RFID在企業(yè)模具生產(chǎn)中的應(yīng)用

張黎紅 李洪超

（東莞理工學(xué)院 城市學(xué)院，廣東 東莞 523419）

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)自開(kāi)發(fā)以來(lái)，在航空、鐵路和水運(yùn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)、店鋪車輛防盜系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)物品管理系統(tǒng)、 工廠企業(yè)流水線作業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展和應(yīng)用[1]。 同樣，無(wú)線射頻技術(shù)也為模具生產(chǎn)管理帶來(lái)了歷史性的變革和機(jī)遇， 為模具的生產(chǎn)管理提供了新途徑和新方法， 使模具生產(chǎn)和管理更加科學(xué)，更加有效，更加合理。

1 無(wú)線射頻技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification），即無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)。 無(wú)線射頻識(shí)別技數(shù)能夠在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，通過(guò)傳送和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，精確、自動(dòng)地識(shí)別、追蹤工廠生產(chǎn)的每一件產(chǎn)品的信息[2]。 一個(gè)完整的RFID 系統(tǒng)由3 個(gè)主要的組件構(gòu)成：標(biāo)簽、閱讀器及其附件和能整合到主機(jī)系統(tǒng)的中間軟件設(shè)備。其中標(biāo)簽和閱讀器是RFID 系統(tǒng)中的硬件設(shè)備。 RFID 標(biāo)簽包括一個(gè)內(nèi)置芯片和天線，它能附著或者嵌入到被識(shí)別物體上，存儲(chǔ)產(chǎn)品條目信息，比如生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次、有效期限、制造商、產(chǎn)品規(guī)格和分類等。 閱讀器也稱作詢問(wèn)機(jī)，是能傳送和接收無(wú)線電信號(hào)的電子設(shè)備，其捕獲的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于RFID 標(biāo)簽中，數(shù)據(jù)通過(guò)RFID 中間軟件設(shè)備在標(biāo)簽和主機(jī)系統(tǒng)之間流通。RFID 中間軟件設(shè)備是RFID 系統(tǒng)的核心成分， 它負(fù)責(zé)監(jiān)控閱讀器，管理、篩選、加工和整合閱讀器收集到的產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)， 然后將信息傳送到特定的信息系統(tǒng)中。 目前，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)得到了廣泛的使用，比如航空或鐵路交通運(yùn)輸、店鋪及車輛防盜系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)物品管理系統(tǒng)、工廠流水線作業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)等。

2 RFID 在企業(yè)模具生產(chǎn)中的應(yīng)用

模具產(chǎn)生過(guò)程包括模具的設(shè)計(jì)和制造， 由一系列復(fù)雜過(guò)程組成， 從模具的設(shè)計(jì)到加工完成往往需要幾個(gè)月的時(shí)間。 模具的設(shè)計(jì)、加工和最后組裝整個(gè)過(guò)程不僅需要專業(yè)的設(shè)計(jì)知識(shí)， 還需要清楚如何有效地進(jìn)行加工生產(chǎn)和組裝。 模具生產(chǎn)的不穩(wěn)定性和客戶需求的不可預(yù)知性使企業(yè)在制造模具時(shí)往往存在各種各樣的問(wèn)題， 所以引進(jìn)以RFID 為基礎(chǔ)的新型生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)企業(yè)模具生產(chǎn)和管理來(lái)說(shuō)是十分重要的。

2.1 RFID 在精密金屬模具生產(chǎn)中的應(yīng)用

以氣缸模具生產(chǎn)制造為例。 高頻RFID 標(biāo)簽具有2kb記憶容量，每個(gè)標(biāo)簽都有單獨(dú)的ID，在氣缸模具生產(chǎn)制造的每個(gè)環(huán)節(jié)，RFID 標(biāo)簽都可被讀取， 并與下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)相聯(lián)系，同時(shí)記錄下新增的傳感數(shù)據(jù)信息。 當(dāng)氣缸模具到達(dá)最后一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)時(shí)，高頻RFID 標(biāo)簽會(huì)進(jìn)行最后一次數(shù)據(jù)讀取，以甄別標(biāo)簽是否含有錯(cuò)誤信息。 如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，生產(chǎn)線會(huì)自動(dòng)停止，工作人員進(jìn)行調(diào)整，直接丟掉模具或送回生產(chǎn)流水重新組裝。 它還有助于相關(guān)工作人員檢查是哪一部分發(fā)生故障， 以確保同類錯(cuò)誤不會(huì)再次出現(xiàn)。 最后環(huán)節(jié)中， 高頻RFID 標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在Nemak 后端系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)信息與每件產(chǎn)品的編號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的。 最后將高頻RFID 標(biāo)簽取下，用于下一批次氣缸模具的生產(chǎn)制造，達(dá)到重復(fù)使用的目的。 Nemak 系統(tǒng)可提供查詢氣缸模具每一個(gè)生產(chǎn)步驟的信息， 如果消費(fèi)者反饋氣缸出現(xiàn)問(wèn)題， 便可方便快捷地查找是組裝還是模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)出錯(cuò)。此外，在400-500℃高溫下高頻RFID 標(biāo)簽仍可正常工作。

2.2 RFID 在塑料制造業(yè)的應(yīng)用

以兒童塑料智能玩具為例， 一個(gè)不起眼的小螺絲都需要設(shè)計(jì)并制造模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。 T-RFID 模具標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用于塑料制品信息的追蹤， 包括塑料制品的大小、形狀、集裝箱位置等。 當(dāng)塑料模具從生產(chǎn)線下來(lái)后就可隨時(shí)隨地監(jiān)控它的存儲(chǔ)信息與流通信息。 T-RFID 模具標(biāo)簽包括嵌入的無(wú)源UHF， 外包有特殊的保護(hù)性耐用材料。RFID 結(jié)合模內(nèi)標(biāo)簽技術(shù)可在整個(gè)塑料模具生產(chǎn)周期中快速準(zhǔn)確地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別和追蹤。 在塑料模具生產(chǎn)制造的全過(guò)程中，這個(gè)標(biāo)簽不懼高溫和壓力，耐受性極好，而且還可以在上面印蓋企業(yè)或制造商標(biāo)識(shí)或者條形碼。T-RFID 模具標(biāo)簽最主要的用途是產(chǎn)品的管理和存儲(chǔ)控制，其優(yōu)勢(shì)在于減少了勞動(dòng)成本，提高了塑料模具的生產(chǎn)效率，能進(jìn)行自動(dòng)化產(chǎn)品信息閱讀，節(jié)約了人力資源，避免了人工失誤。 相對(duì)于條形碼技術(shù)，T-RFID 標(biāo)簽技術(shù)可以同時(shí)對(duì)散裝玩具產(chǎn)品進(jìn)行讀取， 可幫助管理人員在整個(gè)供應(yīng)鏈上及時(shí)準(zhǔn)確地掌握產(chǎn)品信息。

2.3 RFID 在食品制造業(yè)的應(yīng)用

以巧克力生產(chǎn)為例， 其生產(chǎn)包括很多相當(dāng)復(fù)雜的程序。 WDS 公司將Turck RFID 技術(shù)引入巧克力生產(chǎn)中，保證了工廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 生產(chǎn)巧克力所用的所有模具都裝配有RFID 數(shù)據(jù)信息載體。 在倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線和移動(dòng)信息采集系統(tǒng)中都安裝有讀寫(xiě)攝像頭，用以追蹤和監(jiān)控每個(gè)模具的信息。 巧克力生產(chǎn)線上，數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)向RFID 系統(tǒng)保證最優(yōu)的模具和產(chǎn)品追蹤，優(yōu)化生產(chǎn)工藝及提高產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)效率。 監(jiān)控系統(tǒng)捕獲的數(shù)據(jù)信息被統(tǒng)一輸送到管理者的計(jì)算機(jī)上， 存儲(chǔ)著生產(chǎn)線上當(dāng)前所有的模具數(shù)據(jù)。 整合巧克力的生產(chǎn)信息和服務(wù)器上模具信息，統(tǒng)一進(jìn)行管理和監(jiān)控。 該RFID 系統(tǒng)既包括對(duì)生產(chǎn)機(jī)器的信息監(jiān)控， 也包括模具清理和存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理監(jiān)控。 此外，還可安裝第三方軟件便于消費(fèi)者進(jìn)行監(jiān)控和溯源。

3 模具生產(chǎn)中的RFID 管理分析

有的模具企業(yè)已經(jīng)逐步建立起基于RFID 制造執(zhí)行系統(tǒng)框架， 其中關(guān)鍵技術(shù)是建立基于RFID 的車間模型、實(shí)時(shí)監(jiān)控信息整合模型和動(dòng)態(tài)調(diào)度車間的目標(biāo)函數(shù)。 近十年的時(shí)間內(nèi)， 模具企業(yè)引入生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的監(jiān)控和管理， 這一系統(tǒng)最主要的軟件是介于企業(yè)管理水平的生產(chǎn)計(jì)劃工具和車間水平的控制或自動(dòng)化系統(tǒng)間的生產(chǎn)管理工具，主要功能是管理生產(chǎn)車間的操作，比如產(chǎn)品的調(diào)度、物料配送和監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況等[3]。 雖然這一系統(tǒng)在模具生產(chǎn)企業(yè)中得到了大量運(yùn)用， 但它也存在著一定的弊端。 首先，這一系統(tǒng)依靠紙質(zhì)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，往往使產(chǎn)品數(shù)據(jù)不完整、失真或延遲。 其次，模具生產(chǎn)加工過(guò)程并不是一直處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)， 再加上客戶訂單需求量無(wú)法預(yù)測(cè)，致使模具加工難以有效控制。 所以，如何優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)成為模具企業(yè)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 近年來(lái)，RFID 技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注， 不論在交通運(yùn)輸還是在監(jiān)控防盜等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 但很多小型模具生產(chǎn)企業(yè)缺乏將無(wú)線射頻技術(shù)應(yīng)用于工廠生產(chǎn)和管理的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，模具生產(chǎn)和管理不科學(xué)，資源浪費(fèi)嚴(yán)重， 這就迫切要求開(kāi)發(fā)人員根據(jù)不同模具的性質(zhì)和生產(chǎn)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)和改進(jìn)無(wú)線射頻技術(shù)，促使企業(yè)模具的生產(chǎn)和管理高效進(jìn)行，滿足時(shí)代發(fā)展和企業(yè)發(fā)展的需要。

4 結(jié)語(yǔ)

建立全球產(chǎn)品供應(yīng)鏈，分割市場(chǎng)，大規(guī)模批量定制和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期成為模具生產(chǎn)企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)容。 模具企業(yè)難以解決的問(wèn)題是用目前流行的制造執(zhí)行系統(tǒng)精確地管理和控制產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程， 將無(wú)線射頻技術(shù)（RFID）應(yīng)用于模具制造執(zhí)行系統(tǒng)中有效地解決了這一難題?；赗FID 的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)目的在于追蹤和監(jiān)控模具生產(chǎn)加工的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。

［1］陸東.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展研究［J］.科技資訊，2007（14）：8-10.

［2］李泉林，郭龍巖.綜述RFID 技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域［J］.射頻世界，2006（1）：22-26.

［3］王偉驎，張嘉寶，王樹(shù)仁.基于RFID 技術(shù)的射出成形車間模具管理系統(tǒng)［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2010（1）：113-116.