ＲＦＩＤ在生產物流數據采集中的應用

摘要：生產物流的數據采集對于企業建立完善的生產記錄，從而進行質量追溯具有重大意義。制造業的生產物流的數據采集量大，傳統的手工方式存在效率低下，差錯率高等方面的問題。為了解決這些問題，該文介紹RFID技術一些特點和工作原理，以及如何把這項技術應用到生產物流中，以提高數據采集的速度，降低差錯率。

關鍵詞：RFID；生產物流；質量追溯

中圖分類號：F252文獻標識碼：A

文章編號：1002-3100(2007)12-0111-03

Abstract: The data collection of manufacturing logistic has great signification in building productive record and running quality racing. The capacity of data collection in manufacturing logistics， which exists some problem such as lower efficiency and higher error in traditional ways so as to solute these problems. This article introduces the work theory and specialty of RFID， and how to use this technology to manufacturing logistics so that improve the speed of data collection and reduce the rate of error.

Key words: RFID; manufacturing logistics; quality tracing

0引言

RFID是射頻識別技術的英文（Radio Frequency Identification）縮寫，是面世于20世紀60年代末，興起于20世紀90年代的一種非接觸的自動識別技術，是射頻技術在識別領域的應用，是本世紀十大重要技術之一[1]。

生產物流的數據采集主要包括生產現場的數據、質檢數據以及生產巡檢數據的采集。傳統的生產數據采集方法主要是利用手工的方法，進行數據采集。不僅效率低下，而且差錯率高。生產物流的數據的正確采集對于企業建立完整的生產記錄，進行質量追溯有重大意義。

文章試圖通過結合RFID的技術特點，并把其應用到生產物流的數據采集中去。解決原有數據采集留下的問題，并提出了新的應用方案。

1RFID系統工作原理

基本的RFID系統至少包括RFID標簽（Tag），讀寫器（Reader）[2]。

RFID系統工作原理：讀寫器通過天線發送出一定頻率的電磁信號，當電子標簽進入到讀寫器的有效的電磁場時，其天線產生感應電流，再經過整流電路，激活電路上的微型開關，給電子標簽充電。這樣RFID標簽就獲得了能量并向閱讀器發送自身編碼等信息。讀寫器接受到來自電子標簽的載波信號后，對接受到的信號進行調制和解碼后發送到計算機后臺處理中心進行處理。計算機后臺系統對標簽的合法性進行檢查，然后針對不同的業務要求做不同的處理，發送不同的指令信號給電子標簽。電子標簽對接受到的信號進行調解并送到控制邏輯單元，控制邏輯單元完成存儲、發送數據或其他操作。如圖1所示[3]。

2生產物流數據采集

2.1生產現場數據采集

生產現場的數據采集主要是一些質量數據的采集。制造過程對于產品質量的影響最大，需要采集的數據也最多。如前所述，能否高效、準確地采集生產現場的數據對于企業建立完善的生產記錄具有決定性的作用。這一階段主要采集的數據共分為5大部分：人，機、物、法、環。即何時，由誰，采用什么方法工藝、使用哪臺機器、在哪個工位上將哪些零件安裝到哪些機器上。一般來說，零部件和產品的數量很多，采用RFID技術除了要準確、迅速地采集數據外，更重要的是不要增加勞動量，否則不僅會造成生產效率降低，還會造成工人在使用RFID技術的過程中產生一種抵觸情緒。結果適得其反。解決這個問題，一般根據不同的生產環境以及不同工作流程來采用不同的RFID設備，并盡可能地優化工作流程。

表1列出了不同RFID設備之間搭配所具有的特點：

一般在工位固定的生產環境中，前兩種方式用的比較多。其中第二種方式對于操作人員來說增加的工作量最少，因此很少引起工人抱怨，也不會因為員工疏忽而錯漏數據，但是這種方式所需要的采集設備成本比較高。固定式掃描器不需要人工操作，貼有電子標簽的產品或者零部件經過讀寫器的有效掃描區域時，就能夠自動讀取電子標簽中的信息。固定式讀寫器的安裝位置很重要，應該盡量考慮現有的操作過程和流水線的運動方式。對于傳送帶上的物品，可以做到完全不需要人工干預的全自動掃描；對于手工搬運的物品，也可以設法使其在移動路線上自然地經過固定式讀寫器的有效掃描范圍，完成掃描動作，這樣就可以做到只要人工稍加干預即可完成數據的采集，例如：取零件的時候注意帶有電子標簽的一面朝上，讀寫器安裝在工位上方，不影響生產，在工人從身后存放零件的流利架上取下零件然后安裝到產品上的過程中，零件自然地經過讀寫器的有效掃描區域，上面的電子標簽所附帶的信息就被捕獲到并傳送計算機系統中去了。

而在工位或者工作崗位經常變動的一個地方就需要用到后面兩種方式。比如進行生產巡檢，生產線布局經常變動的地方。這時就需要采用移動式終端。但是不管采用哪種搭配方案數據采集的方式基本式相同。例如若此采集系統采用FTRD2000讀寫器、FTRDA-900B/H天線、電子標簽以及主機（主控機），如圖2所示。

系統中前面的工控系統一般采用的是RS485通信協議，讀寫器與主控機之間使用的是RS232通信協議。所以FTRD2000讀寫器通過RS485/RS232接口通過轉換器與主機相連，以接收命令和發送數據，如圖3所示。讀寫器與主控機之間的距離往往比較長，系統采用長線收發器來延長RS232通信信號的傳輸距離。

2.2質檢數據

質量檢測在保持和提高企業產品質量方面起到非常重要的作用。系統收集的質檢信息主要包括，由誰，何時，何地，采用什么方法檢測什么產品以及其檢驗結果怎樣。在RFID系統中，質量檢測數據的收集方法大多與生產階段的現場數據采集相同，唯一不同的地方就是質量檢測要把檢測結果輸入到電子標簽中去，對于合格的產品我們往電子標簽中寫入“合格”標志，對于不合格的寫入“不合格”字樣，然后集中把電子標簽中包含的信息讀入到信息系統中去。

2.3生產巡檢

生產巡檢是指每隔一段時間對生產線的生產狀況、設備運轉狀況，人員操作狀況等因素進行檢查，以確保生產的正常運行。以往我們都是通過填寫表格的方式收集生產巡檢數據，這主要有如下幾個方面的問題。

（1）效率低下、差錯率高

手工方式下，先要在生產現場填寫好表格，然后再把填寫好的表格數據，輸入到計算機系統中去。這樣不僅增加了數據錄入的步驟，導致效率低下，而且還提高差錯的幾率。

（2）數據采集遺漏、捏造

生產巡檢需要每隔一段時間認真去做。同時數據采集也要如實地反映生產線的生產狀況。否則隨意的捏造或者遺漏數據，將會給質量追溯帶來負面影響。

在這種情況下，使用RFID移動數據終端＋手持式讀寫器，就可以解決這個問題。首先，我們在每臺設備上粘貼電子標簽，同時我們把設備的運行數據寫入到電子標簽。在進行生產巡檢的時候，我們只需要掃描和移動數據終端相連接的手持讀寫器去掃描電子標簽，生產巡檢完畢以后，把移動數據終端里的巡檢數據上傳到企業的信息系統中的數據庫里就可以了。如果需要獲得巡檢的歷史數據，只要把信息系統里的相關信息下載到移動數據終端，然后再通過和移動數據終端相連接的手持讀寫器把相關信息寫入到電子標簽。

整個過程無需人工，大大地提高了工作效率，減少了數據采集的差錯率。同時有效地防止了數據的漏采和捏造。

3小結

綜上所述，充分利用RFID技術可以幫助企業尤其是制造型企業更加迅速、準確地進行生產物流的數據采集，提高追溯能力，從而能夠及時發現問題，以最低的代價解決已經發生的質量問題，提高企業的聲譽。

參考文獻：

[1] Jerry Landt， Transcore. Shrouds of Time The history of RFID[J]. An AIM Publication， Ver1.0， Published 1， 2001:1-20.

[2] 游戰清，李蘇劍，等. 無線射頻技術（RFID）理論與應用[M]. 北京：電子工業出版社，2004.

[3] 游戰清，劉克勝，張義強，等. 無線射頻識別技術（RFID）規劃與實施[M]. 北京：電子工業出版社，2005.