基于RFID技術的口型板管理方案設計及應用

賽輪金宇股份有限公司 高建剛 徐國峰 楊同圍

基于RFID技術提出了一種新穎的口型板管理方案。介紹了輪胎行業(yè)中現(xiàn)有的口型板管理方案及其缺陷，并結合RFID技術，從系統(tǒng)、功能、優(yōu)勢等方面詳細描述了新型管理方案的設計方法。結合在山東金宇實業(yè)股份有限公司實地運行案例，說明了方案的有效性。

一、引言

輪胎行業(yè)中，口型板的管理是十分重要的，使用正確、合適的口型板能夠保證生產(chǎn)出合格的輪胎產(chǎn)品。由于輪胎規(guī)格較多、產(chǎn)品結構不同等原因，口型板的數(shù)量往往十分龐大，為了防止口型板的錯誤使用，必須對口型板進行信息管理，通過編制口型板編碼來唯一識別口型板的功能、用途和生產(chǎn)情況等信息。

在實際生產(chǎn)過程中，口型板的使用環(huán)境多為高溫、高壓，且不可避免地發(fā)生口型板的磨損、銹蝕，這使得目前口型板的管理方式通常都是采用鋼印號或者條碼的方式進行人工統(tǒng)計、校驗，費時費力、容易出錯。為了克服現(xiàn)有技術方案的不足，本文提出了一種新型的口型板管理方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實現(xiàn)快速準確的識別和信息化管理，從而提高口型板管理效率，降低口型板誤使用率，減少廢料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

二、行業(yè)管理方案現(xiàn)狀

輪胎行業(yè)中，傳統(tǒng)的口型板管理由于材質和使用環(huán)境的原因，通常都是采用在口型板上粘貼條形碼，或者刻印鋼印號等方式進行管理。

第一種方案是在口型板上粘貼條形碼。這種方法將口型板的編碼信息生成一維或二維條形碼，打印在不干膠貼紙上，粘貼于口型板表面較為光滑的位置。采用條碼槍的光學照射來掃描讀取條形碼上的模具信息。然而，生產(chǎn)過程中使用的口型板模具為金屬材質，且工作溫度較高，紙質條碼粘貼上老化迅速，極易卷曲、脫落；同時，條形碼貼紙如遇模具表面較為粗糙，難以粘貼牢固，易脫落；即便能夠牢固粘貼，由于鋼制載體使用和運輸過程中，因碰撞、物料接觸、潮濕等因素，條形碼極易發(fā)生污損、缺損，導致條形碼標示不清、無法識別。種種因素使得依靠光學圖像解析的條碼的辨識率急劇降低。此外，口型板的信息時有變更，需重新制作條形碼貼紙，以更換原有的條形碼貼紙，被替換下來的條形碼貼紙丟棄報廢，對于資源上形成很大浪費。

第二種方案是在口型板上刻印編碼，也是目前使用最多、最廣泛的方案。這種方法是直接將模具的編碼信息通過鋼碼直接刻在高溫金屬模具表面。采用人工肉眼識別的方式讀取鋼印編碼，進而獲取模具信息，也因此耗費大量時間和人力成本。且鋼印編碼極易發(fā)生銹蝕、磨損，使得字碼的分辨率不佳，識別率差。同樣，口型板的信息變更時，需打磨掉舊的鋼印號，重新刻上新的鋼印號，也會占用大量人力資源；打磨過程會使模具尺寸上發(fā)生變化，可能因此導致其生產(chǎn)出的物料不良。

顯然，這兩種管理方式與當今整個輪胎行業(yè)精細化、信息化的發(fā)展趨勢是格格不入的。

三、基于RFID的口型板管理方案設計

1.技術背景

射頻識別（RFID）作為一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸。無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。標簽中的EPC（電子產(chǎn)品代碼）區(qū)域具有數(shù)據(jù)儲存功能，在其中存儲字母、數(shù)字等字符可以實現(xiàn)對標簽載體的身份標識，數(shù)米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。

2.方案目的

本文提出的新型口型板管理解決方案基于RFID技術，以口型板的生產(chǎn)計劃驗證、庫存管理和功能管理為切入點，實現(xiàn)口型板綜合管理，借此實現(xiàn)口型板使用防誤、庫存快速查找以及貨賬統(tǒng)一。在現(xiàn)有MES平臺開放數(shù)據(jù)接口的配合下，開發(fā)出相匹配的生產(chǎn)計劃防誤模塊、暫存庫管理模塊及基礎信息模塊等相應業(yè)務，主要實現(xiàn)以下目標。

（1）所有口型板均裝配RFID標簽，RFID標簽身份與口型板規(guī)格型號、功能及編號關聯(lián)綁定，實現(xiàn)口型板與RFID標簽的雙向唯一標識。

（2）在口型板的驗證使用位置安裝RFID讀取設備，生產(chǎn)計劃下達或執(zhí)行完成后，系統(tǒng)自動判定應使用的口型板規(guī)格型號，工人裝載口型板時系統(tǒng)自動校驗，實現(xiàn)使用防誤。

（3）在口型板模具暫存庫增設RFID讀取設備，工控平板，實現(xiàn)顯示、記錄口型板存放位置、便捷存放、快速查找等庫存管理功能。

（4）配合MES系統(tǒng)的二次開發(fā)和接口開放以及實現(xiàn)多種顯示、報表和報警功能。

3.方案系統(tǒng)設計

經(jīng)過現(xiàn)場調研及實際測試和試驗，RFID識別系統(tǒng)設計上可以分為以下三個部分。

（1）口型板的身份識別：使用經(jīng)過驗證的特殊尺寸耐高溫抗金屬RFID標簽（以下稱耐高溫RFID標簽），通過一定方式（包括但不限于開槽、打螺孔），使用耐高溫膠料將其封裝、固定在口型板的外表面，作為唯一識別碼。口型板上安裝的耐高溫RFID標簽數(shù)量可依據(jù)口型板的尺寸及使用情況，選擇安裝一支或多支。該耐高溫RFID標簽與所在的口型板規(guī)格和編號唯一對應，實現(xiàn)系統(tǒng)中的唯一標識。

（2）數(shù)據(jù)采集硬件：使用遠距離RFID物聯(lián)終端實現(xiàn)口型板防誤的數(shù)據(jù)采集；采用工控平板電腦和RFID物聯(lián)終端進行庫存區(qū)數(shù)據(jù)采集。

（3）服務、展示及接口：采用開放接口，通過現(xiàn)有MES系統(tǒng)二次開發(fā)，使信息化口型板管理系統(tǒng)運行在現(xiàn)有MES服務器中，同時在現(xiàn)場工控機集成展示、查詢操作界面。

圖1 口型板RFID管理系統(tǒng)框架結構

4.方案功能設計

在RFID識別系統(tǒng)硬件基礎上，通過與服務器、工控機的軟件結合，可以實現(xiàn)口型板使用防誤、庫存管理、庫存統(tǒng)計、口型板查找等功能。

口型板使用防誤：口型板使用設備使用一臺RFID物聯(lián)終端，放置在口型板安裝位置旁，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計劃對應的口型板規(guī)格，在口型板安裝時進行掃描驗證，驗證通過/不通過給予明確提示，實現(xiàn)口型板使用防誤。驗證通過后準許使用，并記錄口型板使用信息。

庫存管理：使用RFID物聯(lián)終端進行庫存管理中的入庫、出庫業(yè)務。入庫時指定唯一的庫存位置存放口型板（RFID標簽），上傳服務器記錄；出庫時通過計劃或庫存查詢口型板存放位置，快速查找，掃描確認后，進入待使用或待維修狀態(tài)。

口型板查找：系統(tǒng)通過生產(chǎn)計劃、口型板投入掃描、入庫掃描、出庫掃描，明確統(tǒng)計到每個口型板當前狀態(tài)、目前所處工作段或在暫存庫中所在位置。從而為查找、盤點、使用口型板提供明確指向。

圖2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)框圖

口型板信息報表：綜合各個功能模塊結合生產(chǎn)計劃，輸出口型板規(guī)格統(tǒng)計報表、口型板庫存統(tǒng)計報表等。為口型板計劃性更新、維修等提供依據(jù)。

5.方案優(yōu)勢

這種管理方案通過采用RFID這種新的技術媒介，解決了輪胎行業(yè)中口型板管理難于信息化的問題，提供了一整套信息化的實用解決方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實現(xiàn)快速準確的識別和信息化管理，從而提高口型板模具管理效率，降低口型板誤使用率，減少廢料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

通過這種管理方法，能夠使口型板的身份信息固化在RFID標簽內，并始終跟隨口型板，不易發(fā)生脫落。同時，口型板信息的獲取采用RFID讀寫器，二者之間無需建立機械或者光學接觸，即便RFID芯片位置處的耐高溫膠料表面發(fā)生污損，或有遮擋等情況，仍不影響信息編碼的采集。

RFID電子標簽使用壽命較長，讀寫次數(shù)可以達到數(shù)萬次，同時，其內的信息編碼可重新寫入，即便口型板的功能等發(fā)生變化，也無需二次更換已經(jīng)植入到口型板中的RFID電子標簽，節(jié)約成本。

四、方案實現(xiàn)及應用

圖6為應用本方案管理后的口型板存放庫，經(jīng)過測試記錄，方案上線6個月中，未發(fā)生一起口型板錯誤使用造成廢料的情況。事實證明，將RFID技術應用于輪胎行業(yè)口型板管理是非常有效的方式。

為說明方案的實用性和高效性，本文以金宇實業(yè)為例展示成果。金宇實業(yè)僅一期半鋼車間存有口型板數(shù)量已超過5000塊，在本方案上線前，口型板存放庫中各口型板位置較為混亂，擺放不規(guī)整，如圖3所示。

為實現(xiàn)RFID電子標簽與所在的口型板規(guī)格和編號唯一對應，選擇口型板的不易受到碰撞、敲擊的部位，將耐高溫抗金屬RFID標簽使用耐高溫膠料封裝、固定在模具的外表面。植入好的口型板如圖4所示。

圖3 改善前的口型板存放庫

圖4 已植入RFID標簽的口型板

系統(tǒng)軟件界面如圖5所示，采用Visual Studio軟件編寫，采用Webservice接口方式與數(shù)據(jù)庫互聯(lián)互通。

圖5 系統(tǒng)軟件主界面

圖6 應用本方案管理后的口型板存放庫

五、結語

本文主要是針對解決輪胎行業(yè)中口型板的系統(tǒng)化、信息化管理問題，提出了基于RFID技術的新型管理方案。這種方案可以實現(xiàn)高溫等惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)信息的存儲、讀取，對輪胎行業(yè)中口型板信息化管理具有重大意義。