基于RFID的制造執行系統及應用案例

一、RFID應用背景與需要

　　1、制造業面臨的新形勢

　　·產品生命周期短
　　·多品種小批量生產方式迅速增長
　　·市場變化快速難以預測

　　 2、生產過程管理方式的變革

　　·準時制（JIT）、精益生產日益普及
　　·對生產各環節的協同要求越來越高
　　·如何準確及時地解決制造過程中的跟蹤和管理
　　·如何及時調整生產工藝以適應多品種小批量的生產方式

　　3、制造業面臨的問題

　　·車間實時生產信息沒有統一的數據視圖，系統難以集成
　　·企業資源系統和車間生產之間存在斷層
　　·多而復雜的系統導致實時信息不一致，缺乏標準化
　　·過程控制系統和制造執行系統之間存在斷層
　　·無法檢測和防范車間生產過程中可能發生的問題

　　針對這些問題，精益生產的思想雖然先進，但如何將其理念落實到實際工作中？首先需找到落實理念的方法，其次建立能夠職場方法運作的手段和措施，最后在生產活動中進行實施，一定要靠這樣一個過程才能落實。

　　再來對制造業面臨的問題進行瓶頸分析：精益生產涉及信息的采集、傳輸和處理，在現階段，企業信息化在三個部分的發展情況并不一致，瓶頸問題較大程度上來源于信息采集。

　　精益生產對信息采集的要求：

　　·實時性：及時采集、上傳生產線信息
　　·準確性：確保采集的信息準確性無誤
　　·信息采集范圍：采集實施精益生產所需的各種信息

　　二、RFID技術與應用

　　1、RFID的技術特點

　　·RFID（Radio Frequency Identification）是一種非接觸式的自動識別技術

　　·通過射頻信號（無線電電波）自動識別目標對象并獲取相關數據
　　·無須人工干預，實現多目標、大批量、快速識別
　　·耐高溫、適應惡劣環境、工作距離遠
　　·唯一標識、數據容量大

　　2、RFID的讀寫過程

　　 圖1是RFID的具體讀寫過程。

　　3、RFID標簽

　　 RFID可以標簽分裝成不同的樣子，還有各種規格，它里面有一個芯片，芯片有天線，通過天線連接到讀寫器，這是目前比較先進的技術，如圖2。有的芯片只有手指頭的大小，有的也可以做到很大。

　　三、基于RFID的制造執行系統

　　利用上述RFID的特點，將RFID技術引入MES，促進制造業生產過程管理與控制，適應現代生產過程管理方式變革。RFID是改善離散制造企業生產現場作業管理的一個有效途徑，基于RFID實現生產過程的管理與控制是當前技術發展的趨勢。

　　1、RFID在MES中的作用

　　·有效地跟蹤、管理和控制生產所需資源和在制品；

　　·實現數據采集自動化和實時化，解決信息滯后問題；
　　·彌補企業計劃層與控制層之間的“信息斷層”；
　　·實現生產過程的實時化、透明化、可視化管理；
　　·生產、檢驗工序的有效控制；
　　·加工工序的追蹤和分析；
　　·生產與檢驗信息延伸至售后，可以建立有效而準確的跟蹤管理。

　　2、結合RFID的MES——精益生產系統的支撐

　　基于RFID-MES實施精益生產：

　　·采集基礎數據
　　·生產指令的按需傳送
　　·支持人員管理
　　·實現部門間信息的實時共享
　　·實現現場管理，支持協同工作

　　通過信息傳遞，對訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。強調整個生產過程的優化，需要收集生產過程中大量的實時數據，并對實時事件及時處理。

　　3、基于RFID的MES的作用

　　·及時掌握生產計劃和生產線生產狀態
　　·加強生產現場物料配送的及時性和準確率，降低裝配差錯率
　　·采集各種生產數據，如關重件裝配信息、檢測數據
　　·加強生產過程質量監控和跟蹤能力，提高產品質量
　　·提高生產線整體生產效率

　　四、應用案例

　　在國家863計劃支持下，隆鑫摩托車成車產線上已經成功應用了基于RFID技術的生產制造執行系統，如圖4。

　　1、MES應用功能

　　1）管理層應用

　　·生產過程遠程監控
　　·生產過程質量管理

　　2）生產現場應用

　　·派工計劃執行管理
　　·工位生產協調管理
　　·配料及裝配管理

　　實時采集的信息包括：①成車跟蹤信息、②配料信息、 ③ 成車質量信息、 ④工人工作量等。

　　2、實施的效益

　　為實施精益化生產管理提供了有力的支撐：

　　·提升了現場管理水平，提高了成車一次下線合格率和生產效率；
　　·促進了生產組織管理精細化，改善了產品制造質量，降低了制造資源消耗。

　　3、解決的問題

　　·生產現場狀態監控能力不足 
　　·工位之間協調能力差
　　·現場操作和配料缺乏有效指導
　　·質量數據錄入滯后等問題

　　五、結束語

　　隨著精益化生產過程管理日益普及，信息化的支撐手段如MES、RFID已逐步完善和成熟，促進了企業信息化的深入，為企業實施先進生產模式提供了舞臺，與企業先進生產方式進行了有效融合。