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1、 摩佰尔集团RFID生产线管理系统解决方案摩佰尔（天津）电子科技有限公司2010年10月目 录1 系统概述- 2 -1.1 系统摘要- 2 -1.2 项目背景- 2 -1.3 条码技术与RFID技术的对比- 3 -1.4 系统简介- 4 -2 系统设计目标- 6 -2.1 系统总体目标- 6 -2.2 系统设计目标- 6 -3 系统总体架构- 7 -3.1 系统总体架构- 7 -3.2 网络拓扑结构- 9 -4 系统流程设计- 10 -4.1 总体技术路线- 11 -4.2 系统流程设计- 11 -5 系统设计方案- 12 -5.1 统一规范的编码体系- 13 -5.2 基础信息平台- 13
2、-5.3 生产线RFID设备配置方案- 14 -5.4 生产线自动识别实现方案- 15 -6 软件系统功能- 17 -6.1 生产线管理系统- 18 -6.2 信息查询模块- 21 -7 系统设备- 22 -7.1 RFID电子标签- 23 -7.2 RFID固定读写器- 23 -7.3 RFID手持机- 25 -8 系统特点与系统效益- 26 -8.1 系统特点- 27 -8.2 系统效益- 27 -1 系统概述1.1 系统摘要本系统使用RFID电子标签作为信息载体，以局域网、互联网为信息渠道，建立一套完整的信息化管理系统，能够对整个生产线管理的每个环节进行全程的记录，实现在制品的自动识别和
3、实时管理，从而实现对企业生产线上的物流和信息流的实时跟踪，提高企业生产管理的工作效率和服务水平。1.2 项目背景随着经济的全球化发展趋势，传统密集型加工制造业，如服装、电子等行业，单品制造费用越来越高，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。在传统的制造企业的生产流程中，大部份生产模式以单件流生产模式为主，这种生产线模式的最大缺点是通常在某些瓶颈工序会积压大量半制成品，如果工序繁复且生产环节多，这种现象将更加严重。目前在传统加工企业的管理中普通存在着如下问题： 1） 整体生产效率低下，现场管理无从下手；2） 生产过程数据量大，
4、生产线积压严重，不能形成自动化流转和自动化采集数据；3） 需要手工录入大量数据，准确率和工作效率较低，可靠性不能保证；4） 可控性差，对加工进度的掌握不精确，生产现场状态监控能力不足；5） 质量损耗严重，返修率过高，无法进行质量追溯；6） 订单生产进度和车间在制品、完工数据等不清楚，无法准确计算成本；7） 经营数据的分析和统计无法做到准确及时，难以挖掘出有价值的信息以指导未来生产计划。这些问题削弱了管理人员对生产周期的预测、控制及应变能力，已越来越难以应付定单规格多，且交货期短的市场要求。1.3 条码技术与RFID技术的对比国内生产制造企业在建立和不断完善质量体系的过程中，迫切要求产品生产线有
5、一套清晰、完整、便于存取和检索的质量记录。目前基于条码的生产管理系统，使各种质量分析和控制得以方便地实现。传统的条码系统有其优点，也有明显的缺点，如易污染、折损、需要停止等待逐个扫描等，批量识读效率不高，无法满足快速准确的需求。与传统条形码识别技术相比，RFID技术有本质上的优势： 1） 快速、远距离扫描 条形码一次只能有一个条形码受到扫描； RFID读写器可远距离同时识别读取多个 RFID标签。 2） 可重复使用 条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID标签内储存的数据，方便信息的更新。 3） 穿透性和无屏障阅读 在被覆盖的情况下， RFID能够穿透纸张
6、、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以识读条形码。 4） 抗污染能力和耐久性 传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。同时由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID标签是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。 5） 体积小型化、形状多样化 RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。同时RFID标签更可往小型化与多样形态发展。6） 数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码
7、最大的容量可储存 2至 3000字符， RFID最大的容量则有数兆Bytes。7） 安全性 由于 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。 因此，RFID 技术不只是条码技术的简单替换，它在制造业中的应用将改变加工制造企业的生产经营方式，为众多企业提高了生产过程管理水平，提高了生产效率，使得以前难以定量考核的管理数据得以方便快捷的获得，从而优化了生产过程管理。1.4 系统简介目前制造企业在面临着诸多问题，如何解决车间生产线的数据实时的反馈，保证数据的真实性和解决问题的及时性；如何保证流水线的畅通，如何解决在制品的堆积以及如何及时发现瓶颈工序；如何保障出口
8、成衣能够准时交货等因素一直困扰着企业管理者。为了提高生产过程透明化和企业综合信息化建设，达到提高效率和降低成本的目的，公司迫切需要一套符合生产线管理的控制管理系统，解决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。基于RFID技术的生产线管理系统成为解决上述问题的有效方案之一，通过采用RFID技术，系统能够自动采集生产数据和设备状态数据，为生产管理者提供生产线所有工序环节的“实时数据”，并且能够结合各工序设备的工艺特点和相关的工艺、质量指标参数，进行各生产重要环节的工艺参数和设备运行参数等生产信息的在线监测和分析，帮助企业实现生产过程中半成品
9、工序、成品工序的计量、仓储的出入库管理的自动化和信息化集成，从而做到对生产操作进行自动实时跟踪，可有效地对各生产岗位进行监督、对产品质量的稳定性和工艺参数的执行率进行监督。同时通过与企业已有ERP系统的结合，及时查询每一个订单的生产情况，使企业的管理者及采购，物流等部门能够实时监控任何一个订单的生产情况，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。RFID生产线管理系统采用电子工票取代传统的纸质工票，为生产流水线上的每一个单品工件使用一张RFID标签，在每个工位上安装一台RFID数据采集终端。当工人每完成一次作业时，系统通过RFID采集设备自动将工件的信息直接发送到电脑系统，系
10、统自动完成计件工资计算和各种生产统计工作，为企业提供一套完整的解决方案。系统示意图如下所示：图1 系统示意图RFID生产线管理系统高效准确地解决了生产车间一线工人的工资计算、在制品水平监控等问题，并且及时将生产进度、员工表现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息进行数据共享，帮助管理者从系统平台获取实时生产数据，分析生产瓶颈并提高生产效率，在收发等各个环节和每道工序跟踪产品生产的完整过程，防止错误的发生。同时电子标签为管理人员、公司高层和车间一线工人建立了一个连接渠道，将每一件产品的生产过程数据实时、准确地反馈到每一层级的管理人员，大大提高了生产效率，节省人力、纸张、沟通时间，提高企业的生产
11、效率和管理决策能力。2 系统设计目标2.1 系统总体目标RFID生产线管理系统实现生产流水线的每个工序的生产状况以及在生产过程中的数据操作的准确化和系统化，建立产品生产控制跟踪，实现从原材料到半成品到产品的可监控可追溯，提升现场管理水平，提高成品一次下线合格率和生产效率，促进生产组织管理精细化，提高产品制造质量，降低制造资源消耗，提升企业市场竞争力。2.2 系统设计目标针对目前制造企业的现状及存在的问题，实现生产环节的实时管理, 提高企业的生产效率, 减少库存, 对市场需求做出更快的响应, 加速企业资金的周转，系统需要达到如下设计目标：1） 建立统一的物料编码体系，保证从物料到产品的唯一性系统
12、采用RFID编码方式进行数据管理，建立统一规范的物料编码体系，保证从每个单位物料到产品的唯一性。在生产过程的任何一个环节都能够正确地追踪到物料的来源和去向。2） 建立实时的数据采集系统，为生产运营的畅通提供保证；3） 减少生产数据丢失，保证原始实时数据的准确性，建立完整的数据仓库；4） 建立生产线实时信息通道，保障生产流水的畅通；5） 提高信息的透明度，建立质检追溯体系，强化自我监督，互相监督意识；6） 建立业务跟踪的实时信息，保障成品及时交货；7） 建立透明化的计件工资体系，实时反映工人实际生产状况；8） 加强对生产数据的采集和分析，在实现管理精细化的基础上，为决策层提供准确的依据。3 系统
13、总体架构3.1 系统总体架构RFID生产线管理系统是MES项目中将生产过程采用RFID刷卡方式完成工序流转和数据采集，解决生产过程控制的问题，同时基于以往实施ERP和MES系统的成功经验，完成从采购、库存、销售到财务核算的整套信息系统规划，实现销售、采购、库存、生产、财务、质量、成本、设备、工艺、人员管理的有机整合，实现公司全面信息化和无纸化。 系统总体结构与组成如下图所示：图2 系统总体结构与组成生产过程化管理是精细化管理的基本要求，RFID生产线管理系统从生产的最小单位和粒度记录生产过程信息，通过对生产过程的参与者及产品进行精细化管理，完成生产过程数字化，从而在生产过程数字化的基础之上进行
14、数据分析、挖掘，获得产能分析，产能趋势，风险预测，生产质量及效率评估等。通过过程化管理能够把车间生产过程按照员工、工序、时间、设备等维度的信息统一管理起来，在此基础上得到非常准确的生产计划，排班计划，进度跟踪，风险预测等，同时通过详细的生产过程化数据，进行产品质量追溯，在制品工艺过程分析，制定合理的工时/工价。系统总体架构图如下所示：图3系统总体架构图系统设计采用如下三层架构：图4 系统架构图第一层是设备层，主要包括：RFID读写器、RFID手持机、RFID标签、RFID打印机、RFID读卡器等设备。第二层是管理软件层，包括：车间管理系统、领导查询系统。车间管理系统主要完成数据采集、数据处理、
15、数据统计、数据查询等功能。领导查询系统主要实现各种报表的汇总查询功能。第三层是数据库管理层，主要完成数据的存储、数据控制等功能。3.2 网络拓扑结构系统网络拓扑结构如下所示：图5 网络拓扑结构图系统网络设计能够做到：1）分层设计，保证系统可靠，数据安全；2）选择最合适的网络结构，保证性价比最高；3）分布式计算，降低对办公网络及计算机系统负载压力；4）标准设计，方便网络监控和错误定位。4 系统流程设计4.1 总体技术路线RFID生产线管理系统由RFID技术结合计算机设备组成，由扫描点放置的RFID读写器通过读取RFID标签来及时取得现场数据，并经过数据清理和整合，将有效的生产线信息传输到系统中。系统通过统计、分析现场数据，能够实时了解生产现状并及时发现异常、处理异常。系统管理流程如下图所示：图6 系统流程图4.2 系统流程设计以一条完整的服装生产线为例，设计流程如下：1）裁剪部门按照生产计划单领料、铺布、裁剪，填写裁床单；2）裁剪后把相同部位的多层衣片按照尺码
