RFID技術在貨修企業的應用探討

肖寶莊

（中車石家莊車輛有限公司，河北 石家莊 050000）

1 RFID技術（物聯網與制造業的結合點）

當前貨車修造企業進行信息化建設面臨的主要問題是：難實現供應鏈內的生產同步、生產績效的精確評估與生產跟蹤統計的準確數據，不能在生產計劃變更、生產異常波動時及時調整資源規劃管理，無法實時跟蹤生產過程，以及難以解決的產品生產過程，質檢數據可追溯性的要求。

解決以上問題的方向，關鍵就在于“互聯”和“數據”。只有解決了企業“人財物產供銷”各個生產對象、生產過程之間的互聯互通，完成無障礙的實時數據采集、建立快速的信息反饋機制。

自動識別技術是實現物聯網的基礎，RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別[1]）是當前物聯網應用最廣泛的自動識別技術。該技術具有一定的非接觸性，可借助射頻信號對所測目標對象進行自動識別來進一步獲取相關數據，其對工作環境的要求不高，可在各種惡劣的環境中工作；該技術不僅可對高速運動的物體進行識別，而且可對多個標簽進行同時識別，且操作起來較快捷方便。典型的RFID系統主要包括三部分，主要為：電子標簽（Tag）、讀寫器（Read/Write Device）以及組織記錄數據等操作。

因RFID在制造業的應用多數屬于閉環應用，芯片可回收、可重復使用，進一步降低成本，增強了RFID技術在制造業廣泛應用的適用性。RFID的另外一個直接作用是解放勞動力，消除人工操作的人為因素影響，準確、快速、可靠地提供實時數據。

2 裝備制造業RFID技術應用現狀

從RFID在裝備制造業的應用整體來說，目前大致還呈現碎片化應用，企業整體性應用的成功案例仍較為欠缺。隨著物聯網的高速發展，作為物聯網基礎的RFID技術研究已經逐漸為諸多制造企業所重視，構筑一種實時聯通企業管理層至車間制造執行層，雙向溝通、無障礙數據反饋的信息溝通渠道，是企業信息化工作基礎與出發點。

RFID重點解決“什么產品、在什么時間、在什么位置、被什么人、以什么方法、做了什么操作”，以及根據車間現場實時生產情況，形成的物料對應需求，驅動倉儲管理部門以精準物料配送的方式實現智能倉儲配送。通過對生產對象在制造流水線中精準的位置、時點、物料需求“量化”的數據管理，實現整個生產過程各業務部門的高效率協同。

3 貨修企業實施RFID思路

3.1 實施目標

1）借助RFID技術，實現貨車車輛在廠修全過程中各大部件的工序、工位流轉追蹤。

2）實施精準的物料配送，實現工位級物料配送過程的動態優化，實現生產過程的可視化、物料消耗和物流過程的監控和實時調整。

3）形成完整的作業人員、質檢人員等生產參與人員電子簽名；通過與HMIS系統集成，建立鐵總電子貨車標簽與廠內大部件電子檔案的對應關系，形成可追溯至生產全過程各工序環節的電子數據檔案。

4）結合公司實際需求，開發適合工廠實際需要，基于車間工位制節拍化生產的MES生產制造執行系統；建立基于生產現場實時生產數據反饋的生產數據中心，生產指揮中心。

3.2 實現思路

3.2.1 數據采集

RFID系統數據采集流程與貨修企業工藝流程保持同步，簡略流程如下：

1）通過在各大部件進入各自工序之前發放對應的RFID標簽，完成對各大部件的唯一性編碼標識；

2）通過在各工序對應位置設置RFID閱讀器（可讀寫），完成對大部件工序流轉信息的自動追蹤反饋；

3）操作人員及在完成本工序操作作業之后，分別通過手持或固定閱讀器對標簽進行本工序操作簽名，建立完整的大部件電子檔案，本工序結束，在制品流入下工序之前，通過閱讀器完成RFID數據的自動采集及當前工序位置匯報。

以具體工序處理過程為例，RFID數據采集工作流程見下圖1所示：

圖1 RFID工序流轉示意圖

在規范統一的企業基礎信息編碼系統支撐下，完成對RFID數據采集流程的標準化編碼工作，簡化數據采集流程，最大程度減少人工參與，提高數據采集精準度。

3.2.2 數據應用-過程管控

3.2.2.1 在制品的自動識別管理

實現及時準確地對生產線上的在制品（Work-in-Progress,wip)工序流轉信息進行識別，實現目視化管理。

當前貨修企業已實施HMIS、AEI和輪軸工位系統，基本實現了在關鍵工序如轉向架車間的的工序過程數據管理，但是采用的是紙質履歷本與手工錄入電子數據并行的方式，存在數據滯后、人力占用及手工準確率等問題，同時受條件影響，目前只在關鍵部件工序實現了數據采集。由于人工數據錄入滯后于生產過程，錄入數據也不具備目視化管理條件。

通過在檢修流轉流程的各個工序實施RFID數據采集，借助基礎編碼系統的支撐，可徹底解決以上問題，實現大部件流轉位置信息、工位操作、質檢人員參與過程等全過程數據實時采集。貨車檢修流程如圖2所示：

圖2 貨車檢修流程

3.2.2.2 生產過程控制

在實際生產中通過應用RFID技術，一方面可識別生產對象；另一方面來輔助完善生產計劃與物流控制，不僅提高了生產效率，而且使生產過程進一步達到柔性自動化、智能化以及透明可視化。

ERP下發工作計劃至車間級，更底層的生產過程細節對ERP來說是不可知也不可管理的。要做更加精益化的管理，就需要引入MES系統，對工作計劃分解至工位級。通過實施RFID，借助基礎編碼系統對物料、在制品進行識別編碼，進一步對生產設備、人員、處理工藝等生產要素進行編碼。通過整合以上編碼，就可以完成對生產過程數據的實時采集和監管，實現對生產過程的實時跟蹤和異常處理。

在實時數據采集的基礎上，質檢人員可根據SPC統計過程分析方法，及時發現產品波動異常，排查異常波動因素干擾，提高產品質量。改變以往完工后檢查的質檢方式，實現生產過程的實時質量控制。

3.2.2.3 生產狀態的監控及可視化

通過及時自動識別制造資源與精準跟蹤定位制造資源，相關生產職能管理部門可實時掌握車間生產進度，并及時發現生產過程中存在的瓶頸問題與浪費現象，及時識別機器故障，科學調整生產序列，進一步科學管理生產過程，使整個生產過程實現真正的穩定均衡。

在借助RFID實現現場生產數據實時采集，建立基礎生產數據數據庫之后，精準的工序時點、工位節拍化數據實時傳達至管理層，其最直觀的應用方式就是生產職能管理部門對生產現場的管控，直接到達工序工位級別。借助數據統計分析，可及時發現現場生產現狀與作業計劃的執行偏離情況，并作出相應現場指導和作業調整。

可采取大屏展示實時生產動態、車間級大屏生產進度執行情況滾動播報，以及根據需求通過調用生產現場數據的多種管理形式，結合精益化、節拍化管理理念，實現對生產過程的全過程監管。

3.2.2.4 閉環的生產計劃與控制

在日常生產制造作業中通過科學合理的應用RFID技術，一方面可實時監控生產制造過程，及時反饋生產作業中存在的問題；另一方面可依據生產實際情況，主動科學合理地調整生產計劃，使生產過程實現閉環管理。

生產計劃分解至車間，并通過節拍化管理進一步分解至工位。沒有基于工位級生產過程的實時反饋，生產計劃的實際執行情況是事實上的管理盲區。只有借助RFID實現工位級的生產現場數據實時反饋，對整體生產計劃執行進度的追蹤和調整才成為可能。

3.2.2.5 車間物流的控制優化

在車間生產監管作業中，應用RFID技術可科學合理的動態優化物料配送過程，讓生產過程達到可視化，進一步科學監測物料消耗與物流過程；

借助RFID實時數據共享，為徹底解決“人等車，車等料”的物流供應難題提供了一條新思路。工位級的實時數據，讓倉儲管理部門（物資部、各車間物料庫）根據生產情況隨時調整物料準備，實現精準物料準備和智能配送。

3.2.2.6 質量信息的采集和監控

在實際生產作業中，可依據RFID具有的可識別功能與存儲信息的功能，把這些功能有效應用于生產制造過程中，經實時準確地采集，并存儲各環節的質量信息，以輔助管理人員，及時找出存有質量問題的產品。

通過對工序級別質檢數據的匯總分析，借助SPC統計過程分析方法，有助于質檢部門及時發現質量缺陷，追蹤質量問題源頭。可通過對實時質檢數據的匯總統計分析，借助計算機技術和大屏展示，建立實時的質檢監控中心。

3.2.3 數據應用-供應鏈管理

1）精準化物料配送管理：應用RFID技術，可對車間的生產進度與動態進行實時掌控，以更好地與倉儲管理部門（物資部、各車間物資庫）來共享物料需求信息，以進一步科學合理地指導倉儲管理部門，依據車間物料消耗以及綜合未來物料需求，實施精準物料配送，讓車間線旁庫存以及制造供應鏈存在的牛鞭效應得到有效降低，精準提高庫存精度，實現生產優化。

2）倉儲可視化管理：設置庫存主要是為應對生產波動、保證生產穩定，庫存保有量過低有可能造成生產等料延誤，庫存成本長過高會帶來占用企業流動資金、企業資金周轉率下降等諸多問題，將RFID技術應用于生產制造過程，可實現原材料、成品及在制品的庫存可視化，以及供應鏈的透明化和庫存數據共享，為制造供應鏈有效合理地處理庫存難題提供新的解決思路。

3.2.4 數據應用-產品服務過程

1）產品溯源與回收管理：鑒于RFID標簽可收集存儲信息的特點，RFID技術已逐漸應用于產品全生命周期管理，實現對原材料、成品等在生產制造供應鏈中的追蹤和查詢，使整個供應鏈可視化、透明化。

2）維護、維修和大修服務：RFID技術不僅能夠實現生產過程監控、產品質量控制與追溯管理，還可用于監控加工設備狀態，有效統計設備的使用維護信息，為企業制定合理的維護策略提供參考。