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1.項目背景 在輪胎生產(chǎn)制造企業(yè)中，輪胎生產(chǎn)信息的正確采集和存儲將對控制輪胎的生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量檢驗和質(zhì)量跟蹤等方面起著(zhù)重要作用。目前，企業(yè)MES系統依靠手工記錄和條碼掃描的方式進(jìn)行數據采集，由于輪胎生產(chǎn)工序多且復雜，半成品物料就有十幾種工序，依靠手工記錄和傳統人工條碼掃描方式操作繁雜，容易出錯，不利于企業(yè)精細化管理。在輪胎質(zhì)量檢測不合格時(shí)，條形碼很難快速地追溯到故障原因，造成資源的浪費。 由此現狀，在輪胎企業(yè)MES系統中，需要尋求一種新的識別技術(shù)來(lái)提高信息采集的自動(dòng)化水平。隨著(zhù)科技的發(fā)展，RFID作為一種非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)，實(shí)現信息的快速流通。故障追溯識別功能，能夠滿(mǎn)足輪胎生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際需求。因此基于輪胎企業(yè)RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）有了很好的應用前景。 深圳市銓順宏科技有限公司作為專(zhuān).業(yè)的RFID物聯(lián)網(wǎng)設備與技術(shù)服務(wù)提供商，提供專(zhuān).業(yè)的RIFD設備和技術(shù)服務(wù)支持。銓順宏在基于胎輪企業(yè)RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）應用中有豐富的現場(chǎng)搭建經(jīng)驗，協(xié)助廣大客戶(hù)將ThingMagic高品質(zhì)RFID產(chǎn)品更好的應用到輪胎企業(yè)MES系統應用中。 2.RFID系統簡(jiǎn)介 基于胎輪企業(yè)RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）主要由RFID標簽(Tag)、讀寫(xiě)器(Reader/Writer)和應用系統(Application System)三部分組成。RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理系統利用射頻信號以無(wú)線(xiàn)方式傳輸數據，根據RFID標簽擁有的唯.一識別碼來(lái)高效地分辨、追蹤、管理產(chǎn)品，實(shí)現查詢(xún)、結賬、存貨控制、統計等功能。 2.1 RFID標簽(Tag) RFID電子標簽核心主要由帶存儲的芯片組成，存儲包含待識別物體的身份代碼和技術(shù)參數等信息。電子標簽可以安裝在待識別物體的適當部位。電子標簽與條形碼相比主要優(yōu)勢： ①更大的信息存儲空間，并為以后的信息擴展提供可能。 ②產(chǎn)品信息動(dòng)態(tài)存儲。在整個(gè)輪胎生產(chǎn)過(guò)程中，這些信息可以自動(dòng)提示工人物料的信息，提高了生產(chǎn)效率。 ③電子標簽經(jīng)過(guò)二次封裝，可適應震動(dòng)，腐蝕，潮濕金屬等惡劣的工業(yè)環(huán)境。 ④信息讀寫(xiě)時(shí)標簽不一定要在天線(xiàn)的可視范圍內，可以嵌入載體、工裝、托盤(pán)中，使用十分方便。 2.2 讀寫(xiě)器(Reader/Writer) 主要包括超高頻RFID讀寫(xiě)主機、天線(xiàn)和連接線(xiàn)纜等，RFID天線(xiàn)安裝在待識別物體通過(guò)的通道或必須的數據采集點(diǎn)上。超高頻RFID讀寫(xiě)器采集到的信息包括待識別物體身份代碼信息，如產(chǎn)品型號、序號、生產(chǎn)時(shí)間以及其他需記錄的信息。在輪胎的生產(chǎn)過(guò)程中，主要應用讀寫(xiě)器非接觸識別和快速讀寫(xiě)的特點(diǎn)避免人工介入、減少錯誤，實(shí)現生產(chǎn)信息采集的自動(dòng)化。 2.3 應用系統(Application System) 應用系統是RFID生產(chǎn)管理框架中重要的一環(huán)。是用來(lái)管理RFID超高頻讀寫(xiě)器、PC/PLC、服務(wù)器等的通信接口。負責實(shí)現硬件設備的信息交互以及與IVIES系統的兼容等問(wèn)題。 3 基于RFID技術(shù)的MES系統設計開(kāi)發(fā) 3.1 原有輪胎企業(yè)MES系統 目前，在輪胎企業(yè)應用較為成熟的MES系統有“密煉車(chē)間管控網(wǎng)絡(luò )系統”、“半成品和成型數字管控系統”和“輪胎條碼物流管理系統”，這些iVIES系統都是基于條形碼技術(shù)實(shí)現數據采集的，已經(jīng)覆蓋了輪胎生產(chǎn)的原材料倉庫、煉膠車(chē)間、成型、硫化車(chē)間、各質(zhì)檢工序、成品倉庫管理以及輪胎銷(xiāo)售、三包售后等各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節。由于條形碼技術(shù)本身的缺陷，MEs系統在實(shí)際輪胎生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì )出現以下問(wèn)題： ①在生產(chǎn)過(guò)程中，各環(huán)節信息都有人工輸入，容易出現錯誤，使工作步驟不能正常銜接，影響生產(chǎn)效率。 ②出現產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，由于記錄數據不完全，導致不能追溯到出現質(zhì)量問(wèn)題的工序和工位上。 ③生產(chǎn)部門(mén)對現場(chǎng)信息掌握不全，使輪胎半成品生產(chǎn)物料容易產(chǎn)生大量庫存，影響企業(yè)生產(chǎn)和管理。 ④管理人員不能直接了解生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)狀況，不能根據生產(chǎn)的實(shí)際情況及時(shí)調整作業(yè)計劃，解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。 基于超高頻RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理(MES系統)，以上問(wèn)題可以迎刃而解：它能動(dòng)態(tài)存儲每個(gè)工序作業(yè)的內容;對生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現監控管理，使需求計劃更加及時(shí)準確;減少時(shí)間和資源的浪費;RFID追蹤定位輪胎每道工序的加工信息，提高了生產(chǎn)管理質(zhì)量和效率。 圖1 目前輪胎企業(yè)RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）的示意圖 3.2 RFID生產(chǎn)系統在輪胎工序生產(chǎn)線(xiàn)上的應用設計 輪胎生產(chǎn)線(xiàn)是個(gè)封閉循環(huán)系統，RFID超高頻讀寫(xiě)器和超高頻RFID工位機進(jìn)行通信，每個(gè)工位PC都由后臺集中控制管理。標簽安裝到輪胎生產(chǎn)物料的各種工裝上，每個(gè)RFID工位讀寫(xiě)器在工裝安裝到機位時(shí)進(jìn)行讀取，識別此工裝物料信息，并在RFID工位機上明確顯示，操作人員可以清楚地識別。 以輪胎生產(chǎn)半成品—威型工序為例，詳細介紹一下基于超高頻RFID技術(shù)的生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）的現場(chǎng)應用設計。 圖2 基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)線(xiàn)管理（MES系統）框架 目前，輪胎半成品一成型工序應用的工裝分為工字輪、百葉車(chē)和推車(chē)三大類(lèi)，以常用的三鼓成型機為例，一條輪胎成型過(guò)程中需要13種物料，應用現有的條形碼，需要把每種物料的條行碼進(jìn)行掃描，操作繁瑣還易出錯，而應用了RFID技術(shù)后，操作人員把物料工裝安在相應工位上后，無(wú)需進(jìn)行額外的操作，系統會(huì )自動(dòng)識別每一種物料的信息。并把正確的物料信息記錄到MES系統中。如果物料安裝錯誤系統會(huì )提示錯誤信息，避免了生產(chǎn)浪費。RFID標簽采用防金屬技術(shù)，安裝在工字輪輻上，讀取天線(xiàn)安裝在工位上方附近，對于百葉車(chē)等工裝標簽可安在車(chē)下方，天線(xiàn)安裝在地下，整個(gè)系統布置好后，操作工在進(jìn)行更換工裝物料時(shí)，安裝在附近的天線(xiàn)會(huì )自動(dòng)讀取所換的工裝上的標簽信息，自動(dòng)記錄到MES系統中。 通過(guò)輪胎生產(chǎn)各工序安裝RFID生產(chǎn)線(xiàn)管理系統后，對輪胎生產(chǎn)的各環(huán)節可以進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量追溯。 圖3 基于RFID技術(shù)各工序物料質(zhì)量追溯工序圖 3.3 基于RFID技術(shù)的MES系統應用操作流程設計 3.3.1 RFID系統操作流程 ①RFID標簽初始化 1）工人在交接班后，在工位機上輸入即將生產(chǎn)的物料類(lèi)型和所需原料。 2）工人領(lǐng)取原料后，通過(guò)帶有標簽的工裝在使用位置自動(dòng)進(jìn)行識別存儲。 3）生產(chǎn)時(shí)，工人把帶有標簽的工裝，安裝到機位時(shí)，系統自動(dòng)識別工裝信息，并在 4）超高頻RFID工位機上顯示，以便查看核實(shí)，完成電子標簽初始化。 5）當工裝物料生產(chǎn)完后，寫(xiě)入生產(chǎn)信息，物料進(jìn)行下一流轉環(huán)節。 ②讀寫(xiě)電子標簽 1）待加工的工裝物料安裝在成型機工位時(shí)，MES系統通過(guò)RFID自動(dòng)讀取并顯示當前物料的信息，以免上錯物料，并把當前物料信息記錄到成型工位機上，進(jìn)行記錄，完成追溯連接。 2）更換物料時(shí)，工人先在工位機上確認當前已用物料，再進(jìn)行下一物料的識別生產(chǎn)。 3）如果物料弄錯時(shí)，系統會(huì )出現錯誤警報，工人可以清楚的知道哪種物料出現錯誤，進(jìn)行及時(shí)有效地更正。 ③提取電子標簽信息 1）輪胎半成品物料統一放到存放區，質(zhì)檢人員發(fā)現不合格時(shí)，從讀寫(xiě)器中提取己寫(xiě)入信息，定位追溯到此物料生產(chǎn)工位，查找質(zhì)量原因，做到及時(shí)更正。 2）通過(guò)對物料存放區中工裝標簽的識別統計，可以實(shí)時(shí)地掌握當前物料信息，為后續安排計劃和生產(chǎn)任務(wù)提供了科學(xué)依據。 4 基于RFID技術(shù)的企業(yè)MES系統功能設計 4.1 系統特點(diǎn) RFID輪胎企業(yè)IVIES系統具有以下特點(diǎn)： 1）生產(chǎn)計劃和工藝直接下達到工序、設備(而ERP、MRPII一般只能下達到品種、車(chē)間)，直接指導設備加工、防止跨工序加工，減少工藝錯誤。 2）數據采集實(shí)時(shí)性，可及時(shí)進(jìn)行計劃考核，實(shí)時(shí)監控生產(chǎn)進(jìn)度。 3）各車(chē)間職能科室可以共享生產(chǎn)數據，了解相關(guān)工序的生產(chǎn)進(jìn)度，便于生產(chǎn)協(xié)調。準確確認交貨時(shí)間，實(shí)現批次管理。 4）工藝反饋校正：及時(shí)修正工藝錯誤、縮短工藝糾正周期。 5）加工數據有效性：減少手工操作、紙張傳遞：便于質(zhì)量追溯。 6）智能看板：完成質(zhì)量信息采集與質(zhì)量分析。 7）擴展物流管理：RFID批次號.條碼.產(chǎn)品。 4.2 系統包括如下功能設計 4.2.1 總體架構和系統模型的建設 通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )架構、工廠(chǎng)設備、通信路由、軟硬件組合及系統規模與性能進(jìn)行深入分析，確立監控系統軟件與數據采集硬件設備之間的層次關(guān)系，確定各功能模塊的劃分，模塊之間的接口，完成總體架構的建設。充分考慮系統的可集成性、可配置性、可適應性、可擴展性和可靠性。 4.2.2 軟件平臺的架構建設 基于面向對象設計技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò )、和各種先進(jìn)的數據庫及組態(tài)技術(shù)，建設適合即時(shí)、現場(chǎng)、遠程監控的，便于擴容和修改的系統軟件基礎平臺，充分體現面向輪胎生產(chǎn)特點(diǎn)的系統應用集成，支持實(shí)時(shí)活動(dòng)，實(shí)現基于現場(chǎng)管理規則和綜合管理知識的管控結合。 主要包括軟件系統功能定位、平臺選型和數據采集、數據存儲、網(wǎng)絡(luò )應用、客戶(hù)端查詢(xún)?yōu)g覽等架構組成的建設。 4.2.3 功能模塊設計 功能模塊的具體軟件開(kāi)發(fā)，包括：①生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)管理;②現場(chǎng)數據采集;③④物料信息管理和跟蹤查詢(xún);⑤半成品信息管理和跟蹤查詢(xún);⑥產(chǎn)品生命周期檔案;⑦設備管理：⑧產(chǎn)量監控分析：◎質(zhì)量及績(jì)效分析查詢(xún)。 4.4 工作流設計 設計工作流模型及網(wǎng)絡(luò )數據流規劃，支持各種控制和溝通策略，支持生產(chǎn)過(guò)程的各種工作流程，實(shí)現制造生產(chǎn)和管理過(guò)程的自動(dòng)驅動(dòng)、記錄、跟蹤、分析、信息共享等，并容易實(shí)現與ERP、PDM等的無(wú)縫集成，形成一個(gè)信息流的順暢通道。 隨著(zhù)輪胎企業(yè)信息化的發(fā)展，MES系統的功能不單單在于企業(yè)內部，而是基于產(chǎn)品全生命周期管理的信息交互與共享。RFID技術(shù)與MES集成應用改善了業(yè)務(wù)流程，使制造過(guò)程中的成本和錯誤大大減少，提高了生產(chǎn)率，經(jīng)濟效益更為突出。目前RFID標簽的數據內容編碼還未形成統一的全球化標準，區域性標準已發(fā)布，這樣通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)RFID不僅僅實(shí)現制造執行系統內的信息交流，而且可實(shí)現與企業(yè)其他應用系統的集成，從而使產(chǎn)品信息識別和實(shí)時(shí)信息共享成為可能。 5.RFID硬件設備選型 RFID硬件設備主要是電子標簽和讀寫(xiě)器，兩者的選型從以下幾個(gè)方面考慮：工作的可靠性、較高的性?xún)r(jià)比、識別的距離、工作的頻率、系統的可擴展性、產(chǎn)品提供及維護的便攜性、是否有成功的應用案例。 基于以上考慮，選擇UHF RFID讀寫(xiě)器，工作頻段為902"-928 MHz，符合標準EPCGen2，讀寫(xiě)距離0～15 m，電子標簽選擇EPC Gen2標準的抗金屬RFID標簽。 5.1RFID工位機 銓順宏 ZEUS（FU-M6-IN1 ）是一款 IP67 防護等級的工業(yè)級 超高頻RFID工位機，內嵌 ThingMagic 高性能模組，支持 Modbus 協(xié)議， TCP/IP 通訊， IP67 的防護等級。外觀(guān)小巧，安裝便捷，適用于各類(lèi)工業(yè)和商業(yè)環(huán)境。 同時(shí)， FU-M6-IN1 RFID工位讀寫(xiě)器依照 EMC IEC61000-4 標準設計，滿(mǎn)足工業(yè)級寬電壓輸入模式，電源輸入及信號均采用隔離，隔離電壓為 2KV，寬電壓輸入和工業(yè)級寬溫工作溫度，滿(mǎn)足超長(cháng)穩定工作時(shí)間；工業(yè)級串口輸出，滿(mǎn)足高速自動(dòng)實(shí)時(shí)數據傳輸。 產(chǎn)品特性 1) 集成ThingMagic高性能模組 2) 集成高增益天線(xiàn) 3) 支持紅外觸發(fā)模式 4) 支持485&Modbus等工業(yè)控制總線(xiàn) 5) IP67防護等級 6) 適用于各類(lèi)工業(yè)化嚴苛應用現場(chǎng) 5.2 超高頻RFID手持機 本系統中，手持設備主要用來(lái)進(jìn)行貨物移庫和盤(pán)點(diǎn)操作，其涉及到的功能比較多，應用范圍廣，這就對設備中的RFID讀取模塊提出了更高的要求。 銓順宏 W6100 超高頻RFID手持機是一款基于安卓系統開(kāi)發(fā)，集 1D 或 2D 條形碼掃描、4G 全網(wǎng)通、GPRS 、 WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一體的便攜式智能數據采集設備；界面友好，操作簡(jiǎn)便，集成 ThingMagic 高性能模組，具備高 效盤(pán)點(diǎn)、遠程掃描、精 準讀取等優(yōu)勢； 適應于倉儲物流、珠寶門(mén)店、檔案圖書(shū)等多場(chǎng)景應用。 產(chǎn)品特點(diǎn) 1）簡(jiǎn)約機身設計、高清大屏顯示 采用簡(jiǎn)約機身設計，打在一塊康寧大猩猩 5.5 寸 IPS 高清顯示屏。1440*720 的品目分辨率，邊角圓弧設計，兼顧著(zhù)舒適的握持手感和機器本身的耐摔性。 2）強大快充以及 WiFi 漫游功能 配備 9000mAh 聚合物鋰電池可選，續航持久，同時(shí)支持快速充電功能，單次充電時(shí)長(cháng)更短。以及強大 WiFi 漫游功能，可實(shí)現 Wifi 熱點(diǎn)無(wú)縫切換，保持不間斷的網(wǎng)絡(luò )連接體驗。 3）卓-越的 RFID 讀寫(xiě)功能、多標簽遠距離讀寫(xiě) 采用全向螺旋天線(xiàn)配合專(zhuān)業(yè)掃描手柄以及盾牌，支持超高頻單標簽和多標簽讀取，距離更遠、效率更快、整機性能更加穩定有效識讀距離可高達 20m。 5.3抗金屬RFID標簽 TAG-915-H6019 UHF RFID耐高溫耐酸堿抗金屬RFID標簽,廣泛應用于RFID工業(yè)高溫強酸堿環(huán)境下管理設備以及RFID資產(chǎn)管理。 產(chǎn)品100%經(jīng)過(guò)歐洲進(jìn).口標簽一致性測試系統檢測，保障使用過(guò)程中的穩定性。材質(zhì)通過(guò)環(huán)保認證。經(jīng)過(guò)國內外知名客戶(hù)廣泛的使用和驗證。標簽耐強酸堿（除氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過(guò)氧化氫及次氯酸鈉之外），耐高溫220度（持續120分鐘），耐受性好。 產(chǎn)品特點(diǎn) 1）100%經(jīng)過(guò)歐洲進(jìn)口標簽一致性測試系統檢測，保障使用過(guò)程中的穩定性； 2）產(chǎn)品材質(zhì)通過(guò)環(huán)保認證； 3）產(chǎn)品經(jīng)過(guò)國內外知名客戶(hù)廣泛的使用和驗證； 4）標簽耐強酸堿（除氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過(guò)氧化氫及次氯酸鈉之外），耐高溫220度（持續120分鐘），耐受性好。 關(guān)于銓順宏 深圳市銓順宏科技作為專(zhuān).業(yè)的RFID物聯(lián)網(wǎng)設備與技術(shù)服務(wù)提高商，在向各大運營(yíng)商、集成商提供ThingMagic全系列產(chǎn)品的同時(shí)，公司也一直以專(zhuān).業(yè)的技術(shù)團隊，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，優(yōu)惠的價(jià)格，為廣大客戶(hù)提供世界 —.流的RFID設備解決方案和高質(zhì)量的售后服務(wù)。公司配合各大運營(yíng)商、集成商已成功的將ThingMagic RFID設備，運用在倉儲物流、檔案信息化、航空航運、服裝零售、汽車(chē)制造、智慧醫療、資產(chǎn)管理、防偽溯源等多個(gè)領(lǐng)域各種應用中。從產(chǎn)品選型，到方案設計和系統平臺支持，為用戶(hù)提供易于操作且穩定性高，具差異化、具創(chuàng )新的綜合性技術(shù)服務(wù)。 |
