RFID在离散制造企业中的应用

2020-07-28 MES百科

✎导 读 

本文将深度总结RFID在离散制造业中的应用,希望能给大家带来一些启发和思考。

一. 何为RFID技术

RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写,即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术。RFID是传统条码技术的继承者,又称为“电子标签”。

RFID主要由电子标签(Tag)、天线(Antenna)、阅读器(Reader)、控制软件组成,简单理解,阅读器通过无线电波技术,无接触式快速批量获取标签内的信息。

RFID技术的组成

RFID读写器、RFID标签等按不同的维度具有不同的分类,如RFID标签分为有源/无源标签、抗金属/非抗金属标签、可擦写/只读标签等,对RFID各相关设备的描述不在本文详细展开,感兴趣的话,大家可以在网上详细了解。

目前RFID在零售商业上已有很多成熟的应用,例如超市防盗报警、无人超市,本文将着眼于制造业,详细描述RFID的各种应用场景。

二. 立库容器RFID应用

为自动化立库中的料箱或者托盘安装RFID标签,在立库出入口、输送线、堆垛机/穿梭车等位置安装RFID阅读器,当容器经过RFID阅读器,能自动被读取扫描。

自动化立库中的RFID应用,通常与自动化输送线结合使用,提高容器标签读取的准确性和高效性,相比于传统贴码方式,RFID对容器位置摆放、角度等的要求较低。

在立体库中使用RFID技术的好处在于:

提高容器出入库扫描的效率和准确性;

辅助实现容器具位置、状态、使用情况的实时透明化跟踪;

能够帮助仓库进行快速盘点,提升效率;

与自动化生产线结合应用,实现仓储、物流、生产的一体化,为未来自动化、无人化、智能化工厂奠基。

三. 人工库RFID应用

在非自动化的仓库,无论是平面库还是高层货架仓库,只要在仓库中使用容器(托盘、料箱、料架等)作为存储和装运的单元,同样能够应用RFID技术进行管理。

人工库中,除了需要对容器安装RFID标签外,可以考虑对货位安装RFID标签,还可能需要对叉车改造、需要使用手持PDA、需要物流门的应用等,叉车改造主要指在叉车上安装RFID阅读器、天线、工业车载电脑等,手持PDA需装有RFID识别模块,能够扫描RFID标签,物流门将在下一章节详细讲述。

常在快速周转的成品库中应用RFID技术,且对应的成品容器能够回收利用。

货位安装RFID标签示意图


在人工库使用RFID技术的好处为:

减少对叉车的人工调度,解决数据错乱、调用不及时的情况等,提高叉车的利用率和数据准确性;

可以使用RFID标签标识货位,通过叉车上的无线终端及读写器读取到的RFID货位标签号,能保证货物放在正确的位置。

四. 物流门应用

在仓库或者车间出入库口安装物流门,物流门内集成安装了RFID阅读器、RFID天线、光电开关、三色警示灯等,可以自动且批量识别经过的车辆、容器、物料上安装的RFID标签信息。

物流门主要应用在物流领域,实现标签信息的无人、自动、批量识读,常用于原材料、成品的收发货过程,以及材料的生产配送过程等,需要与生产/仓储物流管理系统配合使用。

物流门示意图

使用物流门的好处:

物流门自动识别,实现物料/容器/车辆的快速出入;

免人工核对,大幅提升效率和准确率;

减少出入库岗位人员投入,节省人力成本;

可以实现声音、灯光等报警提醒方式,符合嘈杂作业环境的现场要求。

五. 进出厂车辆物流

给进出厂车辆配发RFID标签,并且关联车辆送货信息,在车辆进出口、车辆卸货位安装RFID标签,用以识别车辆是否能够放行、车辆是否到达正确的卸货位。

进出厂车辆RFID管理适用于车辆进出厂频繁、卸货位有限、需要及时调度及监控的场景。

车辆进出厂示意图

对进出厂车辆使用RFID的好处在于:

实现供应车辆的自动放行、卸货位的自动分配和指引、卸货位空闲状态的实时监控和显示、卸货超时及时提醒等功能。

六. 智能工具箱应用

在智能工具箱内部集成RFID读写器、RFID 天线、安卓一体机、IC卡刷卡设备、温湿度控制器等智能设备,对柜内贴有RFID电子标签的工具进行智能自动管理。

员工扫描IC员工卡打开柜门→取出/归还工具→关门自动确认借出/归还,系统提示借出人员、工具明细、借出时间等信息。还有日检查,月检查等操作模式,可以实时掌握各级单位工具的数量、种类、状态;采集数据;做到工具的高效化、智能化管理。

智能工具箱示意图

使用智能工具箱的好处:

省去人工扫描、盘点、录入等繁琐工序,实现快速、批量管理;

自动化+信息化代替手工作业,计算机自动实现数据采集,大大节约了人力成本,提高了工作效率;

工具实时监测,记录每项工具参数数据,实现生命周期可视化;

当工具未及时归还时,系统将自动报警并生成报表发送给相关负责人。

七. 生产装配过程中的应用

在生产过程中也能使用RFID技术,将产品放置于托盘/工装,安装于生产线的RFID阅读器自动识别托盘/工装的RFID标签,并与MES系统实时对接,完成关重件绑定跟踪管理,零配件识别、加工工序自动识别,检测设备自动对接等功能。

生产线上RFID应用

在生产装配环节使用RFID的优点:

实现物料防错确保装配的准确性,提高装配效率和质量;

实现对在制品的自动识别与跟踪;

节省人力投入,自动防错,提升对环境的耐用性。

八. 机加工刀具RFID应用

在刀具上安装RFID标签,在数控机床等设备主机上安装RFID阅读器,通过RFID阅读器识别刀具RFID标签,将刀具参数传递给机台,供加工程序调用,刀具加工完成后,将刀具的使用时间写入刀具RFID标签中,实现刀具实时信息采集,刀具状态跟踪等功能。

机床刀具RFID应用

刀具使用RFID管理,能够:

实现刀具全生命管理,实现刀具整个寿命周期的记录和数据分析,提高寿命;

实现各类刀具的自动识别、有效降低加工设备准备时间;

还可以实现刀具实时库存盘点、实时追溯、到期提醒等功能。

九. 基于RFID的工步指引

在智能工作台上安装工位定置格、智能引导器、安灯、工位一体机等,定置格下面安装RFID阅读器,为定置格中的每种工具都绑定RFID标签,MES系统集成所有的设备,并在每个工步下配置了使用的工具类型。

工步执行时,将在工位一体机展示需要执行的任务,引导器指引应拿取的工具,RFID阅读器校验是否拿取了正确的工具,安灯系统通过不同颜色的灯光显示每个环节的执行的正确性。

使用智能工作台的好处在于:

人工依据各项指引操作,无需记忆复杂的操作流程;

智能指引、智能校验、智能提醒、智能数据采集,减少人工失误,提升操作效率与准确性。

十. 设备点检应用

为设备安装RFID标签,手持PDA上装有RFID识别模块,与设备管理系统结合使用,手持PDA识别到设备RFID标签后,才能执行对应的点检、巡检任务。

设备点检、巡检

设备点检使用RFID的好处在于:

确保人员到位,提高对点检执行力度的监督;

电子化的点检结果,便于对点检结果分析,实现预防性维修策略。

上述列举了几种RFID在离散制造业的主要应用场景,实际项目中,RFID具体在哪些业务场景中应用,RFID标签、天线、阅读器等如何选型,如何部署与安装通常需要由专业人员进行。

另外,RFID只是作为一种自动化的数据采集手段,必须要与相关的业务软件系统,如WMS系统、LES系统、MES系统等结合应用,才能切实满足数据自动批量采集上传、自动校验、自动反馈等业务需求。


关键词:RFID;离散制造;应用