[ 導讀 ] 本文從衛浴行業的具體案例出發，設計出一種適合離散型制造業生產控制系統應用RFID技術的方法，通過中間件提供的接口，將RFID系統與已有的后端系統相連，從而實現對生產現場的良好控制。

　　本文從衛浴行業的具體案例出發，設計出一種適合離散型制造業生產控制系統應用RFID技術的方法，通過中間件提供的接口，將RFID系統與已有的后端系統相連，從而實現對生產現場的良好控制。

    1 引言

　　RFID及其應用在全球正處于迅速升溫的時期，并被業界公認為是2l世紀最有前途的重要產業和應用技術之一，在制造業、物流、商業、航空、海關、交通、醫療等眾多領域都有著廣闊的應用前景，它能為許多行業實現現代化管理，提升技術水平，降低運營成本，提高經濟效益帶來好處。未來幾年內，中國內地的RFID市場規模將保持穩定增長。保守估計，2010年其市場規模將達到40．8億元人民幣，硬件、軟件和服務市場規模分別達到23．7億、10．5億和6．6億元人民幣。其中，2008年將出現跳躍式發展，當年市場規模將達到30．5億元人民幣，硬件、軟件和服務市場規模分別達到18．9億，7．4億和4．2億元人民幣。2006年6月9日，我國15個部委聯合發布了《中國射頻識別RFID技術政策白皮書》，標志著我國RFID發展進入嶄新時代。據水木清華研究中心預測，中國RFID標簽需求總量在2010年將達到55億只，2008年奧運會、2010年世博會等大型活動將對RFID產生極大的市場需求。除了在電子門票、安全防偽等方面的應用外，2008年北京奧運會的食品也將采用電子標簽進行全程管理。在制造行業，質量控制，批量跟蹤，產品召回，庫存精確和透明化管理，勞動力和物料成本。資產利用率外包制造管理和供應商管理等領域，RFID都有較好的應用。

　　2離散型制造企業的行業特點及信息控制特征

　　2．1 離散型制造業的行業特點

　　離散型制造企業產品的生產過程通常被分解成很多加工任務來完成。每項任務僅要求企業的一小部分能力和資源。比如機械加工、電子元器件制造、汽車、家用電器、醫療設備、陶瓷制品、玩具生產等。

　　其具有以下行業特點：

　　（1）產品結構。離散制造企業的產品由固定個數零部件組成，其產品結構可以用樹的概念進行描述，最終產品一定是由固定個數的零件或部件組成，這些關系非常明確和固定。

　　（2）工藝流程。面向訂單的離散制造業的特點是多品種和小批量，因此，生產設備的布置不是按產品而是按照工藝進行布置的，例如。按車、磨、刨、銑來安排機床的位置。每個產品的工藝過程都可能不一樣，而且，可以進行同一種加工工藝的機床有多臺。因此，需要對所加工的物料進行調度，并且中間品需要進行搬運。面向庫存的大批量生產的離散制造業，[FS:PAGE]比如汽車工業等，都是按工藝過程布置生產設備。如圖1所示。

　　（3）物料存儲。離散工業企業的原材料主要是固體，產品也為固體形狀。因此，存儲多為室內倉庫或室外露天倉庫。

　　（4）自動化水平。離散制造業企業由于是離散加工，產品的質量和生產率很大程度依賴于工人的技術水平，自動化主要在單元級，例如數控機床、柔性制造系統等，因此，離散制造業也是一個人員密集型行業，自動化水平相對較低。

　　（5）生產計劃管理。典型的離散制造業企業由于主要從事單件、小批量生產，產品的工藝過程經常變更，因此，需要進行良好的計劃。離散行業主要是按訂單組織生產，由于很難預測訂單在什么時候到來，因此，對采購和生產車間的計劃就需要很好的生產計劃系統，特別需要計算機來參與計劃系統的工作。只要計劃得當，計劃的效益在離散制造業相當高。

　　2.2離散型制造企業的信息控制特征

　　在信息控制上，反映為信息量大、信息的種類多、信息之間的關系復雜、事務處理規則描述困難。因此，其經營運作信息模型是各行業中最復雜、最困難和最具挑戰性的，需要從技術角度和管理角度結合起來考慮。主要表現為：

　　（1）生產計劃：①影響計劃的因素較多，信息形態復雜；②能力需求混合建立，難預測。

　　（2）生產過程控制：①生產任務多，生產過程控制非常困難；②生產數據多，且數據的收集、維護和檢索工作量大；③工作流根據特定產品的不同經過不同的加工車間。因每個生產任務對同一車間能力的需求不同，因此工作流經常出現不平衡；④因產品的種類變化較多，非標準產品多，設備和工人必須有足夠靈活的適應能力；⑤通常情況下，一個產品的加工周期較長，每項工作在工作中心前的排隊時間很長，引起加工時間的延遲和在制品庫存的增加。

　　3 RFID在離散型制造企業生產控制系統中的應用

　　3．1 傳統離散型制造企業生產控制系統的瓶頸

　　從目前的現狀來看，以ERP為代表的管理信息系統力求滿足企業上層經營管理的需求，而以PCS為代表的過程控制技術則用來實現現場有效的控制，然而，盡管這兩類系統的推廣取得了一定效果，但卻忽略了兩者之間的有效配合，導致企業上層經營管理缺乏有效的實時信息支持、下層控制環節缺乏優化的調度與協調。這就產生了信息孤島與斷層的現象。在離散型企業中，制造執行系統MES在經營計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙，事實上，MES在三層的企業架構中占據著重要的位置，主要表現在：[FS:PAGE]

　　（1）MES可以對來自ERP軟件的生產管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；

　　（2）MES可以采集生產過程的狀態數據，以實時監控生產過程狀態，再經過分析、計算與處理，并將生產狀況及時反饋給計劃層。

　　問題是：采用什么技術和方法適合建造這種橋梁？對于與ERP相連接的MES而言，數據采集子系統主要完成設備的網絡組態，通訊接口（協議）設置，采集參數的定義，數據的采集，以及把采集到的數據以一定格式存儲到數據庫中；并能被ERP進行識別和處理。而這些所謂的數據采集子系統主要依靠諸如條碼技術、RFID技術和其他模數，數數轉換技術。

　　3．2 RFID的應用優勢

　　由于離散型企業的生產線的產品品種多樣，工藝流程復雜，所以也就決定了企業對于生產線上的物流、人員流動的狀況難以進行有效的連續監控，也就難以取得相應的信息。隨著生產成本的下降和性能的不斷增強，RFID作為一種識別技術已經開始被廣泛應用在生產線上作為產品生產的監控手段。我國已經把“RFID技術在離散制造業生產線的應用”列為863計劃先進制造技術領域2006年度重大項目“射頻識別（RFID）技術與應用”的課題之一。總體而言，目前RFID技術的應用研究正從供應鏈進入制造過程的核心。同其他的自動識別技術（比如，條型碼等）相比，RFID技術的優勢在于，它可以更快更準確地發現、跟蹤、監控或清點物品。RFID標簽幾乎可以貼在任何的實物上，如：物品（行李，服裝，電視機，電腦，寵物等）；貨箱或托盤；運輸工具（比如貨車）；公司職員等等。利用RFID射頻卡所具有的寫功能，可以將產品標記、加工程度、質量數據以及技術要求等記錄到射頻標簽中，還可以對其進行必要的修改。這樣就可以在不同的崗位上建立起數據流，相應減輕控制系統的負擔。另一方面，運用RFID技術可以相應地減少人工的介入，優化產品線的配置，為企業的信息集成和決策提供強有力的支持。

　　目前現有RFID的應用架構采取的策略是，在工廠車間環節逐步采用RFID技術，IT支持商從中獲取信息并傳遞到現有的、已驗證和工業力日強的控制系統基礎結構，與配置RFID功能的供應鏈協調。國內已有企業在應用RFID技術方面做了有益的嘗試，如青島海爾公司的冰箱生產線使用了工業級

　　讀寫器進行產品信息采集，天津豐田汽車公司皇冠車生產線中也使用了RFID讀寫器產品進行管理。

　　3．3 RFID在生產控制系統中的應用

　　在生產制造環節應用RFID技術，可以完成自動化生產線運作，實現在[FS:PAGE]整個生產線上對原材料、零部件、半成品和產成品的識別與跟蹤，減少人工識別成本和出錯率，提高效率和效益。特別是在采用JIT（Just-in—Time）準時制生產方式的流水線上，原材料與零部件必須準時送達到工位上。采用了RFID技術之后，就能通過識別電子標簽來快速從品類繁多的庫存中準確地找出工位所需的原材料和零部件。RFID技術還能幫助管理人員及時根據生產進度發出補貨信息，實現流水線均衡、穩步生產，同時也加強了對質量的控制與追蹤。

　　在衛浴生產企業的生產線上，都可以采用RFID技術來監控生產過程。比如通過材料小車，工裝托板支架在所有產品完工入庫工序時，利用叉車，生產流水線，包裝臺／產品運輸線等位置進行數據采集。這樣的一種方式可以實現在閉環條件下的重復使用。但是不同設備與應用系統之間的接口問題，大量而復雜的RFID數據如何處理和利用．如何將RFID系統與現有信息系統之間無縫集成等等都是急待解決的。解決這些問題的方法就是要構建并部署一套RFID中間件。通過中間件提供的接口，將RFID系統與已有的后端系統相連是解決目前如何將RFID技術融合到現有系統中的最佳方法。中間件能解決現有標準不統一帶來的問題，利用中間件，可將前端讀寫器收到的數據轉換成滿足后端設備要求的數據格式，這樣就能為用戶帶來很大的靈活性。很多RFID中間件系統都帶有掛鉤技術，用來連接操作監視器，用戶可以對所使用的標簽進行實時監控。同時，中間件也具有連接讀寫器和數據庫的能力。

　　4衛浴行業應用實例

　　4．1企業簡介

　　坐落于廣州市海珠區的××公司1996年在廣州成立，經過11年的高速發展，公司從成立初期的100多名員工發展到目前擁有員工2 500人，生產場地超過18萬平方米的集生產、銷售于一體的超大型現代化企業。擁有電子、五金模具與沖壓、塑料模具、注塑、機械加工、按摩浴缸、蒸氣房生產等十大生產部門。該公司現擁有四問工廠，引進意大利先進的生產線和生產設備，在產品總裝線實現RFID配置和產品總裝信息控制。系統控制過程：激活可重用RFID電子看板標簽（產品制造過程附屬資料）一生產現場實時信息采集（電子探頭）一控制信息反饋（LED顯示屏、訊響器）一產生對外標簽確認入庫一回收并休眠標簽。該系統管理功能包括生產定單完成情況分析；日生產計劃進度分析；在線物料配送管理；日成本分析等。

　　4．2系統特點

　　（1）RFID技術在衛浴生產行業中的應用實現衛浴器具生產、存儲過程中的全程跟蹤。

　　（2）RFID技術在衛[FS:PAGE]浴生產控制過程中應用，做到實時、高效、準確的獲得產品數據，并可以實時的統計分析產品的狀況信息。

　　（3）應用RFID技術，可實時監測生產過程中產品的生產狀況、生產質量以及產品現在所在的具體位置。

　　4．3應用效益分析

　　應用本系統后，可以使××公司降低采購成本5％，直接勞動生產率提高5％，間接勞動成本減少20％，降低庫存20％，降低生產成本5％，預計每年可直接產生經濟效益1 000萬元以上。

　　5結論

　　離散型制造企業的生產控制系統的特點表明，利用RFID技術將從根本上提高產品生產過程中物品流動監控和動態協調的管理水平。RFID技術系統適合大部分離散型生產企業（如衛浴行業）的生產過程控制應用，既可以提高企業的生產效率，又能減少企業生產成本、提高企業的競爭能力，有較高的實用價值，具有非常良好的市場前景。

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