RFID在企業模具生產中的應用

張黎紅 李洪超

（東莞理工學院 城市學院，廣東 東莞 523419）

無線射頻識別技術自開發以來，在航空、鐵路和水運交通運輸系統、店鋪車輛防盜系統、電子收費系統、倉庫物品管理系統、 工廠企業流水線作業的自動化系統等多個領域得到了長足發展和應用[1]。 同樣，無線射頻技術也為模具生產管理帶來了歷史性的變革和機遇， 為模具的生產管理提供了新途徑和新方法， 使模具生產和管理更加科學，更加有效，更加合理。

1 無線射頻技術

RFID（Radio Frequency Identification），即無線射頻識別技術。 無線射頻識別技數能夠在沒有人為干預的情況下，通過傳送和存儲數據，精確、自動地識別、追蹤工廠生產的每一件產品的信息[2]。 一個完整的RFID 系統由3 個主要的組件構成：標簽、閱讀器及其附件和能整合到主機系統的中間軟件設備。其中標簽和閱讀器是RFID 系統中的硬件設備。 RFID 標簽包括一個內置芯片和天線，它能附著或者嵌入到被識別物體上，存儲產品條目信息，比如生產日期、生產批次、有效期限、制造商、產品規格和分類等。 閱讀器也稱作詢問機，是能傳送和接收無線電信號的電子設備，其捕獲的數據信息存儲于RFID 標簽中，數據通過RFID 中間軟件設備在標簽和主機系統之間流通。RFID 中間軟件設備是RFID 系統的核心成分， 它負責監控閱讀器，管理、篩選、加工和整合閱讀器收集到的產品的所有數據， 然后將信息傳送到特定的信息系統中。 目前，無線射頻識別技術得到了廣泛的使用，比如航空或鐵路交通運輸、店鋪及車輛防盜系統、電子收費系統、倉庫物品管理系統、工廠流水線作業的自動化系統等。

2 RFID 在企業模具生產中的應用

模具產生過程包括模具的設計和制造， 由一系列復雜過程組成， 從模具的設計到加工完成往往需要幾個月的時間。 模具的設計、加工和最后組裝整個過程不僅需要專業的設計知識， 還需要清楚如何有效地進行加工生產和組裝。 模具生產的不穩定性和客戶需求的不可預知性使企業在制造模具時往往存在各種各樣的問題， 所以引進以RFID 為基礎的新型生產執行系統對企業模具生產和管理來說是十分重要的。

2.1 RFID 在精密金屬模具生產中的應用

以氣缸模具生產制造為例。 高頻RFID 標簽具有2kb記憶容量，每個標簽都有單獨的ID，在氣缸模具生產制造的每個環節，RFID 標簽都可被讀取， 并與下一個生產環節相聯系，同時記錄下新增的傳感數據信息。 當氣缸模具到達最后一個生產環節時，高頻RFID 標簽會進行最后一次數據讀取，以甄別標簽是否含有錯誤信息。 如果出現錯誤，生產線會自動停止，工作人員進行調整，直接丟掉模具或送回生產流水重新組裝。 它還有助于相關工作人員檢查是哪一部分發生故障， 以確保同類錯誤不會再次出現。 最后環節中， 高頻RFID 標簽讀取的數據被存儲在Nemak 后端系統， 數據信息與每件產品的編號是一一對應的。 最后將高頻RFID 標簽取下，用于下一批次氣缸模具的生產制造，達到重復使用的目的。 Nemak 系統可提供查詢氣缸模具每一個生產步驟的信息， 如果消費者反饋氣缸出現問題， 便可方便快捷地查找是組裝還是模具生產環節出錯。此外，在400-500℃高溫下高頻RFID 標簽仍可正常工作。

2.2 RFID 在塑料制造業的應用

以兒童塑料智能玩具為例， 一個不起眼的小螺絲都需要設計并制造模具來進行生產。 T-RFID 模具標簽技術應用于塑料制品信息的追蹤， 包括塑料制品的大小、形狀、集裝箱位置等。 當塑料模具從生產線下來后就可隨時隨地監控它的存儲信息與流通信息。 T-RFID 模具標簽包括嵌入的無源UHF， 外包有特殊的保護性耐用材料。RFID 結合模內標簽技術可在整個塑料模具生產周期中快速準確地對產品進行識別和追蹤。 在塑料模具生產制造的全過程中，這個標簽不懼高溫和壓力，耐受性極好，而且還可以在上面印蓋企業或制造商標識或者條形碼。T-RFID 模具標簽最主要的用途是產品的管理和存儲控制，其優勢在于減少了勞動成本，提高了塑料模具的生產效率，能進行自動化產品信息閱讀，節約了人力資源，避免了人工失誤。 相對于條形碼技術，T-RFID 標簽技術可以同時對散裝玩具產品進行讀取， 可幫助管理人員在整個供應鏈上及時準確地掌握產品信息。

2.3 RFID 在食品制造業的應用

以巧克力生產為例， 其生產包括很多相當復雜的程序。 WDS 公司將Turck RFID 技術引入巧克力生產中，保證了工廠的生產效率和產品質量。 生產巧克力所用的所有模具都裝配有RFID 數據信息載體。 在倉庫、生產車間的生產線和移動信息采集系統中都安裝有讀寫攝像頭，用以追蹤和監控每個模具的信息。 巧克力生產線上，數據庫導向RFID 系統保證最優的模具和產品追蹤，優化生產工藝及提高產品統計效率。 監控系統捕獲的數據信息被統一輸送到管理者的計算機上， 存儲著生產線上當前所有的模具數據。 整合巧克力的生產信息和服務器上模具信息，統一進行管理和監控。 該RFID 系統既包括對生產機器的信息監控， 也包括模具清理和存儲系統的管理監控。 此外，還可安裝第三方軟件便于消費者進行監控和溯源。

3 模具生產中的RFID 管理分析

有的模具企業已經逐步建立起基于RFID 制造執行系統框架， 其中關鍵技術是建立基于RFID 的車間模型、實時監控信息整合模型和動態調度車間的目標函數。 近十年的時間內， 模具企業引入生產執行系統進行產品的監控和管理， 這一系統最主要的軟件是介于企業管理水平的生產計劃工具和車間水平的控制或自動化系統間的生產管理工具，主要功能是管理生產車間的操作，比如產品的調度、物料配送和監測設備運行狀況等[3]。 雖然這一系統在模具生產企業中得到了大量運用， 但它也存在著一定的弊端。 首先，這一系統依靠紙質記錄相關數據，往往使產品數據不完整、失真或延遲。 其次，模具生產加工過程并不是一直處于一個穩定的狀態， 再加上客戶訂單需求量無法預測，致使模具加工難以有效控制。 所以，如何優化產品生產成為模具企業要解決的關鍵問題。 近年來，RFID 技術越來越受到人們的關注， 不論在交通運輸還是在監控防盜等很多領域都得到了廣泛的應用。 但很多小型模具生產企業缺乏將無線射頻技術應用于工廠生產和管理的知識和經驗，模具生產和管理不科學，資源浪費嚴重， 這就迫切要求開發人員根據不同模具的性質和生產特點，開發和改進無線射頻技術，促使企業模具的生產和管理高效進行，滿足時代發展和企業發展的需要。

4 結語

建立全球產品供應鏈，分割市場，大規模批量定制和縮短產品生產周期成為模具生產企業間的競爭內容。 模具企業難以解決的問題是用目前流行的制造執行系統精確地管理和控制產品的生產過程， 將無線射頻技術（RFID）應用于模具制造執行系統中有效地解決了這一難題。基于RFID 的生產執行系統目的在于追蹤和監控模具生產加工的實時動態信息。

［1］陸東.無線射頻識別技術的應用及發展研究［J］.科技資訊，2007（14）：8-10.

［2］李泉林，郭龍巖.綜述RFID 技術及其應用領域［J］.射頻世界，2006（1）：22-26.

［3］王偉驎，張嘉寶，王樹仁.基于RFID 技術的射出成形車間模具管理系統［J］.中國機械工程，2010（1）：113-116.