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RFID技術(shù)在離散MES的應(yīng)用

作者:佚名
來源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
日期:2017-07-12 14:52:01
摘要:將RFID技術(shù)應(yīng)用于離散制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),可以使生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和生產(chǎn)周期大大縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高、車間資源得以更有效的利用、車間管理能力和管理效率快速提升、在制品追溯速度和準(zhǔn)確性大幅度提高以及工時(shí)管理將更加科學(xué)合理。
關(guān)鍵詞:MES系統(tǒng)RFID制造

  1.MES系統(tǒng)與RFID技術(shù)

  制造執(zhí)行系統(tǒng)(manufacturing execution system,簡(jiǎn)稱MES)是美國AMR公司(Advanced Manufacturing Research,Inc.)在90年代初提出的,旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能,把MRP計(jì)劃同車間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制,通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場(chǎng)控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計(jì)量及檢測(cè)儀器、機(jī)械手等。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口,與提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)施的廠商建立合作關(guān)系。MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。

    當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí),MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告,并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng),有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程,從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力,改善物料的流通性能,又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。

  射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,縮寫RFID),射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。從信息傳遞的基本原理來說,射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞),在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

  2需求分析

  隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇,產(chǎn)品生命周期縮短,離散制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)速度的敏感性越來越強(qiáng)。而與反應(yīng)速度有關(guān)的參數(shù),最具有代表性的是反應(yīng)時(shí)間和交貨期。為此,企業(yè)必須采用信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)在保障質(zhì)量的前提下提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。這更加要求管理人員加強(qiáng)企業(yè)資源計(jì)劃層和過程控制層之間的生產(chǎn)過程管理。

  將RFID技術(shù)應(yīng)用于離散制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),彌補(bǔ)了企業(yè)資源計(jì)劃和控制層存在信息管理的斷層和信息反饋延遲,實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳遞通暢??梢允股a(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和生產(chǎn)周期大大縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高、車間資源得以更有效的利用、車間管理能力和管理效率快速提升、在制品追溯速度和準(zhǔn)確性大幅度提高以及工時(shí)管理將更加科學(xué)合理。

  3系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

  離散MES系統(tǒng)可以充分利用RFID的技術(shù)優(yōu)勢(shì),解決企業(yè)計(jì)劃層與車間現(xiàn)場(chǎng)控制層間信息和管理的斷層問題,實(shí)現(xiàn)制造和質(zhì)量的可視化和數(shù)字化管理。

  (1)產(chǎn)能分析:可以同時(shí)對(duì)車間,班組,設(shè)備及人員進(jìn)行多方面分析,使管理者了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)度,調(diào)度資源,提高生產(chǎn)效率。

  (2)生產(chǎn)的全程實(shí)時(shí)追蹤:準(zhǔn)確跟蹤每個(gè)在制品的生產(chǎn)情況,了解不同訂單的完工情況,為管理人員進(jìn)行決策提供強(qiáng)有力的支持。

  (3)提高產(chǎn)品質(zhì)量:建立計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量保證系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢查記錄和質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析的計(jì)算機(jī)管理,可迅速查找出質(zhì)量隱患,有效降低產(chǎn)品質(zhì)量事故的發(fā)生率。質(zhì)量體系的建立和管理的加強(qiáng)將使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)一步提高,損失費(fèi)用大幅度降低,有效節(jié)約成本。

  (4)提供報(bào)表打印依據(jù):各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的繞計(jì)匯總以及各種報(bào)表的生成打印,全部由計(jì)算機(jī)管理,替代以前的人工計(jì)算、登帳、手工報(bào)表的工作。減輕相關(guān)工作人員的工作。

  (5)解決半成品積壓?jiǎn)栴}:可以隨時(shí)提供不同工位的在線數(shù)量、在線時(shí)間。幫助企業(yè)管理者提前發(fā)現(xiàn)影響生產(chǎn)進(jìn)度環(huán)節(jié),為平衡生產(chǎn)提供幫助。

  4MES系統(tǒng)應(yīng)用方案

  由于RFID電子標(biāo)簽價(jià)格較為昂貴,在制造業(yè)等領(lǐng)域普及率較低,同時(shí)在各個(gè)行業(yè)也井未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文提出的離散制造業(yè)MES應(yīng)用RFlD技術(shù)設(shè)計(jì)方案的核心思想是在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi),用RFID標(biāo)簽跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程。原料加工時(shí)捆綁RFID電子標(biāo)簽,電子標(biāo)簽內(nèi)寫有該在制品的全部信息,電子標(biāo)簽可以重復(fù)循環(huán)使用。在每道生產(chǎn)工序工位上設(shè)置RFID電子標(biāo)簽讀卡器,對(duì)在制品進(jìn)行生產(chǎn)跟蹤。產(chǎn)品在工位控制器通過RFID讀卡器讀取電子標(biāo)簽信息,將產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)時(shí)間等關(guān)鍵信息錄入工廠電腦,追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)信息。

  車間工位上的RFID讀卡器讀取在制品的電子標(biāo)簽信息,通過連接控制器,返回?cái)?shù)據(jù)庫。管理人員既可以對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行質(zhì)量和數(shù)量的實(shí)時(shí)跟蹤又可以根據(jù)實(shí)時(shí)變化的信息,通過工廠車間電子看板下發(fā)相應(yīng)生產(chǎn)指令,給予工人相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)操作計(jì)劃。同時(shí)可以對(duì)每個(gè)產(chǎn)品部件質(zhì)量進(jìn)行后期分析。

  5系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

  5.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

  基于RFID的離散MES數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D,底層工位讀卡器上接控制連接器至服務(wù)器,下連生產(chǎn)線上各種在制品。實(shí)現(xiàn)底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和服務(wù)器通信的應(yīng)用集成。車位讀卡器實(shí)時(shí)采集車間現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。通過控制連接器將數(shù)據(jù)反饋到服務(wù)器。管理人員通過工廠電腦實(shí)時(shí)分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),做出合理決策,并通過工廠電子看板形式告知工廠員工。工廠員工可以根據(jù)新的指令完成在制品。RFID讀卡器讀取在制品電子標(biāo)簽信息。一方面?zhèn)魉椭凉S電腦,作為生產(chǎn)監(jiān)控的基礎(chǔ)信息,另一方面回送至車位讀卡器,并通過電子看板給予工人相應(yīng)的生產(chǎn)操作指導(dǎo)。

  5.2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

  系統(tǒng)采用ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)。其中系統(tǒng)集成接口實(shí)現(xiàn)MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)集成。通信中間件采用C/S結(jié)構(gòu),將無線數(shù)據(jù)采集器延伸為系統(tǒng)的客戶端,采集器可以直接連人數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。在這種方式下,數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器之間交換的信息量小、通訊效率高、響應(yīng)速度快、具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集功能,可以滿足工廠對(duì)數(shù)據(jù)采集通訊的需求,并且服務(wù)器端的負(fù)擔(dān)也較輕。

  5.3系統(tǒng)特點(diǎn)

  現(xiàn)場(chǎng)無紙化作業(yè),避免人工抄寫數(shù)據(jù)之錯(cuò)誤,資料快速收集整理,降低了用戶的總體成本,并可利用因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢。實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量狀況,準(zhǔn)確把握原材料、在制品、設(shè)備及員工的信息。利用電子看板,提供現(xiàn)場(chǎng)視覺管理,便于員工準(zhǔn)確把握生產(chǎn)進(jìn)度。維修人員可根據(jù)采集信息確定該產(chǎn)品的生產(chǎn)員工,明確責(zé)任,并建立生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)報(bào)表。