王偉驎 張嘉寶 王樹仁
勤益科技大學(xué),臺(tái)中,411
基于RFID技術(shù)的射出成形車間模具管理系統(tǒng)
王偉驎 張嘉寶 王樹仁
勤益科技大學(xué),臺(tái)中,411
近年來自動(dòng)化資料搜集技術(shù)為配合科技發(fā)展的需求已從有線階段發(fā)展成為無線階段,資料載體的應(yīng)用也從條碼延伸到無線射頻識別(RFID)標(biāo)簽,其目的是能更安全、大量、快速地存取資料?;诖?,構(gòu)建了一套無線射頻識別(RFID)計(jì)算機(jī)化模具管理系統(tǒng),采用該系統(tǒng)可隨時(shí)掌握模具的動(dòng)向及其相關(guān)數(shù)據(jù),通過該系統(tǒng)可有效改善對射出成形車間模具的管理,提升模具的使用率。
模具;模具管理;RFID;自動(dòng)資料搜集
不論高科技或傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),模具都是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可或缺的工藝裝備。此外,工業(yè)技術(shù)的不斷提升、行銷手法的翻新,以及消費(fèi)行為的改變,導(dǎo)致新產(chǎn)品的需求多樣化、復(fù)雜化且產(chǎn)品生命周期縮短,致使模具數(shù)量的需求逐年增加,管理工作逐漸復(fù)雜。因此,模具管理的重要性日益凸顯。
隨著資訊科技的蓬勃發(fā)展,無線射頻識別(radio frequency identification,RFID)技術(shù)已有許多創(chuàng)新性的突破。目前RFID技術(shù)已建立了一些國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,相信在這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范整合后,RFID的成本將會(huì)隨之降低,企業(yè)勢必也將會(huì)跟進(jìn),開始使用RFID技術(shù)來增進(jìn)企業(yè)的經(jīng)營效益。
許多產(chǎn)業(yè)為了提升自身競爭力,引進(jìn)了ERP(enterprise resource planning)系統(tǒng),但是大部分的ERP系統(tǒng)都是針對財(cái)務(wù)、人力、資料分析、供應(yīng)鏈管理、制造與物流、辦公室應(yīng)用等方面作綜合改善,而對于最重要的生產(chǎn)工具所作的管理仍不夠完善,導(dǎo)致模具的使用無法配合生產(chǎn)計(jì)劃[1],唯有搭配RFID模具管理才能使產(chǎn)業(yè)的ERP發(fā)揮最大效益。
在二次大戰(zhàn)之時(shí),RFID已被英國空軍采用,用以偵測并確認(rèn)前往機(jī)場的飛機(jī)是否為己方所有,避免己方戰(zhàn)機(jī)遭到誤擊。該技術(shù)用的是遠(yuǎn)距離主動(dòng)式RFID,直至目前,飛機(jī)航空安全系統(tǒng)仍使用RFID進(jìn)行識別。進(jìn)入21世紀(jì),RFID所具備的可遠(yuǎn)距離作業(yè)及一對多讀取、小型化、信號的穿透性及抗污性強(qiáng)、可重復(fù)使用、高存儲(chǔ)量等特性,讓這項(xiàng)技術(shù)在自動(dòng)化管理領(lǐng)域的應(yīng)用日漸矚目。
RFID技術(shù)可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)辨識功能與供應(yīng)鏈活動(dòng)中。該技術(shù)中最重要的是基本硬件與RFID系統(tǒng)信息傳輸模式。硬件包括RFID服務(wù)器(Server)、RFID讀取機(jī)(Reader)與 RFID標(biāo)簽(Tags)。大部分RFID系統(tǒng)信息傳輸模式分為三個(gè)部分:應(yīng)用區(qū)塊(application layer)、傳送與接收區(qū)塊(data link layer)以及程序撰寫區(qū)塊(physical layer)[2]。通常RFID系統(tǒng)是以感應(yīng)頻譜方式運(yùn)作的,運(yùn)用電磁或靜電來連接射頻頻譜中的無線電波頻譜,從而與RFID標(biāo)簽進(jìn)行溝通。讀寫機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)或一般計(jì)算機(jī)再將這些信息送進(jìn)計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng)中,而計(jì)算機(jī)則可以使用不同的應(yīng)用程序來分析信息,為使用者提供決策參考,以縮短信息管理的作業(yè)流程[3]。
模具是一種生產(chǎn)工具,若能讓模具保持可生產(chǎn)的狀態(tài),不但能降低成本,還能提升生產(chǎn)力。
一般而言,模具管理可分成三個(gè)階段。第一階段是要實(shí)現(xiàn)模具基本數(shù)據(jù)與模具成本管理[4]。第二階段是模具使用管理[5]。第三階段是模具維護(hù)管理,包含保養(yǎng)、維修、定檢與報(bào)廢。
圖1所示為模具管理各階段之重點(diǎn)。本文研究的模具管理針對的是模具用于生產(chǎn)時(shí)的所有管理過程。
圖1 模具管理各階段之重點(diǎn)
大部分的產(chǎn)業(yè)對于生產(chǎn)用模具的管理仍然非常缺乏,從而導(dǎo)致模具的使用率下降,或造成不必要的成本浪費(fèi)。以下針對未導(dǎo)入RFID系統(tǒng)和已導(dǎo)入RFID系統(tǒng)兩種情況下的模具管理進(jìn)行比較。
未導(dǎo)入RFID系統(tǒng)的模具管理流程如圖2所示。在收到客戶訂單后,管理部門隨即編制制令單、領(lǐng)料單至現(xiàn)場,生產(chǎn)人員便要到模具架或倉庫查找模具,之后經(jīng)過吊模、上模、試模、領(lǐng)料的過程,即開始生產(chǎn),生產(chǎn)完后必須填寫生產(chǎn)日報(bào)表;在生產(chǎn)過程中若模具發(fā)生問題,要將問題及時(shí)回報(bào)給現(xiàn)場主管,并填寫維修單,送至維修部維修。通常企業(yè)所要生產(chǎn)的產(chǎn)品隨機(jī)性大,大部分為小批量生產(chǎn)。為了滿足生產(chǎn)需要,生產(chǎn)過程中經(jīng)常要自制或外包一些模具,長期累積下來,倉庫里堆積了大量的模具。由于客戶訂單的不確定性[1],因此模具在工廠內(nèi)移動(dòng)頻繁,且根據(jù)產(chǎn)品特性的不同,生產(chǎn)時(shí)所需的內(nèi)外模也會(huì)有所不同,要找到相對應(yīng)的內(nèi)外模十分不易。模具的數(shù)量龐大,在做盤點(diǎn)及搜尋的動(dòng)作時(shí)經(jīng)常需要耗費(fèi)大量時(shí)間[6]。在數(shù)據(jù)管理方面,經(jīng)常使用種類繁多的窗體來記錄各種信息,窗體數(shù)量龐大,使用、查詢及管理都相當(dāng)不易。
圖2 未導(dǎo)入RFID系統(tǒng)之模具管理流程
已導(dǎo)入RFID系統(tǒng)的模具管理流程如圖3所示,通過將RFID與信息管理相結(jié)合,可獲得前種情況無法達(dá)到的效益。以模具的搜尋而言,前一種情況下,模具的搜尋需要花費(fèi)人力來進(jìn)行,而導(dǎo)入RFID系統(tǒng)后通過RFID隨時(shí)掌握模具的動(dòng)向、狀態(tài)、可用性,且管理人員可隨時(shí)監(jiān)控模具的使用狀況,避免模具用于不適用的機(jī)臺(tái)上而造成模具或機(jī)臺(tái)的損壞。由于模具的成本很高,因此需讓模具達(dá)到其最高效用,避免模具損壞、額外成本產(chǎn)生、模具閑置等問題發(fā)生。前一種情況下,有很多地方都需要紙張來記錄數(shù)據(jù),這非常不符合現(xiàn)今處處講求環(huán)保的要求。在圖3中可以發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的記錄方式已完全改為由RFID信息管理系統(tǒng)記錄或?qū)?shù)據(jù)輸入到PDA中,這樣可使模具管理的過程實(shí)現(xiàn)完全無紙化。
RFID模具管理系統(tǒng)中,在每個(gè)模具上都安裝有一個(gè)RFID主動(dòng)式標(biāo)簽,該標(biāo)簽會(huì)主動(dòng)發(fā)送資料信息,每個(gè)卷標(biāo)內(nèi)部存有模具的ID編碼。通過RFID讀取機(jī)讀取貼附在每個(gè)模具上的RFID標(biāo)簽,可快速搜尋到所需要的模具。在過去,現(xiàn)場作業(yè)工人要得知模具的信息需要去查閱相關(guān)檔案數(shù)據(jù),而現(xiàn)在通過RFID模具管理系統(tǒng),現(xiàn)場作業(yè)工人可實(shí)時(shí)掌控模具的相關(guān)管理數(shù)據(jù)。
圖3 已導(dǎo)入RFID系統(tǒng)的模具管理流程
RFID主動(dòng)式標(biāo)簽的應(yīng)用范圍大多集中在對象與資財(cái)管理、行李管理等,而模具管理則可屬于資財(cái)管理的一種,且其讀取距離遠(yuǎn),數(shù)據(jù)傳輸速度快,可以滿足模具管理所需的資料及時(shí)性。
圖4 RFID模具管理系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖
圖5 RFID模具管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖
圖4所示為RFID模具管理系統(tǒng)硬件架構(gòu),由于RFID卷標(biāo)頻率為2.45GHz,對于金屬有較好的穿透力,可提高標(biāo)簽的讀取率。本研究中,RFID采用SYRD245-2C的2.45GHz標(biāo)簽,RFID Reader采用SYRD245-1N的讀取機(jī)。RFID Reader需要通過RS-232/485與計(jì)算機(jī)連接,PDA則通過WLAN-820.11b與計(jì)算機(jī)連接,而標(biāo)簽則是安裝在模具上,對模具作控制管理,隨時(shí)掌握模具的相關(guān)信息。
圖5為RFID模具管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖,本研究所使用的操作系統(tǒng)為Microsoft Windows Server,系統(tǒng)開發(fā)工具主要為C#,通過C#先建立RFID Middleware來采集RFID Reader所讀到的Tag數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫則使用Microsoft SQL Server,OA主要包含了模具的相關(guān)管理功能以及生產(chǎn)管理方面的功能,而最后給使用者使用的應(yīng)用端即為模具管理系統(tǒng)。
RFID模具管理系統(tǒng)主要包括八大功能,如圖6所示。
圖6 模具管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖
下面以模具繳庫管理作業(yè)為例來進(jìn)行系統(tǒng)的操作說明。首先進(jìn)入到“模具發(fā)派管理作業(yè)”界面,如圖7所示;接著即可作存檔的動(dòng)作,如圖8所示;最后即可作發(fā)派報(bào)表輸出的動(dòng)作,輸出所需報(bào)表。
圖7 系統(tǒng)選單
若能做好對模具的管理,可帶來顯著效益,通過RFID模具管理系統(tǒng)可隨時(shí)掌握模具相關(guān)信息,因此若能導(dǎo)入該系統(tǒng)并配合生產(chǎn)管理,不但能優(yōu)化管理過程,更能提高模具使用效率進(jìn)而降低生產(chǎn)成本,提升生產(chǎn)效益。此外,通過以太網(wǎng)(Ethernet),Server也可與企業(yè)ERP系統(tǒng)作搭配,使企業(yè)內(nèi)部資源規(guī)劃更有效率。
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[7] 王偉驎,林江鴻,張嘉寶.以RSSI為基的RFID立即尋址系統(tǒng)建構(gòu)之研究[C]//第二屆海峽兩岸科技與人文教育暨產(chǎn)學(xué)合作研討會(huì).臺(tái)中,2008:296-302.
Research on Injection Mold Management System Based on RFID
Wang Weiling Zhang Jiabao Wang Shuren
Chin-Yi University of Technology,Taichung,411
In recent years,mold making industry tends to increasingly fierce competition,fast and correct information will be needed to collect in real-time.Recently,automated data collection technology to meet the demands from wired into wireless mobile technology,the application of the data carrier from barcode extends to RFID,a view to safer,large,fast access to data.This research brought up a RFID computerized mold management system,it can control the trend and information of the molds,and improve the management of the molds and utility rate of the molds.
mold;mold management;radio frequency identification(RFID);automatic data collection
signal strength indication)信號接收強(qiáng)度值為基礎(chǔ)通過歐幾里得距離算法的RFID立即尋址系統(tǒng),可提供射出成形車間廠區(qū)內(nèi)各種模具的實(shí)時(shí)位置,以達(dá)到模具管理的目的,提高模具管理的時(shí)效性,進(jìn)而提升生產(chǎn)績效,RFID模具管理系統(tǒng)硬件及軟件架構(gòu)如圖4及圖5所示。
TN911;TP315
1004—132X(2011)01—0065—04
2010—01—05
通過文獻(xiàn)[7]研究的以RSSI(
(編輯 郭 偉)
王偉驎,男,1960年生。勤益科技大學(xué)工業(yè)工程與管理系助理教授。研究方向?yàn)樽詣?dòng)化數(shù)據(jù)搜集技術(shù)、自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)與RFID應(yīng)用。張嘉寶,男,1962年生。勤益科技大學(xué)工業(yè)工程與管理系副教授。王樹仁,男,1954年生。勤益科技大學(xué)工業(yè)工程與管理系副教授。