基于RFID的制造执行系统及应用案例

一、RFID应用背景与需要

　　1、制造业面临的新形势

　　·产品生命周期短
　　·多品种小批量生产方式迅速增长
　　·市场变化快速难以预测

　　 2、生产过程管理方式的变革

　　·准时制（JIT）、精益生产日益普及
　　·对生产各环节的协同要求越来越高
　　·如何准确及时地解决制造过程中的跟踪和管理
　　·如何及时调整生产工艺以适应多品种小批量的生产方式

　　3、制造业面临的问题

　　·车间实时生产信息没有统一的数据视图，系统难以集成
　　·企业资源系统和车间生产之间存在断层
　　·多而复杂的系统导致实时信息不一致，缺乏标准化
　　·过程控制系统和制造执行系统之间存在断层
　　·无法检测和防范车间生产过程中可能发生的问题

　　针对这些问题，精益生产的思想虽然先进，但如何将其理念落实到实际工作中？首先需找到落实理念的方法，其次建立能够职场方法运作的手段和措施，最后在生产活动中进行实施，一定要靠这样一个过程才能落实。

　　再来对制造业面临的问题进行瓶颈分析：精益生产涉及信息的采集、传输和处理，在现阶段，企业信息化在三个部分的发展情况并不一致，瓶颈问题较大程度上来源于信息采集。

　　精益生产对信息采集的要求：

　　·实时性：及时采集、上传生产线信息
　　·准确性：确保采集的信息准确性无误
　　·信息采集范围：采集实施精益生产所需的各种信息

　　二、RFID技术与应用

　　1、RFID的技术特点

　　·RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术

　　·通过射频信号（无线电电波）自动识别目标对象并获取相关数据
　　·无须人工干预，实现多目标、大批量、快速识别
　　·耐高温、适应恶劣环境、工作距离远
　　·唯一标识、数据容量大

　　2、RFID的读写过程

　　 图1是RFID的具体读写过程。

　　3、RFID标签

　　 RFID可以标签分装成不同的样子，还有各种规格，它里面有一个芯片，芯片有天线，通过天线连接到读写器，这是目前比较先进的技术，如图2。有的芯片只有手指头的大小，有的也可以做到很大。

　　三、基于RFID的制造执行系统

　　利用上述RFID的特点，将RFID技术引入MES，促进制造业生产过程管理与控制，适应现代生产过程管理方式变革。RFID是改善离散制造企业生产现场作业管理的一个有效途径，基于RFID实现生产过程的管理与控制是当前技术发展的趋势。

　　1、RFID在MES中的作用

　　·有效地跟踪、管理和控制生产所需资源和在制品；

　　·实现数据采集自动化和实时化，解决信息滞后问题；
　　·弥补企业计划层与控制层之间的“信息断层”；
　　·实现生产过程的实时化、透明化、可视化管理；
　　·生产、检验工序的有效控制；
　　·加工工序的追踪和分析；
　　·生产与检验信息延伸至售后，可以建立有效而准确的跟踪管理。

　　2、结合RFID的MES——精益生产系统的支撑

　　基于RFID-MES实施精益生产：

　　·采集基础数据
　　·生产指令的按需传送
　　·支持人员管理
　　·实现部门间信息的实时共享
　　·实现现场管理，支持协同工作

　　通过信息传递，对订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。强调整个生产过程的优化，需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。

　　3、基于RFID的MES的作用

　　·及时掌握生产计划和生产线生产状态
　　·加强生产现场物料配送的及时性和准确率，降低装配差错率
　　·采集各种生产数据，如关重件装配信息、检测数据
　　·加强生产过程质量监控和跟踪能力，提高产品质量
　　·提高生产线整体生产效率

　　四、应用案例

　　在国家863计划支持下，隆鑫摩托车成车产线上已经成功应用了基于RFID技术的生产制造执行系统，如图4。

　　1、MES应用功能

　　1）管理层应用

　　·生产过程远程监控
　　·生产过程质量管理

　　2）生产现场应用

　　·派工计划执行管理
　　·工位生产协调管理
　　·配料及装配管理

　　实时采集的信息包括：①成车跟踪信息、②配料信息、 ③ 成车质量信息、 ④工人工作量等。

　　2、实施的效益

　　为实施精益化生产管理提供了有力的支撑：

　　·提升了现场管理水平，提高了成车一次下线合格率和生产效率；
　　·促进了生产组织管理精细化，改善了产品制造质量，降低了制造资源消耗。

　　3、解决的问题

　　·生产现场状态监控能力不足 
　　·工位之间协调能力差
　　·现场操作和配料缺乏有效指导
　　·质量数据录入滞后等问题

　　五、结束语

　　随着精益化生产过程管理日益普及，信息化的支撑手段如MES、RFID已逐步完善和成熟，促进了企业信息化的深入，为企业实施先进生产模式提供了舞台，与企业先进生产方式进行了有效融合。