RFID模具精益化生產(chǎn)管理系統(tǒng)

1.背景

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75％的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50％的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。自2000年以來(lái)，我國(guó)的模具行業(yè)已步入了高速發(fā)展時(shí)期，但同時(shí)，模具一個(gè)傳統(tǒng)、復(fù)雜、充滿競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)，企業(yè)都是一種面向訂單的單件生產(chǎn)型企業(yè)，幾乎每一套模具訂單的生產(chǎn)都是一種新產(chǎn)品的開發(fā)，都需要經(jīng)過(guò)分析客戶意圖，確定模具結(jié)構(gòu)、報(bào)價(jià)、設(shè)計(jì)、物料準(zhǔn)備、制造、裝配、試模、反復(fù)修模等過(guò)程，直到模具能夠加工出合格的產(chǎn)品。目前的模具企業(yè)，普遍存在這樣的問題：

• 每套模具都是一套全新的產(chǎn)品，其生產(chǎn)過(guò)程中的不可控的因素較多，如何控制這些因素；

• 在實(shí)際的生產(chǎn)車間，對(duì)于大型的模具企業(yè)可能同時(shí)存在近百副的模具同時(shí)加工制造，如何在加工的過(guò)程中有效的管理成百上千的零件；

• 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度越來(lái)越大，客戶要求的交貨時(shí)間越來(lái)越短，加工精度也要求越來(lái)越高；

• 如何在模具企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)及時(shí)的物料配送；

• 如何有效制定生產(chǎn)計(jì)劃。

如何在生產(chǎn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)監(jiān)控工件生產(chǎn)狀態(tài)，并能夠記錄它們的運(yùn)行狀態(tài)信息成為模具企業(yè)生產(chǎn)精益化的關(guān)鍵之一。

2.技術(shù)介紹

RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)能夠在沒有人為干預(yù)的情況下，通過(guò)傳送和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，精確、自動(dòng)地識(shí)別、追蹤工廠生產(chǎn)的每一件產(chǎn)品的信息。同傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式相比，RFID技術(shù)，可以重復(fù)性的對(duì)標(biāo)簽信息進(jìn)行刪除和寫入，擁有遠(yuǎn)距離作業(yè)及一對(duì)多讀取、小型化、信號(hào)穿透性好及抗污性強(qiáng)、高存儲(chǔ)量等特性，讓模具車間精益化生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

3.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

RFID模具生產(chǎn)精益化管理是指在模具生產(chǎn)車間內(nèi)部署RFID閱讀器、RFID標(biāo)簽，建立物料跟蹤的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，并定義這些生產(chǎn)對(duì)象節(jié)點(diǎn)的工藝或質(zhì)量參數(shù)，按批次、模塊對(duì)參數(shù)進(jìn)行采集，分析工藝或質(zhì)量參數(shù)的相關(guān)性，支撐全廠的物料跟蹤流程。

整套系統(tǒng)利用先進(jìn)的RFID自動(dòng)采集技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、庫(kù)存數(shù)據(jù)，質(zhì)檢數(shù)據(jù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)車間所有生產(chǎn)參數(shù)計(jì)量信息的收集、整理和分析，完善對(duì)物料生產(chǎn)過(guò)程所涉及的生產(chǎn)單元、設(shè)備、倉(cāng)庫(kù)儀表數(shù)據(jù)采集和錄入，為各種生產(chǎn)活動(dòng)提供物料移動(dòng)、加工、庫(kù)存和設(shè)備、管理層輔助決策和車間成本核算提供可靠保證。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

RFID模具生產(chǎn)車間能夠?qū)崿F(xiàn)全部或者部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集、生產(chǎn)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、操作參數(shù)的在線調(diào)整優(yōu)化等生產(chǎn)運(yùn)行管理和監(jiān)控功能，是高效率生產(chǎn)和管理的前提，是企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來(lái)源。

3.1 數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)

數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在料塊上機(jī)加工前，系統(tǒng)即對(duì)料塊按照統(tǒng)一的編碼規(guī)則分配一個(gè)唯一的ID號(hào)，這個(gè)ID號(hào)通過(guò)專用的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)寫入RFID電子標(biāo)簽后，將RFID電子標(biāo)簽與料塊進(jìn)行綁定，通過(guò)這個(gè)ID號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)料塊全生產(chǎn)加工周期的跟蹤與管理。

同時(shí)，后臺(tái)系統(tǒng)將該料塊的加工數(shù)據(jù)、圖檔、加工程序、刀具、電極、火花位等信息導(dǎo)入到各加工中心，等待對(duì)料塊的加工。

圖2 電子標(biāo)簽與待加工料塊

3.2 工位采集系統(tǒng)

加工中心，在每臺(tái)加工設(shè)備上安裝RFID數(shù)據(jù)采集終端，待加工料塊流轉(zhuǎn)到工位上后，數(shù)據(jù)采集終端讀取料塊上的ID號(hào)，通過(guò)ID號(hào)訪問系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取該料塊在本工位上的加工數(shù)據(jù)，加工設(shè)備即開始對(duì)料塊進(jìn)行加工，直至加工完成，流轉(zhuǎn)到下一個(gè)工位。

圖3 模具加工工位

料塊完成加工后，系統(tǒng)會(huì)分配料塊進(jìn)入測(cè)量中心，測(cè)量工位同樣安裝有數(shù)據(jù)采集終端，讀取料塊電子標(biāo)簽，通過(guò)ID號(hào)獲取該料塊的測(cè)量點(diǎn)和精度，完成對(duì)加工后料塊的測(cè)量，合格品即進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，不合格品記錄在系統(tǒng)中，由品質(zhì)人員進(jìn)行人工處理。

利用RFID技術(shù)的模具生產(chǎn)管理系統(tǒng)，使模具在整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程中的數(shù)據(jù)得以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的采集，推進(jìn)模具車間生產(chǎn)按照工藝路線有步驟、有分工、有計(jì)劃的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)車間的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為制品統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃的安排提供科學(xué)的決策，大幅度提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而為企業(yè)帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)力。

4．RFID設(shè)備選型

精益化的模具生產(chǎn)車間，對(duì)數(shù)據(jù)采集終端有更高的要求。整個(gè)車間處于工業(yè)環(huán)境中，這也就要求RFID設(shè)備采集終端必須能夠適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，并且在這樣的環(huán)境中保持穩(wěn)定準(zhǔn)確的讀取性能。同時(shí)，作為數(shù)據(jù)采集終端，在與工位其他自動(dòng)化設(shè)備配合使用時(shí)，應(yīng)具有良好的兼容性，易于集成。