦寫次數：100000次
RFID管理系統集成商
標簽: 上海實甲涂裝生產線RFID數據采集解決方案