1. RFID生產(chǎn)制程管理項(xiàng)目簡介
1.1. 項(xiàng)目背景和目的
隨著經(jīng)濟(jì)的全球化發(fā)展趨勢，和越南，印度等發(fā)展中國家加入世界制造工廠的競爭行列，傳統(tǒng)密集型加工制造業(yè)，尤其是紡織業(yè)的單品加工利潤越來越低，為提升企業(yè)的整體利潤率，優(yōu)化企業(yè)管理流程，通過信息化改造來提升生產(chǎn)效率成為有效的手段之一。
在服裝加工業(yè)的生產(chǎn)流程中，大部份生產(chǎn)模式都以執(zhí)扎生產(chǎn)模式或單件流生產(chǎn)模式為主。此類型流水作業(yè)生產(chǎn)線模式的最大缺點(diǎn)是常在某個(gè)工序積壓半制成品，如果工序繁復(fù)且生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，則此類現(xiàn)象更加嚴(yán)重，結(jié)果是削弱了管理人員對(duì)生產(chǎn)周期的預(yù)測、控制及應(yīng)變能力。已愈來愈難以應(yīng)付定單規(guī)格多，且交貨期短的市場要求。
解決上述問題，基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)制程管理系統(tǒng)成為有效方案之一。通過RFID技術(shù)的采用，為生產(chǎn)管理者提供生產(chǎn)線任一工序環(huán)節(jié)的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”，幫助工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中半成品工序，成品工序的計(jì)量和倉儲(chǔ)的出入庫管理的自動(dòng)化和信息化集成，通過與工廠已有ERP系統(tǒng)的結(jié)合，使工廠的管理者及采購，物流等部門能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控任一訂單的生產(chǎn)情況，為生產(chǎn)排期，物料采購，海關(guān)報(bào)關(guān)及物流運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)提供調(diào)度依據(jù)。
此外該系統(tǒng)的一個(gè)新穎的應(yīng)用是采購商可以通過登錄ERP系統(tǒng)，查詢自己的訂單的生產(chǎn)情況，由此增加制造企業(yè)在供應(yīng)商對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管控能力考查時(shí)的優(yōu)勢。
廣西鞋業(yè)在2008年度開始采用RFID應(yīng)用進(jìn)行了生產(chǎn)制程控制，目前主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用：
1) 在裁斷，針車，大底等半成品工序，當(dāng)某個(gè)生產(chǎn)班組生產(chǎn)完一定數(shù)量的半成品后，要求將其放置到指定的半成品區(qū)供下一工序領(lǐng)用。在RFID集成應(yīng)用中流程為操作員工將規(guī)定數(shù)量半成品放置在周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，并在周轉(zhuǎn)箱上掛上存儲(chǔ)有批次信息的RFID標(biāo)簽（計(jì)量卡），同時(shí)操作的工人身上佩帶稱為班組卡的具有本組標(biāo)識(shí)的RFID標(biāo)簽，當(dāng)通過半成品區(qū)的RFID計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，RFID系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別計(jì)量卡和班組卡，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入給ERP系統(tǒng)。
2) 在成型流水線的最后階段某個(gè)工位，有制定操作員負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)有生產(chǎn)批次信息的RFID標(biāo)簽放置在裝有成品的包裝盒內(nèi)，在最后一個(gè)工序通過傳送機(jī)構(gòu)傳送給成品庫進(jìn)行入庫，在傳送機(jī)構(gòu)末端（成品庫入口）裝有RFID系統(tǒng)，自動(dòng)識(shí)別RFID標(biāo)簽并將批次信息和數(shù)量統(tǒng)計(jì)導(dǎo)入ERP系統(tǒng)。
通過上述系統(tǒng)的采用，實(shí)現(xiàn)各工序計(jì)量的自動(dòng)化，以及生產(chǎn)報(bào)表的自動(dòng)生成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的平衡化管理，追求作為整體作業(yè)的效率而非個(gè)人產(chǎn)量。工序與工序間的半制品實(shí)現(xiàn)緊密交接，防止因?yàn)槟骋还ば虻淖铚绊懮a(chǎn)上其它工序的運(yùn)作，同時(shí)也嚴(yán)格控制了各環(huán)節(jié)半制品的存量，實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)上的工位安排、設(shè)備產(chǎn)能優(yōu)化的流暢。
1.2. 定義
RFID 無線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification ），射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物品上，作為待識(shí)別物品的電子標(biāo)記。閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)識(shí)性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。
EPC碼 電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的一定格式的數(shù)據(jù)，在接收到讀寫設(shè)備指令后電子標(biāo)簽將該數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送給讀寫設(shè)備，該數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶用于需求改寫。
ERP 廠商使用的專業(yè)廠商提供或者自行開發(fā)的生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)。
計(jì)量卡 用于計(jì)量生產(chǎn)單品數(shù)量的RFID標(biāo)簽。通常根據(jù)生產(chǎn)批次的變更寫入不同EPC數(shù)據(jù)。
班組卡識(shí)別不同班組/工序的RFID標(biāo)簽，一般是唯一的，并且在編碼上與計(jì)量卡有區(qū)別。
2. 方案設(shè)計(jì)
根據(jù)廣西鞋業(yè)RFID制程管理系統(tǒng)一期 實(shí)施的需求，二期的需求沒有太大變化，主要包括如下：
? 生產(chǎn)看板系統(tǒng)
? 半成品的計(jì)量
? 成型線（入倉）的計(jì)量
圖1 RFID生產(chǎn)制程管理功能簡圖
因?yàn)樵谝黄诘捻?xiàng)目實(shí)施中，問題主要集中在硬件設(shè)備和數(shù)據(jù)采集階段，而數(shù)據(jù)的處理，報(bào)表生成等ERP功能沒有太大問題，并且該部分主要由廠方完成，因此在此方案中對(duì)ERP相關(guān)的數(shù)據(jù)處理流程沒有做描述，主要集中在硬件改造上。
2.1. 生產(chǎn)看板
略。
2.2. 半成品線計(jì)量方案
在裁斷，大底，針車等工序，傳統(tǒng)管理方法都是通過手工統(tǒng)計(jì)每個(gè)班組的產(chǎn)量，存在如下問題：
生產(chǎn)效率低下：主要原因是管理上缺乏嚴(yán)格意義的量化，生產(chǎn)調(diào)度缺乏計(jì)劃性，設(shè)備使用率較低，人員安排不合理。
監(jiān)管失控：當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)遲滯時(shí)未能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)出預(yù)警通知，生產(chǎn)線內(nèi)員工表現(xiàn)參差缺乏數(shù)據(jù)量度，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。
缺乏足夠的用于分析的數(shù)據(jù)：目前工廠已使用各類ERP系統(tǒng)，但是目前ERP系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集上，尤其是生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集上都存在問題，數(shù)據(jù)往往有偏差且滯后。進(jìn)而影響ERP系統(tǒng)的效能。
在廣西鞋業(yè)的RFID生產(chǎn)制程管控一期實(shí)施中，使用了RFID技術(shù)進(jìn)行各工序的計(jì)量。其方案如下：在半成品區(qū)前面有RFID計(jì)量系統(tǒng)，系統(tǒng)的RFID讀寫設(shè)備與計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)連接。當(dāng)某個(gè)班組完成一定數(shù)量的半成品加工后，將規(guī)定數(shù)量半成品放置在半成品周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，并在箱上掛計(jì)量卡（每張標(biāo)簽代表一定批次及數(shù)量），執(zhí)行周轉(zhuǎn)操作的員工同時(shí)佩帶班組卡，在經(jīng)過RFID計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)入半成品區(qū)時(shí)，操作員工首先通過門型計(jì)量系統(tǒng)，確認(rèn)RFID讀寫設(shè)備識(shí)別到班組卡后，再回來拖動(dòng)周轉(zhuǎn)箱通過統(tǒng)計(jì)門，RFID讀寫設(shè)備識(shí)讀所有批量卡。讀寫設(shè)備連接的計(jì)算機(jī)將識(shí)讀的班組卡和計(jì)量卡信息按對(duì)應(yīng)關(guān)系上傳給ERP管理系統(tǒng)。
圖2 半成品區(qū)RFID計(jì)量系統(tǒng)（一期）
RFID生產(chǎn)制程管控一期實(shí)施中發(fā)現(xiàn)了若干問題：
1：門型計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致RFID讀寫設(shè)備天線方向無法調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)有效的讀取效果。
2：門型計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，讀寫設(shè)備的網(wǎng)線和電源線綁在門框上，不正規(guī)且存在隱患。
3：原有流程中需要操作員工先持班組卡通過計(jì)量系統(tǒng)，然后再拖周轉(zhuǎn)箱通過，兩次都要 到電腦前確認(rèn)讀卡結(jié)果，工作效率非常低。
4：原有軟件流程問題，每次讀取班組卡后將后面的識(shí)讀到的計(jì)量卡全部記錄為該班組的數(shù)量，后面的其他班組進(jìn)行計(jì)量時(shí)，如果在刷班組卡前不小心被讀取到周轉(zhuǎn)箱的計(jì)量卡，則該數(shù)據(jù)被統(tǒng)計(jì)為前一組的數(shù)量。
在該項(xiàng)目二期的實(shí)施中，根據(jù)一期發(fā)現(xiàn)的問題和缺陷，在硬件上進(jìn)行了一系列改進(jìn)：
1：門型計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，較之前更加堅(jiān)固，美觀。
2：門型計(jì)量系統(tǒng)增加天線方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使識(shí)讀效率更高。
3：讀寫設(shè)備的以太網(wǎng)，電源走線隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)，更安全，美觀。
4：增加指示看板，顯示班組卡序號(hào)以及識(shí)讀到的批量卡數(shù)量。
同時(shí)指示當(dāng)前是否有效識(shí)讀時(shí)間。
5：完善軟件流程，操作員佩帶組別卡同周轉(zhuǎn)箱可同時(shí)通過計(jì)量系統(tǒng)，同時(shí)在軟件流程上防止出項(xiàng)錯(cuò)誤計(jì)量。基本流程如下：
在設(shè)計(jì)中，提供三個(gè)指示燈：識(shí)讀燈，操作燈和故障燈
綠色識(shí)讀燈亮起時(shí)表示可以進(jìn)入識(shí)讀區(qū)進(jìn)行計(jì)量操作。
黃色操作燈亮起時(shí)表示當(dāng)前正在進(jìn)行某個(gè)班組卡的計(jì)量，阻止其他班組卡進(jìn)入。
紅色故障燈指示故障，如識(shí)讀區(qū)內(nèi)同時(shí)存在兩張班組卡等情況。
在軟件設(shè)計(jì)中，對(duì)讀取到班組卡而無計(jì)量卡，有計(jì)量卡無班組卡等各類意外均應(yīng)該設(shè)計(jì)處理機(jī)制。
2.3. 成型線計(jì)量方案
在工廠的生產(chǎn)線工序流程中，成型線的末端連接一個(gè)機(jī)械傳送機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將成型線完成的成品傳送到成品倉庫。在傳統(tǒng)的流程中使用人工統(tǒng)計(jì)數(shù)量，但實(shí)際情況中同一天的生產(chǎn)可能有不同批次的成品交替，甚至有返工的批次摻雜在常規(guī)批次中，因此經(jīng)常發(fā)生統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。該流程的信息化改造有使用條碼掃描方案，但是因?yàn)橥慌沃型?guī)格鞋子的條碼一般相同，因此使用條碼可能發(fā)生多次掃描以及漏掃的情況。在一期的RFID生產(chǎn)制程管控方案中使用RFID技術(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)量統(tǒng)計(jì)。
在一期的實(shí)施方案中，傳送機(jī)構(gòu)的尾端（即倉庫入口）放置一臺(tái)RFID讀寫設(shè)備，在成型線的配對(duì)工位，操作員在每雙成品盒內(nèi)放置一個(gè)存儲(chǔ)有批次及計(jì)量信息的計(jì)量卡，在成品被傳送到傳送機(jī)構(gòu)末端后，RFID設(shè)備識(shí)讀到批次卡實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給ERP系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)表等處理。
在一期的實(shí)施中出現(xiàn)如下不足：
1：傳送機(jī)構(gòu)的吊斗為鐵質(zhì)耙齒，而原有流程中會(huì)放置在鞋盒的底部，計(jì)量卡會(huì)有一定概率貼在耙齒上，因鐵質(zhì)背景對(duì)RFID標(biāo)簽的固有影響造成無法識(shí)讀，導(dǎo)致漏讀現(xiàn)象。
2：讀寫器安裝位置不合適，無法調(diào)節(jié)到最有讀取效果。
3：讀寫設(shè)備的走線不正規(guī)，存在安全隱患。
在二期的方案中，根據(jù)上述情況進(jìn)行了改進(jìn)：
1：鐵質(zhì)耙齒改為塑料等材質(zhì)，或者在耙齒上加裝1.5厘米的塑料或玻璃鋼材質(zhì)。
2：讀寫設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，天線角度可調(diào)。
3：規(guī)范電源線，網(wǎng)線的走線。
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