针对现代制造业,开发一个良好的基于RFID和Intranet(企业内部局域网)的生产线物联系统,不仅可以帮助工厂建立数字化生产线,而且还是一次生产方式的全新变革。这更是一场生产技术的深刻革命,推动着管理体制、组织体系、标准规范、设计方法、思维方式及工作方式的根本改变。
RFID技术的出现和应用发展,以及物联网的组建,可实现与现代工厂内现有网络系统的信息整合,同时可优化内部物流供应和流通流程,提高工厂内的生产效率和产品质量,进而提高整个企业的核心竞争力。物联网中非常重要的技术之一就是RFID电子标签技术。
针对现代制造业,开发一个良好的基于RFID和Intranet的生产线物联系统,可以帮助工厂建立数字化生产线。企业内部生产线物联系统建成后,可以进一步对企业内部整个物流系统进行改造,建立企业内部的物联网系统。在企业内部物联网系统建立后,可以再延伸到整个供应链,从“基于局域网的物联网”到“基于互联网的物联网”,从而建立从客户、供应商、外协单位、合作单位到整个供应、生产、销售以及服务系统的物联网系统,具有非常现实和重要的意义。
RFID帮助生产线实现数字化和智能化
数字化生产线上应用RFID技术,不但可实现生产现场的管理和监控,并可与MES、ERP集成。只要零件进入生产线或到达完工区,将自动记录工序、设备和工人的ID号以及加工时间,避免了人工录入数据的滞后性、条码扫描操作带来的不精确数据,彻底解决了ERP系统MES实施的信息获取瓶颈问题。
数字化生产线实际上是融合了来自ERP系统的生产订单和PDM、CAPP系统的数据优势,通过车间生产过程进行统一的协调,从而贯通了企业从设计到生产和产品下线的全过程,并带动企业库存、销售、财务预结算等全方位的信息化过程。
基于RFID的生产线物联网数据流程
在生产线上用RFID标签取代条形码,实现实时自动采集在制品的装配数据,监控在制品的生产状态、物料状态,防差错装配;提高生产效率,优化产品生产流程,实现对MES系统、ERP系统的数据采集功能。
在企业的网络平台上实施数据采集、过程控制等行为,实施过程中采用企业内部网络架构。系统由RFID标签、读写器、网络和MES软件平台组成。其中的几个关键步骤如下:RFID读写器扫描到产品接收事件,然后将读取到的产品编码传递到制造领域,即相应的RFID事件管理器。RFID事件管理器存储了订购要求、产品描述、制造信息及质保要求等相关信息,根据这些信息RFID事件管理器完成相应产品(贴有RFID标签的在制品)的工艺路线,然后交由后台系统处理过程验证装箱单并更新产品码的注册记录。
总体设计体系架构
1.生产线上的布局结构
在生产线上每个产品及零部件都贴上一个RFID标签,标签中包含此产品的序列号、类型及每道工序的信息。生产线上不同工序处都安装有RFID读写器,当产品经过这些工序时,阅读器会读取相应的标签信息,并根据现场的情况对标签写入工序完成状况及相应的岗位人员等信息。阅读器通过CAN总线与PC机或工作站相连,连接到PLC和现场总线网络。各PC机通过局域网与数据库服务器连接,企业应用软件能实时监控整个生产过程,并且可以记下各个员工的工作情况。产品装配完毕下线后,还可以通过标签读取各个产品的工序状况信息,以达到辅助质量管理的目的。
2.生产线物联网系统架构
基于RFID技术的生产线物联系统构架(图1)主要包含五个工作模块(数据采集,生产计划,生产管理,生产监控,生产品质),这五个模块和ERP、自动控制层进行数据交换,实现产品品质数据追溯。
数据采集模块:主要通过RFID射频识别技术并附以条形码技术,来获取并更新与生产管理功能相关的各种数据和参数,包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其他参数。
生产计划模块:主要通过MES和ERP接口导入BOM和加工任务号等生产信息进行生产计划管理查询,并对作业时间、不良代码、无/再作业等进行管理。
生产管理模块:通过RFID技术对产品在组装工位、质检工位、修理工位和标签工位获取相关数据并通过数据库、网络及条形码技术对数据进行处理。
生产监控模块:访问数据库,刷新并统计实时的生产信息数据,从而提供了生产监控画面给管理者实时监管。
生产品质模块:该模块对每个工作订单设定需要检测的项目,在检测前确定每个任务号检测计划,检查部门对每个检测计划分批分别检查,管理者也可以通过系统对品质检查实绩进行确认。
试验案例
无锡贝孚德通讯器材股份有限公司的主要业务是通讯电子器材的开发、零部件制造和装配。为了使流水线的工作更有效率及数据采集更准确,结合实际流水线的工作流程,设计合理的基于RFID的生产流程非常重要。系统有关步骤如图2所示,从而实现了流水线的数字化智能化的生产管理。
第一步:当贴有电子标签的待装配物料进入第一工位的读写区域时,读写器访问数据库,获取标签此处任务的ID号(任务号+序列号),并自动核对物料是否正确,并将相关信息写入标签。如果物料不正确,系统会自动发送提醒报警消息给管理者,同时工位控制器报警。
第二步:当产品进入装配工位时,自动读取标签的ID到系统,自动进行匹配,并读取该工位其他所需的物流信息,表明这个配件已装入这个ID的产品,便于追踪管理。
第三步:当标签进入检验工位时,在获取标签ID后进行相关品质检查,没有不良则确认并将检查记录输入数据库,如果发生不良则进入修理工位。
第四步:修理工位自动获取这个不良产品的信息,并进行问题确认,将处理结果输入系统,并将已经修理完毕的产品继续进入检验工位。
第五步:再检验工位在获取标签ID后,进行相关品质的最终检查,没有不良则将检查记录输入数据库,如果发生不良则进入修理工位。
第六步:修理后的产品再进入下一个工位,该工位自动获取标签信息,并将相关信息写入标签,访问数据库核对是否正确,又进入下一个工位。
在生产线上引入物联网概念及RFID等传感技术,对推动物联网的应用和发展,以及提升我国制造业的国际市场竞争力,都具有非常重要的意义。基于Intranet,采用RFID等自动识别和存储技术,实现企业内部的物流和生产过程智能化、数字化,是非常现实和切实可行的。
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