UHF 超高频RFID生产线管理系统

发布日期：2023/1/5来源：网络

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。

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。

深圳市铨顺宏科技有限公司作为Trimble&ThingMagic 代理商，专注UHF 超高频RFID读写模块，超高频RFID读写器，超高频RFID外置天线的提供，为各RFID系统集成商解决硬件问题，满足客户需求。

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。

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

本系统网络图如下：

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，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。

.3.3.3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。

4.系统收益

基于RFID技术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，其核心的设备在于工位读写器和仓库读写器。

5.1 工位读写器

ThingMagic Astra-EX RFID读写器是一款集成M6e超高频RFID模组和8.5dBi圆极化RFID天线为一体的固定式读写器，通过RP TNC支持第二个外接RFID天线，支持防碰撞密集读写器模式（DRM）和先进的抗干扰功能，支持大量阅读器的同时工作而不会降低读取速率。Astra-Ex是一款工业级的读写器，支持Wi-Fi，可方便的实现无线网络接入，较少布线并快速接入到系统中。

4.2.2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。

ThingMagic M6是一款四通道的超高频RFID读写器，其具备750标签/秒的高速读取能力，最多可同时连接4路天线工作，覆盖范围更广，快速采集数据的同时保证不漏读。同时，ThingMagic M6具备超强的抗干扰能力，可适应各种恶劣的工业环境，支持WIFI连接，可更简便灵活的部署在仓库应用中。

ThingMagic M6 RFID读写器参数

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