RFID技術在工業制造領域的應用和挑戰
- 2019-06-18 16:47:00
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1978年實行改革開放至今40多年,我國制造業發展迅速作為一個世界大國無論從國民生活水平提高、經濟發展,還是國家安全的角度都需要強大、獨立、自主的制造業。新工業革命的出現,不僅僅是挑戰,更是一次難得的機遇。我國已經進入到工業化后期,正處于經濟結構轉型升級的關鍵時期。新工業革命促生了大量新技術、新產業、新模式,為我國產業發展奠定了技術經濟基礎,明確了未來的發展方向,也為我國科學的制定產業發展戰略、加速經濟轉型升級、掌握發展主動權提供了重要機遇。下面我們一起來了解下關于RFID技術在工業制造領域的應用。
生產流水線上的RFID電子標簽,使用RFID技術在生產流水線上實現自動控制,監視產品,極大地提高了生產的快捷性和準確性,提高工效率,改進生產方式,節約成本。RFID標簽方便準確地記錄工序信息和工藝操作信息,滿足柔性化生產需求。 用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視,提高生產率,改進生產方式,節約了成本。
一、RFID在制造業中的需求分析
制造業生產線幾乎每月都要損耗大量物料,并且生產結果與預期因為有誤差而影響交貨的情況時有發生,生產線也往往因人為原因造成種種誤差。將RFID標簽貼在生產物料或產品上,可自動記錄產品的數量、規格、質量、時間、負責人等生產信息,代替傳統的手工記錄;生產主管通過讀寫器隨時讀取產品信息;其他相關人員能及時掌握生產狀況并根據情況調整生產安排;采購、生產、倉儲信息一致并能實時監控;物料和產品離開倉庫前系統都將自動記錄出入庫信息,并能實時追蹤物品所在地。
在工業環節利用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絡中的名字,通過RFID技術,將生產狀態,庫存情況映射到信息網絡中,登記在現場中心數據庫里,在傳送到信息體系中。將RFID技術應用于生產線監控,可以實現自動控制和檢測,節約成本。RFID標簽可以唯一標識每1件產品,通過應用程序記錄每1件產品的原料和來源、生產線位置、生產過程和庫存狀況等信息,為企業更好地管理生產和調整庫存等提供有效的依據。
二、 RFID在制造業中應用特點
2.1 數據實時共享
在制造企業生產過程中,生產線及時準確地反饋信息是十分重要的。以往只能一邊生產一邊手工記錄故障,生產完成后統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。在生產線各道工序安裝RFID識讀設備,并在產品或托盤上放置可反復讀寫的RFID電子標簽。這樣,當產品通過這些節點時,RFID讀寫設備即可讀取到產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中,管理者就可及時了解生產線工作狀況了。
2.2 標準化的生產控制
RFID系統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機器設備、工具和零部件等,從而實現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線時,可以進行實時控制、修改甚至重組生產過程,以保證生產的可靠性和高質量。
2.3 質量跟蹤和追溯
在實施RFID系統的生產線上,產品質量是由分布在若干處的一些測試崗位來檢測的。在生產結束時或產品驗收前必須能用該工件所有先前收集到的數據明確地表達其質量。利用RFID電子標簽可以很方便地做到這一點,因為在整個生產過程中所取得的質量數據已經隨產品走下生產線。
三、RFID在生產流水線上的應用原理
目前基于條形碼的生產管理系統使各種質量分析和控制得以方便地實現,而條形碼技術有其優點,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、傳感器采集生產線現場的實時數據,把讀到的數據通過網絡(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、可以自動發現并組織網絡的管理機制。采用的方法是部署RFID讀寫器,同時建立讀寫器網絡連接,解決讀寫器網絡的規劃、優化和控制問題。物品上的RFID標簽,配合連成網絡的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的電子標簽,來將各個生產環節融入到網絡系統中,大大提高了工業制造的自動化水平。RFID技術在工業制造領域中的影響是廣泛的,具體包括制造信息管理,制造執行、質量控制、標準符合性,跟蹤和追溯,資產管理,倉儲量的可視化等。
例如,在制造信息管理中,將RFID和現有的制造信息系統如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據,從而增強生產力、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。通常從RFID獲取數據后,還需要中間件將這些數據進行處理,饋送到制造信息系統。
四、RFID技術在工業應用中的挑戰
RFID技術具有七大基本特征:極高的穩定性和可靠性;適應工業環境的高防護等級;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技術應用于工業領域的道路并不平順,不僅要求RFID技術產品質量過硬,制造業原有的性質也會給RFID模塊應用帶來羈絆。RFID技術在工業應用中的主要主要挑戰有:
(1)應用環境惡劣
在工業生產中,可能會有大量的金屬機械件,這對標簽的運用是一個挑戰,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工作方式都需要認真設計和考慮。
(2)缺乏投入產出模型
所謂投入產出模型,也就是RFID模塊技術在本行業可以在那些地方發揮作用、如何發揮作用、總體擁有成本(TCO)的構成和費率如何以及所產生的收益來自于那些方面且收益率如何。缺乏行業公認的投入產出模型就會讓業內企業感到采用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)中國企業信息化程度不高
與發達國家的同行相比,中國企業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據采集手段,只有與企業管理信息系統很好地相互融合才能發揮出應有的作用,為企業創造出實實在在的效益。目前國內的很多企業連基本的管理信息系統,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。
技術現狀表明,從最初的抽象概念形成到最終在工業企業得到實際應用往往需要大約兩年的時間。在網絡化水平很高的行業(如機器制造業)確立有關RFID技術從數據結構和最小數據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孤島方案:一些企業通過應用RFID技術即使在沒有網絡化的情況下也能取得明顯的經濟效益。這主要只涉及到一些較大的中大型工業領域,在這些領域新技術實際應用的節奏通常更快。
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