广西鞋业 RFID 生产制程管理系统方案

1.    RFID生产制程管理项目简介

　　1.1.    项目背景和目的

　　随着经济的全球化发展趋势，和越南，印度等发展中国家加入世界制造工厂的竞争行列，传统密集型加工制造业，尤其是纺织业的单品加工利润越来越低，为提升企业的整体利润率，优化企业管理流程，通过信息化改造来提升生产效率成为有效的手段之一。

　　在服装加工业的生产流程中，大部份生产模式都以执扎生产模式或单件流生产模式为主。此类型流水作业生产线模式的最大缺点是常在某个工序积压半制成品，如果工序繁复且生产环节多，则此类现象更加严重，结果是削弱了管理人员对生产周期的预测、控制及应变能力。已愈来愈难以应付定单规格多，且交货期短的市场要求。

　　解决上述问题，基于RFID技术的生产制程管理系统成为有效方案之一。通过RFID技术的采用，为生产管理者提供生产线任一工序环节的“实时数据”，帮助工厂实现生产过程中半成品工序，成品工序的计量和仓储的出入库管理的自动化和信息化集成，通过与工厂已有ERP系统的结合，使工厂的管理者及采购，物流等部门能够实时监控任一订单的生产情况，为生产排期，物料采购，海关报关及物流运输等环节提供调度依据。

　　此外该系统的一个新颖的应用是采购商可以通过登录ERP系统，查询自己的订单的生产情况，由此增加制造企业在供应商对企业生产管控能力考查时的优势。

　　广西鞋业在2008年度开始采用RFID应用进行了生产制程控制，目前主要包括两个环节的应用：

　　1)    在裁断，针车，大底等半成品工序，当某个生产班组生产完一定数量的半成品后，要求将其放置到指定的半成品区供下一工序领用。在RFID集成应用中流程为操作员工将规定数量半成品放置在周转箱内，并在周转箱上挂上存储有批次信息的RFID标签（计量卡），同时操作的工人身上佩带称为班组卡的具有本组标识的RFID标签，当通过半成品区的RFID计量系统时，RFID系统自动识别计量卡和班组卡，并将数据实时导入给ERP系统。

　　2)       在成型流水线的最后阶段某个工位，有制定操作员负责将存储有生产批次信息的RFID标签放置在装有成品的包装盒内，在最后一个工序通过传送机构传送给成品库进行入库，在传送机构末端（成品库入口）装有RFID系统，自动识别RFID标签并将批次信息和数量统计导入ERP系统。

　　通过上述系统的采用，实现各工序计量的自动化，以及生产报表的自动生成，实现生产的平衡化管理，追求作为整体作业的效率而非个人产量。工序与工序间的半制品实现紧密交接，防止因为某一工序的阻滞而影响生产上其它工序的运作，同时也严格控制了各环节半制品的存量，实现整体生产上的工位安排、设备产能优化的流畅。

　　1.2.    定义

　　RFID   无线射频识别技术（Radio Frequency Identification ），射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别系统通常由电子标签(射频标签)和阅读器组成。电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，通常的情况是由阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的阅读器的命令，将内存的标识性数据回传给阅读器。

　　EPC码 电子标签内存储的一定格式的数据，在接收到读写设备指令后电子标签将该数据以无线方式发送给读写设备，该数据可根据用户用于需求改写。
ERP  厂商使用的专业厂商提供或者自行开发的生产管理软件系统。

　　计量卡 用于计量生产单品数量的RFID标签。通常根据生产批次的变更写入不同EPC数据。

　　班组卡识别不同班组/工序的RFID标签，一般是唯一的，并且在编码上与计量卡有区别。

2.    方案设计

　　根据广西鞋业RFID制程管理系统一期 实施的需求，二期的需求没有太大变化，主要包括如下：

    生产看板系统
    半成品的计量
    成型线（入仓）的计量 
 

图1 RFID生产制程管理功能简图

　　因为在一期的项目实施中，问题主要集中在硬件设备和数据采集阶段，而数据的处理，报表生成等ERP功能没有太大问题，并且该部分主要由厂方完成，因此在此方案中对ERP相关的数据处理流程没有做描述，主要集中在硬件改造上。

2.1.    生产看板

　　略。

2.2.    半成品线计量方案

　　在裁断，大底，针车等工序，传统管理方法都是通过手工统计每个班组的产量，存在如下问题：

　　生产效率低下：主要原因是管理上缺乏严格意义的量化，生产调度缺乏计划性，设备使用率较低，人员安排不合理。

　　监管失控：当生产出现迟滞时未能在短时间内发出预警通知，生产线内员工表现参差缺乏数据量度，严重影响生产进度。

　　缺乏足够的用于分析的数据：目前工厂已使用各类ERP系统，但是目前ERP系统在数据采集上，尤其是生产数据采集上都存在问题，数据往往有偏差且滞后。进而影响ERP系统的效能。

　　在广西鞋业的RFID生产制程管控一期实施中，使用了RFID技术进行各工序的计量。其方案如下：在半成品区前面有RFID计量系统，系统的RFID读写设备与计算机通过以太网连接。当某个班组完成一定数量的半成品加工后，将规定数量半成品放置在半成品周转箱内，并在箱上挂计量卡（每张标签代表一定批次及数量），执行周转操作的员工同时佩带班组卡，在经过RFID计量系统进入半成品区时，操作员工首先通过门型计量系统，确认RFID读写设备识别到班组卡后，再回来拖动周转箱通过统计门，RFID读写设备识读所有批量卡。读写设备连接的计算机将识读的班组卡和计量卡信息按对应关系上传给ERP管理系统。 

图2 半成品区RFID计量系统（一期）

　　RFID生产制程管控一期实施中发现了若干问题：

　　1：门型计量系统结构设计问题，导致RFID读写设备天线方向无法调节，无法实现有效的读取效果。

　　2：门型计量系统结构设计简单，读写设备的网线和电源线绑在门框上，不正规且存在隐患。

　　3：原有流程中需要操作员工先持班组卡通过计量系统，然后再拖周转箱通过，两次都要 到电脑前确认读卡结果，工作效率非常低。

　　4：原有软件流程问题，每次读取班组卡后将后面的识读到的计量卡全部记录为该班组的数量，后面的其他班组进行计量时，如果在刷班组卡前不小心被读取到周转箱的计量卡，则该数据被统计为前一组的数量。

　　在该项目二期的实施中，根据一期发现的问题和缺陷，在硬件上进行了一系列改进：

　　1：门型计量系统的结构重新设计，较之前更加坚固，美观。 
 

　　2：门型计量系统增加天线方向调节机构，使识读效率更高。 
 

　　3：读写设备的以太网，电源走线隐藏在结构内，更安全，美观。

　　4：增加指示看板，显示班组卡序号以及识读到的批量卡数量。

      同时指示当前是否有效识读时间。 
 

　　5：完善软件流程，操作员佩带组别卡同周转箱可同时通过计量系统，同时在软件流程上防止出项错误计量。基本流程如下： 
 

　　在设计中，提供三个指示灯：识读灯，操作灯和故障灯

　　绿色识读灯亮起时表示可以进入识读区进行计量操作。

　　黄色操作灯亮起时表示当前正在进行某个班组卡的计量，阻止其他班组卡进入。

　　红色故障灯指示故障，如识读区内同时存在两张班组卡等情况。

　　在软件设计中，对读取到班组卡而无计量卡，有计量卡无班组卡等各类意外均应该设计处理机制。

　　2.3.    成型线计量方案

　　在工厂的生产线工序流程中，成型线的末端连接一个机械传送机构，该机构将成型线完成的成品传送到成品仓库。在传统的流程中使用人工统计数量，但实际情况中同一天的生产可能有不同批次的成品交替，甚至有返工的批次掺杂在常规批次中，因此经常发生统计错误。该流程的信息化改造有使用条码扫描方案，但是因为同一批次中同规格鞋子的条码一般相同，因此使用条码可能发生多次扫描以及漏扫的情况。在一期的RFID生产制程管控方案中使用RFID技术来实现计量统计。

　　在一期的实施方案中，传送机构的尾端（即仓库入口）放置一台RFID读写设备，在成型线的配对工位，操作员在每双成品盒内放置一个存储有批次及计量信息的计量卡，在成品被传送到传送机构末端后，RFID设备识读到批次卡实现计数统计，同时将数据传送给ERP系统进行报表等处理。 
 

　　在一期的实施中出现如下不足：

　　1：传送机构的吊斗为铁质耙齿，而原有流程中会放置在鞋盒的底部，计量卡会有一定概率贴在耙齿上，因铁质背景对RFID标签的固有影响造成无法识读，导致漏读现象。 
 

　　2：读写器安装位置不合适，无法调节到最有读取效果。

　　3：读写设备的走线不正规，存在安全隐患。

　　在二期的方案中，根据上述情况进行了改进：

　　1：铁质耙齿改为塑料等材质，或者在耙齿上加装1.5厘米的塑料或玻璃钢材质。

　　2：读写设备安装结构重新设计，天线角度可调。

　　3：规范电源线，网线的走线。