1. 系統(tǒng)概述

1.1. 系統(tǒng)背景

 隨著經(jīng)濟(jì)的全球化發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)密集型加工制造業(yè)，如服裝、電子等行業(yè)，單品制造費(fèi)用越來(lái)越高，加 工利潤(rùn)越來(lái)越低，為提升企業(yè)的整體利潤(rùn)率，優(yōu)化企業(yè)管理流程，通過(guò)信息化改造來(lái)提升生產(chǎn)效率成為有效的 手段之一。在傳統(tǒng)的制造企業(yè)中，管理主要集中在產(chǎn)品管理、質(zhì)量管理、倉(cāng)庫(kù)管理、移動(dòng)資產(chǎn)管理、現(xiàn)場(chǎng)人員 管理、車隊(duì)管理等。通常，生產(chǎn)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(zhǔn) 確性不足，存在一定的錯(cuò)誤率。手工輸入只能定時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃按周計(jì)劃、月計(jì)劃提交，不能精確到日。 系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)更新，滯后情況嚴(yán)重，不利于生產(chǎn)流的順利進(jìn)行，制約了產(chǎn)能的進(jìn)一步提高。同時(shí)制 造企業(yè)大部分職能部門大多數(shù)使用紙和筆，這使得制造企業(yè)的大部分職能部門面對(duì)著大量的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，降低了 生產(chǎn)力。

                             圖 1 流水生產(chǎn)線

1.2. 現(xiàn)狀及分析

在傳統(tǒng)的制造企業(yè)的生產(chǎn)流程中，大部份生產(chǎn)模式以單件流生產(chǎn)模式為主，這種生產(chǎn)線模式的最大缺點(diǎn)是 通常在某些瓶頸工序會(huì)積壓大量半制成品，如果工序繁復(fù)且生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，這種現(xiàn)象將更加嚴(yán)重。目前在傳統(tǒng)加 工企業(yè)的管理中普通存在著如下問(wèn)題：

      l   整體生產(chǎn)效率低下，現(xiàn)場(chǎng)管理無(wú)從下手；

      l   生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)量大，生產(chǎn)線積壓嚴(yán)重，不能形成自動(dòng)化流轉(zhuǎn)和自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)；

      l   需要手工錄入大量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確率和工作效率較低，可靠性不能保證；

      l   可控性差，對(duì)加工進(jìn)度的掌握不精確，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控能力不足；

      l   質(zhì)量損耗嚴(yán)重，返修率過(guò)高，無(wú)法進(jìn)行質(zhì)量追溯；

      l   訂單生產(chǎn)進(jìn)度和車間在制品、完工數(shù)據(jù)等不清楚，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算成本；

      l   經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)無(wú)法做到準(zhǔn)確及時(shí)，難以挖掘出有價(jià)值的信息以指導(dǎo)未來(lái)生產(chǎn)計(jì)劃。

這些問(wèn)題削弱了管理人員對(duì)生產(chǎn)周期的預(yù)測(cè)、控制及應(yīng)變能力，已越來(lái)越難以應(yīng)付定單規(guī)格多，且交貨期 短的市場(chǎng)要求。 實(shí)時(shí)獲得企業(yè)業(yè)務(wù)流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。完成數(shù)據(jù)的挖 掘、分析，可為企業(yè)帶來(lái)：
l   生產(chǎn)線有效工作時(shí)間提高 15%，產(chǎn)出提高 10%；供應(yīng)鏈成本下降 30%，庫(kù)存下降 25%；銷售額提升 10%。
l  企業(yè)業(yè)務(wù)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，它包括產(chǎn)品生產(chǎn)、需求管理、客戶關(guān)系管理、計(jì)劃、供給、 原材料采購(gòu)、生產(chǎn)、倉(cāng)庫(kù)管理、配送和財(cái)務(wù)，甚至企業(yè)內(nèi)部每一個(gè)角落。如何實(shí)時(shí)獲得這些數(shù)據(jù)、把 這些數(shù)據(jù)集中處理并進(jìn)行分析，將是贏這場(chǎng)數(shù)據(jù)之戰(zhàn)的關(guān)鍵。

基于 RFID 技術(shù)的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)成為解決上述問(wèn)題的有效方案之一，通過(guò)采用 RFID 技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動(dòng) 采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)管理者提供企業(yè)業(yè)務(wù)流程所有環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可允許結(jié)合各工序設(shè)備 的工藝特點(diǎn)和相關(guān)的工藝、質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行各生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等生產(chǎn)信息的在線 監(jiān)測(cè)和分析，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中半成品工序、成品工序的計(jì)量，倉(cāng)儲(chǔ)的出入庫(kù)管理的自動(dòng)化和信息化集 成，供應(yīng)鏈的自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤，銷售及售后服務(wù)反饋，讓企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)可實(shí)時(shí)掌握流程信息，并對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)管 理督。而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生命周期的實(shí)時(shí)跟蹤，提高企業(yè)生產(chǎn)管理的工作效率和服務(wù)水平。

2. 系統(tǒng)介紹

 2.1. 系統(tǒng)原理

 在生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝 RFID 設(shè)備，RFID 設(shè)備包括固定式 RFID 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集終端、控制器、RFID 標(biāo) 簽。RFID 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集終端與控制器之間系統(tǒng)采用無(wú)線通訊方式，控制器與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)有限方式連接。在 生產(chǎn)線的半成品上安裝 RFID 標(biāo)簽，當(dāng)生產(chǎn)線工人完成半成品加工后，通過(guò) RFID 數(shù)據(jù)采集終端實(shí)時(shí)傳輸工人工 序完成刷卡數(shù)據(jù)信息，工序校驗(yàn)完成后，再由 RFID 控制器讀取生產(chǎn)線上的所有半成品信息并將數(shù)據(jù)信息傳輸 到后臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

系統(tǒng)工作原理如下：

-在制品標(biāo)簽 給每個(gè)在制品安裝一張 RFID 標(biāo)簽，將標(biāo)簽和在制品綁定，設(shè)定在制品代碼，在 RFID 標(biāo)簽上記錄在制品 的相關(guān)信息。

-員工標(biāo)簽 每個(gè)工人配發(fā)的 RFID 標(biāo)簽作為員工卡，標(biāo)簽 ID 號(hào)與其生產(chǎn)工位綁定，上下班刷卡，計(jì)算考勤及工時(shí)、數(shù) 量。

l   工位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集終端 按照生產(chǎn)線工位配置 RFID 數(shù)據(jù)采集終端，每一個(gè)生產(chǎn)工位安裝一套 RFID 數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備，工位采集終 端實(shí)時(shí)采集標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息及工人刷卡數(shù)據(jù)信息，每完成一個(gè)工序刷卡表示該工序已完成，并將采集到的數(shù)據(jù)信 息通過(guò)無(wú)線方式實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)控制器。

l   檢驗(yàn)工位 每條生產(chǎn)線在最后設(shè)立一個(gè)檢驗(yàn)工位，配上工位數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備和顯示工具，采集通過(guò)讀取已生產(chǎn)好的 半成品（成品）標(biāo)簽信息來(lái)判斷是否有工序遺漏和總數(shù)統(tǒng)計(jì)，將達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品或半成品換上已初始化好的新標(biāo)簽， 轉(zhuǎn)入到下一個(gè)工序生產(chǎn)線，若不達(dá)標(biāo)放入到對(duì)應(yīng)工序不達(dá)標(biāo)待放區(qū)，打包送往對(duì)應(yīng)的工序返工。

l   數(shù)據(jù)控制器 數(shù)據(jù)控制器作為數(shù)據(jù)采集中心完成以下功能：

1）數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，即讀寫器識(shí)別采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)發(fā)送至后臺(tái)PC數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)信息包括在制品所處 的工序，每個(gè)工人在個(gè)人工位處理在制品耗時(shí)多久，此工序累積處理多少在制品等上傳給服務(wù)器，進(jìn)而達(dá)到在 制品工序的實(shí)時(shí)查詢和員工工作量的實(shí)時(shí)記錄；

2）數(shù)據(jù)控制器和工位數(shù)據(jù)采集終端的無(wú)線配置，主要實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的交換和處理，并及時(shí)將后臺(tái)處理結(jié)果 及指示傳遞給工位采集終端進(jìn)行工序提示和操作。 系統(tǒng)原理框圖如圖 2 所示：

圖 2 生產(chǎn)線管理系統(tǒng)原理圖

2.2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)線管理系統(tǒng)主要包括員工信息管理系統(tǒng)、在制品信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、 工序檢驗(yàn)系統(tǒng)和工作量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)六大部分。

                                                      圖 3 生產(chǎn)線管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

l   員工信息管理系統(tǒng) 

      采用 RFID 標(biāo)簽管理員工的個(gè)人信息，實(shí)現(xiàn)上下班考勤及個(gè)人工時(shí)、計(jì)件數(shù)量統(tǒng)計(jì)和工位負(fù)責(zé)制。

l   在制品信息管理系統(tǒng)

     通過(guò)在制品上的 RFID 標(biāo)簽信息，可自動(dòng)了解對(duì)在制品物料的情況，計(jì)算出領(lǐng)料量與產(chǎn)品產(chǎn)量是否合理， 從中得出物料安排是否合理、生產(chǎn)報(bào)廢比率是否合理等信息，此結(jié)果有助于相關(guān)部門及時(shí)調(diào)整物料安排計(jì)劃和 產(chǎn)品成本、價(jià)格體系。

l   數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 

     通過(guò)工位采集終端和控制器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取在制品所處工序、工序完成情況、各道工序完 成工人、每個(gè)工人在個(gè)人工位處理在制品耗時(shí)多久等詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，便于在制品問(wèn)題排查和工序處理。

l  生產(chǎn)信息管理系統(tǒng) 

     通過(guò) RFID 技術(shù)管理整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，產(chǎn)品每天每時(shí)產(chǎn)量多少，每道工序每天每時(shí)完成多少，也可 通過(guò)此系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)情況信息來(lái)分析各產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度、難度、預(yù)計(jì)完成時(shí)間等。

l   工序檢驗(yàn)系統(tǒng) 

     通過(guò)工序檢驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)檢驗(yàn)是否有工序遺漏，將達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品或半成品換上已初始化好的新標(biāo)簽，轉(zhuǎn)入到下一 個(gè)工序生產(chǎn)線，若不達(dá)標(biāo)放入到對(duì)應(yīng)工序不達(dá)標(biāo)待放區(qū)，打包送往對(duì)應(yīng)的工序返工，進(jìn)而檢驗(yàn)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品 合格率，具體到人和工序，可分析出哪些工序易出問(wèn)題。

l   工作量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng) 

      根據(jù)員工的刷卡記錄和相應(yīng)的工序刷卡記錄來(lái)統(tǒng)計(jì)員工的生產(chǎn)產(chǎn)量情況，系統(tǒng)自動(dòng)將每個(gè)員工的每天每時(shí) 的工序完成數(shù)量，達(dá)標(biāo)情況，壞品情況，報(bào)廢情況，返修情況等全部一一統(tǒng)計(jì)好記錄在系統(tǒng)中，可生成相關(guān)報(bào) 表上傳給相關(guān)部門。

2.3. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

                                                           圖 4 生產(chǎn)線管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.4. 系統(tǒng)工作流程

2.4.1. RFID 標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)錄入

 給每個(gè)物料配發(fā)一張 RFID 標(biāo)簽，將標(biāo)簽和在制品綁定并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，給每位工人 配備一張員工卡，將員工卡 ID 號(hào)與其所在工位綁定，可將員工個(gè)人信息也錄入系統(tǒng)，便于考勤。

2.4.2. 生產(chǎn)線工位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

按照生產(chǎn)線工位配置好 RFID 數(shù)據(jù)采集終端，工人在物料加工生產(chǎn)時(shí)先刷一下自己的員工卡，數(shù)據(jù)通過(guò)工 位采集設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)中心，標(biāo)明工人已開始此道工序，每完成一道工序后將在制品上的 RFID 卡在工位 采集終端上讀取一次，刷卡數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)控制器實(shí)時(shí)與管理后臺(tái)交換數(shù)據(jù)，完成一個(gè)工序后在制品到下一個(gè)工 序進(jìn)行。這樣工位采集終端可以實(shí)時(shí)采集標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息及工人刷卡數(shù)據(jù)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)無(wú)線 方式實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)控制器。

2.4.3. 生產(chǎn)線工位檢驗(yàn)

每條生產(chǎn)線最后有一個(gè)檢驗(yàn)工位，通過(guò)工位數(shù)據(jù)采集設(shè)備讀取已生產(chǎn)好的半成品（成品）標(biāo)簽信息來(lái)判斷 是否有工序遺漏和總數(shù)統(tǒng)計(jì)，將達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品或半成品換上已初始化好的新標(biāo)簽，轉(zhuǎn)入到下一個(gè)工序生產(chǎn)線，若 不達(dá)標(biāo)放入到對(duì)應(yīng)工序不達(dá)標(biāo)待放區(qū)，打包送往對(duì)應(yīng)的工序返工。

2.4.4. 數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸

數(shù)據(jù)控制器作為數(shù)據(jù)采集中心，可以實(shí)現(xiàn)與工位采集終端設(shè)備之間數(shù)據(jù)的無(wú)線接受與處理，并可將在制品 所處的工序，每個(gè)工人在個(gè)人工位處理在制品耗時(shí)多久，此工序累積處理多少在制品，每個(gè)在制品經(jīng)過(guò)工序總 數(shù)及不達(dá)標(biāo)工序編號(hào)等上傳給后臺(tái)服務(wù)器，進(jìn)而達(dá)到在制品工序的實(shí)時(shí)查詢和員工工作量的實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)可 以及時(shí)將后臺(tái)處理結(jié)果及指示傳遞給工位采集終端進(jìn)行工序提示和操作。

2.4.5. 工作量統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析

后臺(tái)系統(tǒng)中心可以根據(jù)員工的刷卡記錄和相應(yīng)的工序刷卡記錄來(lái)統(tǒng)計(jì)員工的生產(chǎn)產(chǎn)量情況，系統(tǒng)可以自動(dòng) 記錄每個(gè)員工的每天每時(shí)的工序完成數(shù)量，達(dá)標(biāo)情況，壞品情況，報(bào)廢情況，返修情況等全部數(shù)據(jù)，并可以生 成相關(guān)報(bào)表上傳給相關(guān)部門進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。后臺(tái)系統(tǒng)中心可以通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歸集對(duì)每個(gè)車間、每個(gè)組、每個(gè)車 位及工人的生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況監(jiān)控，提供生產(chǎn)力和管理效率。

3. 系統(tǒng)特點(diǎn)

基于 RFID 的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

l   生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的采集 系統(tǒng)在生產(chǎn)車間采集實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)是通過(guò)工人在生產(chǎn)過(guò)程中各道工序刷卡的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)工位數(shù) 據(jù)采集終端將各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制器并實(shí)時(shí)地反饋到系統(tǒng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和分 析。

l   數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸，無(wú)需施工布線，節(jié)約成本投資 無(wú)線傳輸在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，可以大量減少線纜的使用，沒(méi)有線路限制，也可以節(jié)省 施工安裝的人力成本，從而大大節(jié)約項(xiàng)目成本投資。

l   生產(chǎn)力在原有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提升 生產(chǎn)車間實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)反饋到系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控可以實(shí)時(shí)的發(fā)現(xiàn)阻礙生產(chǎn)流水線暢通的原因所在， 及時(shí)的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸所在。系統(tǒng)是通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歸集對(duì)每個(gè)車間、每個(gè)組、每個(gè)車位及工人的生產(chǎn)情況進(jìn) 行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，從而可以發(fā)現(xiàn)任何生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的非正常狀態(tài)，并及時(shí)解決阻礙生產(chǎn)流水的瓶頸。從整體 上保障了流水線的暢通，提高了生產(chǎn)力。

l   實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線車工的工作狀態(tài) 系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控生產(chǎn)線工人的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)員工在工位的不同狀態(tài)的觀察，從而實(shí)現(xiàn)工廠整體的 透明化管理，提高工廠管理的效率。

l  訂單進(jìn)度實(shí)時(shí)跟蹤，保障及時(shí)交貨 基于 RFID 的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)可以根據(jù)客戶訂單入手，從物料分配到生產(chǎn)下線整個(gè)生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)進(jìn)度 跟蹤。實(shí)時(shí)跟蹤訂單在生產(chǎn)線的進(jìn)度，整個(gè)訂單何時(shí)開始進(jìn)料，目前每道工序完成了多少產(chǎn)品數(shù)量，主要 停滯在哪道工序等，從而精確的掌握每個(gè)訂單的生產(chǎn)進(jìn)度，達(dá)到及時(shí)交貨的目的。

l   嚴(yán)格質(zhì)量管控，降低返修率 質(zhì)量是生產(chǎn)企業(yè)永續(xù)經(jīng)營(yíng)的基石，也是企業(yè)面對(duì)客戶的品牌保證，而最高目標(biāo)就是要達(dá)到質(zhì)量問(wèn)題退 貨率為零?；?span> RFID 的生產(chǎn)線管理系統(tǒng)可以進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理，把責(zé)任追蹤到個(gè)人身上，把有質(zhì)量問(wèn)題 的產(chǎn)品是在什么時(shí)間做的，哪道工序做的，進(jìn)行了多長(zhǎng)時(shí)間，哪個(gè)工人執(zhí)行的此道工序一一記錄在案，在 提升產(chǎn)量的同時(shí)也控制了質(zhì)量，降低了返修率的同時(shí)提高了生產(chǎn)力。

l   產(chǎn)能和計(jì)件薪資的智能統(tǒng)計(jì) 傳統(tǒng)的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和工人計(jì)件薪資的核算都要耗費(fèi)大量的人工和時(shí)間，數(shù)據(jù)的滯后性，數(shù)據(jù)失真容易造 成不良后果。通過(guò) RFID 生產(chǎn)線管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)工人的產(chǎn)能以及計(jì)件薪資，提高了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)效率和 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以提供實(shí)時(shí)的工人真實(shí)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)的薪資報(bào)表，便于薪資的核算，提高公司生產(chǎn)運(yùn) 營(yíng)的效率。

 4. 其他應(yīng)用領(lǐng)域

l  服裝類生產(chǎn)線管理

l   工業(yè)生產(chǎn)線管理

l  電子產(chǎn)品生產(chǎn)線管理

l   倉(cāng)儲(chǔ)物流管理