基于RFID技術的射出成形車間模具管理系統

王偉驎 張嘉寶 王樹仁

勤益科技大學，臺中，411

基于RFID技術的射出成形車間模具管理系統

王偉驎 張嘉寶 王樹仁

勤益科技大學，臺中，411

近年來自動化資料搜集技術為配合科技發展的需求已從有線階段發展成為無線階段，資料載體的應用也從條碼延伸到無線射頻識別（RFID）標簽，其目的是能更安全、大量、快速地存取資料。基于此，構建了一套無線射頻識別（RFID）計算機化模具管理系統，采用該系統可隨時掌握模具的動向及其相關數據，通過該系統可有效改善對射出成形車間模具的管理，提升模具的使用率。

模具；模具管理；RFID；自動資料搜集

0 引言

不論高科技或傳統產業，模具都是工業產品生產中不可或缺的工藝裝備。此外，工業技術的不斷提升、行銷手法的翻新，以及消費行為的改變，導致新產品的需求多樣化、復雜化且產品生命周期縮短，致使模具數量的需求逐年增加，管理工作逐漸復雜。因此，模具管理的重要性日益凸顯。

隨著資訊科技的蓬勃發展，無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術已有許多創新性的突破。目前RFID技術已建立了一些國際標準和規范，相信在這些標準和規范整合后，RFID的成本將會隨之降低，企業勢必也將會跟進，開始使用RFID技術來增進企業的經營效益。

許多產業為了提升自身競爭力，引進了ERP（enterprise resource planning）系統，但是大部分的ERP系統都是針對財務、人力、資料分析、供應鏈管理、制造與物流、辦公室應用等方面作綜合改善，而對于最重要的生產工具所作的管理仍不夠完善，導致模具的使用無法配合生產計劃［1］，唯有搭配RFID模具管理才能使產業的ERP發揮最大效益。

1 RFID概述

在二次大戰之時，RFID已被英國空軍采用，用以偵測并確認前往機場的飛機是否為己方所有，避免己方戰機遭到誤擊。該技術用的是遠距離主動式RFID，直至目前，飛機航空安全系統仍使用RFID進行識別。進入21世紀，RFID所具備的可遠距離作業及一對多讀取、小型化、信號的穿透性及抗污性強、可重復使用、高存儲量等特性，讓這項技術在自動化管理領域的應用日漸矚目。

RFID技術可廣泛應用于自動辨識功能與供應鏈活動中。該技術中最重要的是基本硬件與RFID系統信息傳輸模式。硬件包括RFID服務器（Server）、RFID讀取機（Reader）與 RFID標簽（Tags）。大部分RFID系統信息傳輸模式分為三個部分：應用區塊（application layer）、傳送與接收區塊（data link layer）以及程序撰寫區塊（physical layer）［2］。通常RFID系統是以感應頻譜方式運作的，運用電磁或靜電來連接射頻頻譜中的無線電波頻譜，從而與RFID標簽進行溝通。讀寫機通過網絡或一般計算機再將這些信息送進計算機的處理系統中，而計算機則可以使用不同的應用程序來分析信息，為使用者提供決策參考，以縮短信息管理的作業流程［3］。

2 RFID系統用于模具管理之比較

模具是一種生產工具，若能讓模具保持可生產的狀態，不但能降低成本，還能提升生產力。

一般而言，模具管理可分成三個階段。第一階段是要實現模具基本數據與模具成本管理［4］。第二階段是模具使用管理［5］。第三階段是模具維護管理，包含保養、維修、定檢與報廢。

圖1所示為模具管理各階段之重點。本文研究的模具管理針對的是模具用于生產時的所有管理過程。

圖1 模具管理各階段之重點

大部分的產業對于生產用模具的管理仍然非常缺乏，從而導致模具的使用率下降，或造成不必要的成本浪費。以下針對未導入RFID系統和已導入RFID系統兩種情況下的模具管理進行比較。

2.1 未導入RFID系統的模具管理

未導入RFID系統的模具管理流程如圖2所示。在收到客戶訂單后，管理部門隨即編制制令單、領料單至現場，生產人員便要到模具架或倉庫查找模具，之后經過吊模、上模、試模、領料的過程，即開始生產，生產完后必須填寫生產日報表；在生產過程中若模具發生問題，要將問題及時回報給現場主管，并填寫維修單，送至維修部維修。通常企業所要生產的產品隨機性大，大部分為小批量生產。為了滿足生產需要，生產過程中經常要自制或外包一些模具，長期累積下來，倉庫里堆積了大量的模具。由于客戶訂單的不確定性［1］，因此模具在工廠內移動頻繁，且根據產品特性的不同，生產時所需的內外模也會有所不同，要找到相對應的內外模十分不易。模具的數量龐大，在做盤點及搜尋的動作時經常需要耗費大量時間［6］。在數據管理方面，經常使用種類繁多的窗體來記錄各種信息，窗體數量龐大，使用、查詢及管理都相當不易。

2.2 已導入RFID系統的模具管理

圖2 未導入RFID系統之模具管理流程

已導入RFID系統的模具管理流程如圖3所示，通過將RFID與信息管理相結合，可獲得前種情況無法達到的效益。以模具的搜尋而言，前一種情況下，模具的搜尋需要花費人力來進行，而導入RFID系統后通過RFID隨時掌握模具的動向、狀態、可用性，且管理人員可隨時監控模具的使用狀況，避免模具用于不適用的機臺上而造成模具或機臺的損壞。由于模具的成本很高，因此需讓模具達到其最高效用，避免模具損壞、額外成本產生、模具閑置等問題發生。前一種情況下，有很多地方都需要紙張來記錄數據，這非常不符合現今處處講求環保的要求。在圖3中可以發現，傳統的記錄方式已完全改為由RFID信息管理系統記錄或將數據輸入到PDA中，這樣可使模具管理的過程實現完全無紙化。

3 RFID模具管理系統

3.1 RFID模具管理系統架構

RFID模具管理系統中，在每個模具上都安裝有一個RFID主動式標簽，該標簽會主動發送資料信息，每個卷標內部存有模具的ID編碼。通過RFID讀取機讀取貼附在每個模具上的RFID標簽，可快速搜尋到所需要的模具。在過去，現場作業工人要得知模具的信息需要去查閱相關檔案數據，而現在通過RFID模具管理系統，現場作業工人可實時掌控模具的相關管理數據。

圖3 已導入RFID系統的模具管理流程

RFID主動式標簽的應用范圍大多集中在對象與資財管理、行李管理等，而模具管理則可屬于資財管理的一種，且其讀取距離遠，數據傳輸速度快，可以滿足模具管理所需的資料及時性。

圖4 RFID模具管理系統硬件架構圖

圖5 RFID模具管理系統軟件架構圖

圖4所示為RFID模具管理系統硬件架構，由于RFID卷標頻率為2.45GHz，對于金屬有較好的穿透力，可提高標簽的讀取率。本研究中，RFID采用SYRD245－2C的2.45GHz標簽，RFID Reader采用SYRD245－1N的讀取機。RFID Reader需要通過RS－232／485與計算機連接，PDA則通過WLAN－820.11b與計算機連接，而標簽則是安裝在模具上，對模具作控制管理，隨時掌握模具的相關信息。

圖5為RFID模具管理系統軟件架構圖，本研究所使用的操作系統為Microsoft Windows Server，系統開發工具主要為C＃，通過C＃先建立RFID Middleware來采集RFID Reader所讀到的Tag數據，數據庫則使用Microsoft SQL Server，OA主要包含了模具的相關管理功能以及生產管理方面的功能，而最后給使用者使用的應用端即為模具管理系統。

3.2 RFID模具管理系統功能說明

RFID模具管理系統主要包括八大功能，如圖6所示。

圖6 模具管理系統功能架構圖

3.3 操作實例

下面以模具繳庫管理作業為例來進行系統的操作說明。首先進入到“模具發派管理作業”界面，如圖7所示；接著即可作存檔的動作，如圖8所示；最后即可作發派報表輸出的動作，輸出所需報表。

圖7 系統選單

4 結束語

若能做好對模具的管理，可帶來顯著效益，通過RFID模具管理系統可隨時掌握模具相關信息，因此若能導入該系統并配合生產管理，不但能優化管理過程，更能提高模具使用效率進而降低生產成本，提升生產效益。此外，通過以太網（Ethernet），Server也可與企業ERP系統作搭配，使企業內部資源規劃更有效率。

［1］ 范思樂，黃小芬，鄭靜文，等.模具管理調查報告［R］.香港：香港生產力促進局，2006.

［2］ Konstan H，Pohl H.RFID Security［J］.Information Security Technical Report，2004，9：39－50.

［3］ 翁興中，劉圣幸.RFID系統于航空產業的應用方法［D］.中壢，桃園：元智大學，2006.

［4］ 盧曉春，郭盛，阮鋒.模具質量保證與管理系統的建置與實施［J］.機床與液壓，2003（4）：3－5.

［5］ 付翔.淺議模具的使用與管理［J］.現代機械，2002（4）：112－112.

［6］ 王春元，葛正浩，楊妮，等.信息化管理在模具企業生產管理中的應用［J］.機械工程師，2005（7）：48－50.

［7］ 王偉驎，林江鴻，張嘉寶.以RSSI為基的RFID立即尋址系統建構之研究［C］／／第二屆海峽兩岸科技與人文教育暨產學合作研討會.臺中，2008：296－302.

Research on Injection Mold Management System Based on RFID

Wang Weiling Zhang Jiabao Wang Shuren
Chin－Yi University of Technology，Taichung，411

In recent years，mold making industry tends to increasingly fierce competition，fast and correct information will be needed to collect in real－time.Recently，automated data collection technology to meet the demands from wired into wireless mobile technology，the application of the data carrier from barcode extends to RFID，a view to safer，large，fast access to data.This research brought up a RFID computerized mold management system，it can control the trend and information of the molds，and improve the management of the molds and utility rate of the molds.

mold；mold management；radio frequency identification（RFID）；automatic data collection

signal strength indication）信號接收強度值為基礎通過歐幾里得距離算法的RFID立即尋址系統，可提供射出成形車間廠區內各種模具的實時位置，以達到模具管理的目的，提高模具管理的時效性，進而提升生產績效，RFID模具管理系統硬件及軟件架構如圖4及圖5所示。

TN911；TP315

1004—132X（2011）01—0065—04

2010—01—05

通過文獻［7］研究的以RSSI（

（編輯 郭 偉）

王偉驎，男，1960年生。勤益科技大學工業工程與管理系助理教授。研究方向為自動化數據搜集技術、自動化生產系統與RFID應用。張嘉寶，男，1962年生。勤益科技大學工業工程與管理系副教授。王樹仁，男，1954年生。勤益科技大學工業工程與管理系副教授。