基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)

年佳琪

摘要：針對制造企業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測中存在的實(shí)時(shí)性、可靠性差等問題，提出一種基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)。RFID技術(shù)具有穿透性強(qiáng)、可重復(fù)使用、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使該系統(tǒng)能夠快速實(shí)時(shí)地采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)等信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析與處理后，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、質(zhì)量管理等功能，最終通過應(yīng)用終端實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化與實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：RFID;生產(chǎn)過程;實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號：TH166 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0072-01

0 引言

在傳統(tǒng)的制造企業(yè)中，生產(chǎn)過程的采集通常采用人工采集、手工輸入的方式。在這種方式下，系統(tǒng)中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)更新，滯后情況比較嚴(yán)重，制約了產(chǎn)能的進(jìn)一步提高。同時(shí)，企業(yè)中的職能部門大多使用紙和筆的記錄方式，容易出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，降低企業(yè)整體的生產(chǎn)力。隨著自動(dòng)識別技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開始嘗試著使用新興技術(shù)去解決這些問題。其中的RFID技術(shù)具有使用方便、操作快捷、可重復(fù)使用、適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)[1]，十分適用于制造企業(yè)對生產(chǎn)過程的自動(dòng)監(jiān)測。

1 RFID技術(shù)概述

RFID技術(shù)即無線射頻識別技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它利用無線電磁波的穿透性，遠(yuǎn)距離傳輸和高速數(shù)據(jù)交換的特性，通過特定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)識物品信息的自動(dòng)識別。近年來，作為物聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)重要支撐技術(shù)，RFID技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。相比于制造業(yè)中廣泛使用的條碼技術(shù)，RFID技術(shù)具有本質(zhì)上的一些優(yōu)勢：可實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)距離讀寫、穿透性讀寫以及在高速移動(dòng)的狀態(tài)下讀寫，準(zhǔn)確性高、耐污染、可在惡劣的環(huán)境下使用等等，能滿足制造業(yè)對實(shí)時(shí)性和可靠性的要求[2]。

一個(gè)基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，通常附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，存儲(chǔ)被識別對象的各種信息和數(shù)據(jù)。讀寫器，主要任務(wù)是觸發(fā)存儲(chǔ)信息的電子標(biāo)簽，并與之建立通信關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸讀寫。天線則是電子標(biāo)簽與讀寫器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射和接收裝置。RFID系統(tǒng)的具體工作過程如下：首先，讀寫器利用天線在一定范圍內(nèi)發(fā)射射頻能量形成一個(gè)電磁場，當(dāng)附著射頻標(biāo)簽的物體進(jìn)入讀寫器的天線場范圍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流。其次，射頻標(biāo)簽通過這種電流而獲得一定的能量，并通過標(biāo)簽內(nèi)的天線場，發(fā)出存儲(chǔ)在內(nèi)部芯片的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。這時(shí)候，讀寫器形成的天線場就能自動(dòng)接收射頻標(biāo)簽發(fā)出的數(shù)據(jù)并進(jìn)行調(diào)制和解碼，最后送到服務(wù)器或管理系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理。

2 基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)

基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為四個(gè)層次：（1） 數(shù)據(jù)采集層，對工位、工件、生產(chǎn)設(shè)備等車間中的制造資源配置RFID標(biāo)簽，通過RFID讀寫器完成對生產(chǎn)過程中各類數(shù)據(jù)的采集，為上層提供可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)設(shè)備信息。（2）數(shù)據(jù)處理層，將采集到的各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、分類與融合，將有效的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，便于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析與處理。（3）功能應(yīng)用層，根據(jù)生產(chǎn)與管理需求劃分功能模塊，如生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、質(zhì)量管理、基礎(chǔ)信息管理等模塊;通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)上述模塊的功能。（4）用戶層，主要配置一些應(yīng)用終端如瀏覽器、可視化看板、手機(jī)APP等，既方便調(diào)度人員了解原材料的使用情況，又便于維修人員實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還可以使管理人員掌握生產(chǎn)進(jìn)度等信息，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)的主要優(yōu)勢有：（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)由RFID設(shè)備實(shí)時(shí)自動(dòng)采集，通過RFID讀寫器獲取電子標(biāo)簽中的特定信息，并實(shí)時(shí)反饋到系統(tǒng)中，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性與可靠性。（2）通過對設(shè)備信息的采集與分析，一方面可以為設(shè)備維護(hù)提供可靠數(shù)據(jù)，另一方面可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，或者提前預(yù)判設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，在第一時(shí)間排除故障和安全隱患，保障生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。（3）通過系統(tǒng)的應(yīng)用終端及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過程中的瓶頸，將影響降到最低，在原有的基礎(chǔ)上可以大大提升企業(yè)的生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率。（4）系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度、產(chǎn)品質(zhì)量，在保質(zhì)保量的同時(shí)，保障生產(chǎn)計(jì)劃按時(shí)順利完成，提升企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的信譽(yù)度。

3 結(jié)語

基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歸集對人員、物料、設(shè)備以及生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，盡早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的非正常狀態(tài)，并及時(shí)有效地進(jìn)行處理，保障生產(chǎn)過程的暢通，從根本上提高了企業(yè)的生產(chǎn)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹偉，江平宇，江開勇，路平.基于RFID技術(shù)的離散制造車間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與可視化監(jiān)控方法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2017，23（02）：273-284.

[2] 王猛，唐敦兵，顧文斌，鄭堃.基于RFID離散制造業(yè)車間生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].中國制造業(yè)信息化，2012，41（11）：13-17.

Production Process Monitoring System Based on RFID Technology

NIAN Jia-qi

（Shenyang Institute of Engineering， Shenyang Liaoning? 110136）

Abstract：Aiming at the problems of poor real-time and reliability in production process monitoring of manufacturing enterprises， a production process monitoring system based on RFID technology is proposed. RFID technology is characterized by strong penetration， reusability and strong anti-interference ability. It enables the system to collect production data and equipment status in real time and quickly. After data analysis and processing， production progress tracking， quality management and other functions can be implemented. Finally， the visualization and real-time monitoring of the production process can be realized through the application terminal.

Key words：RFID;production process;real-time monitoring