基于RFID的智能自動化生產(chǎn)線過程管理

1、系統(tǒng)背景：

　　在離散生產(chǎn)制造行業(yè)中.，相對目前被廣泛使用的條碼技術(shù)而言 ,RFID 標(biāo)簽具有本質(zhì)上的優(yōu)勢. RFID標(biāo)簽的優(yōu)勢包括 : 可無線遠(yuǎn)距離讀寫 ,可穿透性讀寫 ,可在高速移動的狀態(tài)下讀寫 、存儲更多的數(shù)據(jù)、可在惡劣的環(huán)境下使用等.。因此 ,RFID 技術(shù)不只是條碼技術(shù)的簡單替換 ,它在離散制造業(yè)中的應(yīng)用將改變離散制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式 . 目前 ,RFID 技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于離散制造行業(yè)的供應(yīng)鏈管理 、倉庫管理 、物料管理等。目前 RFID 技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用還沒有比較通用的案例，惠企物聯(lián)科技根據(jù)生產(chǎn)線的具體應(yīng)用，研究了 RFID 技術(shù)在生產(chǎn)控制中的應(yīng)用，生產(chǎn)線可視化管理，生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用。

　　2、生產(chǎn)線可視化

　　生產(chǎn)線的可視化是使企業(yè)管理層能夠?qū)崟r地發(fā)現(xiàn) 在生產(chǎn)品和生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)主要由流水線、RFID 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、在制品和工位幾個部分組成。

在生產(chǎn)品在流水線上移動 ,到達(dá)工位后由工人取下再生產(chǎn)品進行零配件組裝 ,完成后再放回流水線,直到完成所有工序 。系統(tǒng)主要包括兩個固定 RFID 讀寫器。 每個在生產(chǎn)品都加上 RFID標(biāo)簽。

　　系統(tǒng)流程：當(dāng)帶有 RFID 標(biāo)簽的在生產(chǎn)品，以先后順序經(jīng)過讀寫器 1 和讀寫器 2 時 ,讀寫器將讀取產(chǎn)品上的標(biāo)簽信息，并將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)上位機。進而判斷在生產(chǎn)品的完成情況及各個工位的運轉(zhuǎn)情況。

　　3、生產(chǎn)線監(jiān)測：

　　工位超時 ：

生產(chǎn)線監(jiān)測是通過對工位的監(jiān)測 ,判斷整條流水線是否運轉(zhuǎn)正常？

在生產(chǎn)品在工位逗留時間過長？可判斷為工位異常。假設(shè)在生產(chǎn)品在某工位允許的最長逗留時間為Tmaxi, 則判斷工位異常的公式如下：

如果 T（讀寫器2）- T（讀寫器1） Tmaxi, 則在生產(chǎn)品逗留時間不超時；

如果 T（讀寫器2）- T（讀寫器1） > Tmaxi, 則在生產(chǎn)品逗留時間超時；

當(dāng)在生產(chǎn)品經(jīng)過讀寫器天線 1 , 而沒有經(jīng)過讀寫器天線 2 時，說明該標(biāo)簽綁定的產(chǎn)品生產(chǎn)時間超長太多。系統(tǒng)會根據(jù)提前設(shè)定的時間，進行比較并報警提示。 式中T（讀寫器2），T（讀寫器1）為讀寫器天線 2 和天線 1 的 2次讀寫同一標(biāo)簽發(fā)生的時間。

　　工位壓貨：

工位出現(xiàn)在制品堆積時？為Nmax，對某個工位堆積在制品數(shù)量的判斷 ,依賴于查找表 1 所構(gòu)成的工位操作歷史表 ,其查找過程如下 :

當(dāng)通過N(讀寫器2）-N（讀寫器1）當(dāng)通過 N(讀寫器2）-N（讀寫器1）>Nmax ，則該工位壓貨。系統(tǒng)會根據(jù)提前設(shè)定的時間，進行比較并報警提示。

Nmax為某工位允許堆積的在生產(chǎn)品最大數(shù)量；N(讀寫器2）為經(jīng)過讀寫器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量；N（讀寫器1）為經(jīng)過讀寫器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。

　　4、在生產(chǎn)品監(jiān)測.

在生產(chǎn)品監(jiān)測是通過實時地獲取在生產(chǎn)品上 RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù) ,以判斷在制品所處的工位及已經(jīng)完成 的工序. 假設(shè)某生產(chǎn)品 生產(chǎn)線中有 N（所有） 道工序 , 則在生產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)測方式如下：

　　1、 在生產(chǎn)品上線時 ,根據(jù)在生產(chǎn)品的制造要求 ,確定工序數(shù)量N（所有）,并確定工位順序（123...n) , 生成一個二進制代碼 ,使其從最低位開始順序代表其經(jīng)過的工位的完成狀態(tài) ,完成為1 ,未完成為 0. 在在制品上線時 ,其初始值為 0.

2、 把該代碼寫入 RFID 標(biāo)簽并和在生產(chǎn)品綁定.

3、 在生產(chǎn)品每完成一次工序并離開工位時 ,修改相應(yīng)位代碼.

4 、 讀取 RFID 標(biāo)簽相應(yīng)代碼 ,就可以確定已經(jīng)完成的工序和正在完成的工序.

　　5、生產(chǎn)過程控制

技術(shù)原理

生產(chǎn)過程控制的目標(biāo)是根據(jù)在生產(chǎn)品信息 ,靜態(tài)或動態(tài)地確定在生產(chǎn)品組裝路線和組裝方式 ,其基本原理 是 :實時檢測到在生產(chǎn)品信息后 ,根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)定的組裝路線和組裝方式 ,生成路徑選擇指令和組裝提示. 系統(tǒng)主要由 RFID 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、工位控制器、看板和路徑選擇執(zhí)行機構(gòu)組成.
在制品的組裝路線既可以是上線之前制定的靜態(tài)路線 ,也可以是上線后臨時改變的動態(tài)路線.本系統(tǒng)采用“虛擬生產(chǎn)線”的概念 ,給每一個在生產(chǎn)品分配一個虛擬生產(chǎn)線。組裝路線
控制算法如下 :

　　步驟 1 　根據(jù)在生產(chǎn)品的組裝要求 ,生成虛擬生線。

步驟 2 　將 RFID 標(biāo)簽中的在生產(chǎn)品代碼和虛擬生產(chǎn)線綁定 ,然后將標(biāo)簽和在生產(chǎn)品綁定 .

步驟 3 　當(dāng)在生產(chǎn)品進行多徑選擇時 ,讀寫器讀取標(biāo)簽中的在生產(chǎn)品代碼 ,并根據(jù)虛擬生產(chǎn)線中的信息 ,確定下一個工位。該算法的優(yōu)點是 ,當(dāng)需要對在生產(chǎn)品的制造工序進行改變時 ,只需更改控制器中存儲的虛擬生產(chǎn)線和工位關(guān)系 ,便于組裝路徑動態(tài)控制.

　　組裝方式控制算法如下 :

步驟 1 　根據(jù)在生產(chǎn)品組裝要求 ,生成組裝指令表.

步驟 2 　讀取 RFID 標(biāo)簽中的在生產(chǎn)品代碼和工序代碼 ,查找組裝指令表.

步驟 3 　在看板中發(fā)布組裝指令 ,指導(dǎo)生產(chǎn).