RFID在製造業的應用場景及案例

　　在智能製造轉型趨勢下，RFID作為一種非接觸式的自動識別技術，可以通過射頻信號自動識別目標對象並獲取相關數據，由於RFID實施和部署成本較低，數據採集和傳輸方式十分便捷，因此受到企業越來越多的關注。相對於條形碼、磁卡、IC卡等技術，RFID的應用優勢是可以實現批量處理、遠距離非接觸讀寫，數據容量大，可重複使用，對汙染不敏感，適應各種複雜的工況。

　　一、RFID工作原理與分類

　　RFID的工作原理很簡單：標籤進入磁場後，讀寫器會感應到標籤信號，標籤通過無線射頻信號獲得能量(無源標籤或被動標籤)或標籤主動發送某一頻率的信號(有源標籤或主動標籤)，然後解讀器讀取電磁波並轉化為數據，送至中央信息系統進行有關數據處理。

圖1 一套完整的RFID系統

　　因此，一套完整的RFID系統包括閱讀器與、電子標籤及應用軟體系統三個部份組成。從RFID 卡片閱讀器及電子標籤之間的通訊及感應方式來看，大致上可以分成：電感耦合和電磁波耦合兩種。

表1 電感耦合和電磁波耦合對比

　　電感耦合主要應用在無源標籤上，無源標籤通過磁場感應獲取信號能量，由於RFID晶片支持頻率較低，識別距離較短，識別速度最快在100張/秒，實施成本較低。

　　電磁波耦合可以是無源標籤或有源標籤，由於有源標籤支持超高頻和微波頻段，且自帶電源，識別距離和識別速度都要比電感耦合更遠、更快，實施成本也相對較高。

　　無論是有源RFID系統還是無源RFID系統，作用都是為了識別貨物和讀取數據。但兩種類型的RFID系統在信號強度、感知範圍和讀取速度方面有所不同，各自支撐應用場景也不盡相同。

二、RFID在製造業的應用場景

　　RFID與傳感器不一樣，傳感器是動態連續獲取設備運行狀態數據，而RFID是只有標籤進入到感應範圍內時才會讀取數據並進行傳輸。因此，RFID技術應用主要集中在車間、物流和定位等應用場景。

1.RFID在智能車間中的應用

　　1)產線混流製造

　　混流製造是企業在一定時期內在一條流水線上生產多種產品的生產方式，將工藝流程、生產作業方法基本相同的若干個產品品種，在一條流水線上科學地編排投產順序，實行有節奏、按比例的混合連續流水生產，並以品種、產量、工時、設備負荷全面均衡為前提。

　　圖2 混流製造

　　隨著用戶個性化需求的增長，在製造企業的工業生產中選配和定製已經逐漸成為趨勢，混流製造的混合流水線生產模式能很好地滿足個性化的定製選配生產需求。通過在複雜零件和託盤上安裝RFID標籤，在加工設備和線體上安裝工業讀寫器，實現產品和設備的智能通訊，有效的避免因數據採集不及時導致工序管理混亂等諸多問題。通過及時採集在制品狀態和生產工序狀態為MES提供數據支撐，保證MES可及時的生產調度每個工作站，使每個工作站周期內都處於繁忙狀態，以完成最多的操作量，從而減少閒置時間，提高生產效率。

　　目前，上汽通用五菱通過在缸體缸蓋加工生產線安裝RFID標籤，實現6種以上的缸體混流生產，產線全過程質量數據和過程數據都被有效採集。美的家用空調在工廠的柔性裝配線、工序、工板上安裝RFID標籤，實現家電裝配過程數據自動採集、數據採集率提升至99%，每條線單件產品減少人工條碼掃描事件5分鐘，MES數據準確率提升至90%。

　　2)刀具全生命周期管控

　　刀具管控的目的是實現對刀具全生命周期信息管理，及時的了解刀具的使用和庫存狀態和位置。在刀具採購入庫前，為刀具加裝電子標籤，作為刀具的唯一身份識別信息。在刀具的調度和使用過程中，通過及時採集刀具的信息，能在系統中清楚的了解刀具是否已經上刀，具體對應的工具機以及使用的周期和時長等。通過及時跟蹤刀具位置狀態、使用狀態，企業能及時的了解刀具磨損情況並進行更換，保證刀具的使用安全。

　　圖3 刀具管控

　　武漢重型工具機是國內生產重型、超重型工具機規格最大、品種最全的大型骨幹企業，刀具作為工具機最重要的部件，企業通過為工具機RFID晶片及時讀取刀具的信息了解刀具使用狀態數據，並根據刀具磨損狀態反饋系統及時更換刀具。提高刀具使用安全，保證工具機加工生產效率處於最高效狀態。

3)智能維護

　　東莞一家專注於電極管生產的企業，通過打通模具從設計到製造的信息流和製造流，提高CNC加工效率，減少倉庫人員，減少測量人員，提高EDM稼動率20%以上。

　　具體實現方式是對每個電極管安裝RFID標籤，從電晶體入庫、生產、測量、放電的全流程進行瓜農空。通過對庫存、配置、現場的數據採集，從電極的設計延伸到製造、測量和使用的全過程，使數據和製造無縫交互，實現全流程的自動化，無人化。

　　圖4 電極數據採集與信息跟蹤

2.RFID在智能物流中的應用

1)物料配送周轉箱管理

　　RFID技術應用於物流周轉箱管理可以大大提高物流體系作業效率，實現數位化倉儲管理(倉儲貨位 管理、快速實時盤點)等，使管理更加科學、及時、有效，確保供應鏈的高質量數據交流，由此將帶來物流效率的大幅提高，從而降低系統的總體花費成本。

　　圖5 物流周轉箱管理

　　在三一重工18號廠房，所有的物料配送出口都安裝RFID讀寫器，裝配線邊裝都有RFID領料器，所有物料的出入庫以及線邊領料信息都會及時的被採集並反饋到後臺系統。碼垛立庫智能識別系統能通過自動立庫、RFID智能小車、RFID託盤等智能部件，實現配送過程透明化和智能引導，提高裝配物料配送效率和精度。

　　2)供應鏈車輛引導與卸貨管理

　　過RFID、智能交通技術，結合廠區物料供應需求，實現廠區供應商車輛預約、排隊、身份識別，廠區卸貨資源智能化分配。這有點像乘車訂票系統，在沒到車站(工廠)之前，供應商通過在線預約系統進行預約排隊(購票)，到工廠(車站)之後按照指示牌到預約卸貨位卸貨(等待和上車)。

　　圖6 供應鏈車輛引導與卸貨管理

　　目前美的微波爐馬龍基地通過部署實施供應鏈車輛引導與卸貨管理系統，實現物料拉動式供應鏈模式，通過RFID系統來了解整個廠區的物流資源狀態，對廠區物流資源進行疏導，實現對供應鏈車輛的入廠時間、卸貨資源安排指引、時間控制，提高廠區物流資源利用率。該工廠通過對廠區車輛和卸貨資源統一調配和引導，提高物流資源使用率30%以上，送貨準確性15%以上。

　　3.RFID在智能產品中的應用

　　智能板卡配合RFID技術，可以實現從設計、生產、銷售、巡檢、診斷維修、信息統計、報廢全周期的信息管理、運行信息記錄反饋、診斷與分析等功能。對提升產品智能化形象，實現產品全生命周期智能化有重要價值。

　　圖7 智能板卡配合RFID技術

　　美科智能冷櫃通過在產品內部嵌入智能板卡及RFID晶片，實現從研發、製造到銷售的全生命周期管理。在製造生產環節，利用RFID推動實現生產製造諸多環節一體化，實現跨越式的智能產品新價值。通過採集家電產品的使用狀態數據，為客戶提供更好的服務體驗。

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