RFID技術(shù)在離散制造業(yè)物料配送中的應(yīng)用研究

馬金鑫，梁軍義，王海濤

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 信息技術(shù)部，山東 青島 266111）

0 引言

機(jī)車制造屬于典型的離散型復(fù)雜制造，大型復(fù)雜產(chǎn)品離散型生產(chǎn)的主要特點(diǎn)可歸納為：生產(chǎn)過(guò)程離散、小批量生產(chǎn)、零部件復(fù)雜、裝配自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)場(chǎng)所環(huán)境空間分布廣、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等[1]。近年來(lái)電子標(biāo)簽技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）在大型超市、物流企業(yè)中逐步得到應(yīng)用，在制造業(yè)中，韓國(guó)現(xiàn)代汽車集團(tuán)旗下的格魯維斯物流公司采用無(wú)源超高頻的RFID射頻技術(shù)管理汽車配件的供給[2]，通過(guò)RFID標(biāo)簽可以對(duì)零部件物流供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)和步驟進(jìn)行追蹤管理。在離散制造業(yè)物流中，由于要面對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)條件，RFID技術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段。

物料配送過(guò)程中由于缺乏對(duì)配送任務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，導(dǎo)致物料配送不及時(shí)、配送出錯(cuò)，使生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)等待甚至中斷，從而影響生產(chǎn)進(jìn)度，延誤交貨期，打亂車間作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行[3]。所以實(shí)現(xiàn)對(duì)物料配送過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控至關(guān)重要。

1 機(jī)車制造過(guò)程物流業(yè)務(wù)分析

物流庫(kù)理貨員每天在ERP系統(tǒng)中查詢電子需求看板，獲取自己負(fù)責(zé)的物料需求明細(xì)，整理每次配送需要出庫(kù)物料，生成出庫(kù)單并進(jìn)行打印。然后按照出庫(kù)單進(jìn)行揀配備料，揀配完成的物料按項(xiàng)目、列輛以及工位分組放置于揀配區(qū)域，并安放手工制作的紙質(zhì)出庫(kù)標(biāo)識(shí)，包括項(xiàng)目、列輛以及工位，以指導(dǎo)運(yùn)輸車輛配送，配送時(shí)間以車間班組的看板通知或電話通知為準(zhǔn)，配送之前理貨員通過(guò)口頭或電話通知叉車司機(jī)將揀配完成物料放到待配送區(qū)。

運(yùn)輸配送工作由物流庫(kù)運(yùn)輸班負(fù)責(zé)，運(yùn)輸司機(jī)發(fā)現(xiàn)待配送區(qū)有物料后，按照紙質(zhì)出庫(kù)標(biāo)識(shí)，將物料配送到相應(yīng)的工位，車間班組在紙質(zhì)出庫(kù)單上進(jìn)行簽收確認(rèn)。運(yùn)輸車輛具體配送哪些工裝與物料沒(méi)有記錄，運(yùn)輸車輛從倉(cāng)庫(kù)出發(fā)到分廠交付之間的信息為監(jiān)控盲區(qū)，車間班組無(wú)法得知自己需求物料的實(shí)時(shí)狀態(tài)，物料管理人員無(wú)法從系統(tǒng)得知配送業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，不便于對(duì)運(yùn)輸司機(jī)的量化考核。紙質(zhì)看板不便于管理，容易丟失，而且由于是人工填寫難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，大量使用出庫(kù)單及紙質(zhì)看板，會(huì)造成資源的浪費(fèi)和存放空間的浪費(fèi)，且出現(xiàn)問(wèn)題后不便于查找。

2 RFID選型

RFID屬于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)范疇，其利用無(wú)線電載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，每個(gè)電子標(biāo)簽都有全球唯一的ID號(hào)碼。讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽可以執(zhí)行識(shí)別、讀取和寫入操作。電子標(biāo)簽分為被動(dòng)標(biāo)簽、主動(dòng)標(biāo)簽和半主動(dòng)標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽是由讀寫器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)提供能量，只有在接受讀寫器指令的情況下才會(huì)發(fā)射信號(hào)，讀寫距離近。主動(dòng)標(biāo)簽由電池供電，持續(xù)不斷地發(fā)射信號(hào)，讀寫器發(fā)現(xiàn)信號(hào)后與標(biāo)簽建立聯(lián)系。半主動(dòng)標(biāo)簽由電池供電，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，只有處于喚醒器的作用范圍后才開始工作，主動(dòng)發(fā)射信號(hào)。主動(dòng)和半主動(dòng)標(biāo)簽讀寫距離遠(yuǎn)，但是存在電池壽命的問(wèn)題。

RFID技術(shù)相對(duì)于條碼技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：信息量大、讀寫距離遠(yuǎn)、無(wú)需精確掃描、可同時(shí)讀取大批量標(biāo)簽、可以隨時(shí)修改及寫入數(shù)據(jù)。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，本系統(tǒng)選用超高頻的半主動(dòng)RFID標(biāo)簽。

3 基于RFID的物流配送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

圖1為物料配送系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。工裝的編碼、專用工裝及其存放物料的固定對(duì)應(yīng)關(guān)系由技術(shù)部門在PDM系統(tǒng)中維護(hù)。對(duì)于按照準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn) （Just In Time，JIT）配送的供應(yīng)商，配備條碼掃描設(shè)備，通過(guò)GPRS將物料工裝數(shù)據(jù)上傳，通過(guò)GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控供應(yīng)商物料的運(yùn)輸狀態(tài)。物料配送系統(tǒng)從ERP和MES中同步出庫(kù)單和看板數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)掃碼配臺(tái)、車輛調(diào)度、運(yùn)輸監(jiān)控和工裝管理等功能，最后通過(guò)電子簽收系統(tǒng)進(jìn)行簽收。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

專用工裝中物料和工裝的對(duì)應(yīng)關(guān)系是固定的，在PDM系統(tǒng)中維護(hù)好工裝與物料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)ESB集成到物料配送系統(tǒng)中。掃描工裝條碼或RFID標(biāo)簽，即可獲得其中的物料種類及數(shù)量。專用工裝和通用工裝上都粘貼有RFID電子標(biāo)簽和二維碼，為便于區(qū)別，專用工裝與通用工裝的標(biāo)簽使用不同的顏色。在倉(cāng)庫(kù)的每個(gè)待發(fā)料區(qū)貼有條碼標(biāo)簽，用于標(biāo)識(shí)待發(fā)料區(qū)的位置。在倉(cāng)庫(kù)、車間的大門上，以及關(guān)鍵的道路節(jié)點(diǎn)上都裝有RFID閱讀器。在叉車和平板車等運(yùn)輸車輛上裝有GPS模塊。

圖1 物料配送系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.3 物料揀配

物料配送系統(tǒng)從ERP系統(tǒng)中同步出庫(kù)單，出庫(kù)單中包含物料的需求時(shí)間和配送地點(diǎn)。在倉(cāng)管員的配送平板上顯示自己負(fù)責(zé)的出庫(kù)單的詳細(xì)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過(guò)匹配前期維護(hù)的工裝和物料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提示可用工裝及其數(shù)量。倉(cāng)管員根據(jù)配送單到倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行揀配，并掃描物料上的條碼進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)于專用工裝只需要掃描工裝的條碼，對(duì)于通用工裝需要掃描工裝條碼和物料條碼，再將二者進(jìn)行綁定。揀配完成后將物料存放在待發(fā)料區(qū)，掃描待發(fā)料區(qū)的條碼標(biāo)簽，并點(diǎn)擊平板中的配送完成。

3.4 車輛運(yùn)輸監(jiān)控

車間班組物料需求人員將工序物料準(zhǔn)確的要料時(shí)間輸入平板中，系統(tǒng)根據(jù)要料時(shí)間、揀配數(shù)據(jù)、配送車輛進(jìn)行調(diào)度運(yùn)算，將配送時(shí)間、待配送區(qū)、工位等數(shù)據(jù)發(fā)送到叉車司機(jī)或運(yùn)輸司機(jī)平板上，為其分配運(yùn)輸任務(wù)。車輛通過(guò)倉(cāng)庫(kù)大門時(shí)，RFID閱讀器讀取車輛和工裝RFID標(biāo)簽，將車輛和工裝進(jìn)行綁定。通過(guò)GPS讀取運(yùn)輸車輛的實(shí)時(shí)位置，并在電子地圖上進(jìn)行顯示，方便車間班組人員實(shí)時(shí)查詢自己所需物料的狀態(tài)和位置。

供應(yīng)商運(yùn)輸空工裝出廠時(shí)，由公司空工裝管理人員在出廠單上填寫工裝數(shù)量。供應(yīng)商運(yùn)輸車輛出廠門時(shí)，大門的RFID閱讀器自動(dòng)讀取空工裝數(shù)量，并顯示在門衛(wèi)的平板上，輔助其對(duì)空工裝實(shí)際出廠數(shù)量進(jìn)行監(jiān)控，避免工裝丟失給公司帶來(lái)的損失。

3.5 電子簽收

運(yùn)輸車輛將物料運(yùn)送到車間后，車間大門上的RFID閱讀器自動(dòng)讀取RFID標(biāo)簽信息，車間領(lǐng)料人員的平板上顯示自己提交的物料需求以及物料的實(shí)時(shí)配送數(shù)據(jù)，確認(rèn)無(wú)誤后，在平板上的電子簽收系統(tǒng)進(jìn)行簽收確認(rèn)，電子簽收界面顯示的數(shù)據(jù)如表1所示。通過(guò)電子簽收可以避免紙質(zhì)簽收帶來(lái)的單據(jù)浪費(fèi)，且便于事后查找。

表1 電子簽收顯示數(shù)據(jù)表

對(duì)于JIT送貨的簽收，車間簽收人員的平板電腦中同步供應(yīng)商協(xié)同平臺(tái)的送貨單數(shù)據(jù)，車間人員完成數(shù)目的校點(diǎn)后，在平板中進(jìn)行簽收確認(rèn)。簽收單據(jù)傳遞到物流庫(kù)理貨員處，作為ERP系統(tǒng)收貨入庫(kù)的依據(jù)。JIT物料的驗(yàn)收已經(jīng)由質(zhì)量管理部門提前在供應(yīng)商處驗(yàn)收，此處不需要質(zhì)量檢驗(yàn)，縮短了入廠驗(yàn)收的時(shí)間。

3.6 報(bào)表分析

系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)運(yùn)輸工裝的工作狀態(tài)、數(shù)量、使用頻次，為技術(shù)部門進(jìn)行工裝種類和數(shù)量的優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的參考。

GPS系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄運(yùn)輸車輛的運(yùn)行軌跡，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸司機(jī)的工作狀態(tài)，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸司機(jī)每次運(yùn)送開始和結(jié)束時(shí)間的記錄，方便對(duì)運(yùn)輸司機(jī)的工作量進(jìn)行考核。運(yùn)輸司機(jī)工作量統(tǒng)計(jì)圖如圖2所示。車輛管理人員可以根據(jù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，優(yōu)化運(yùn)輸車輛的數(shù)量和運(yùn)輸任務(wù)的分配。

圖2 工作量統(tǒng)計(jì)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在分析了離散制造業(yè)配送業(yè)務(wù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，將RFID技術(shù)應(yīng)用于配送系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)機(jī)車制造業(yè)物料配送管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施，使物料配送過(guò)程透明化，提高了物料配送的準(zhǔn)確率和及時(shí)率，實(shí)現(xiàn)了定量地對(duì)運(yùn)輸司機(jī)進(jìn)行考核，以提高他們工作的積極性和主動(dòng)性。方便相關(guān)管理者統(tǒng)計(jì)運(yùn)輸工裝和車輛的使用情況，為后續(xù)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

[1]劉衛(wèi)寧，黃文雷，孫棣華，等.基于射頻識(shí)別的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2007，13（10）：1886-1890.

[2]RFID中國(guó)網(wǎng).韓國(guó)現(xiàn)代汽車供應(yīng)鏈將應(yīng)用RFID技術(shù)[EB/OL].（2008-04-27）[2015-03-01].http：//www.rfidchina.org/rendinfos-28953-234.html.

[3]劉書巖，梅中義.航空復(fù)合材料車間物料配送系統(tǒng)的研究[J].現(xiàn)代制造工程，2009（5）：29-32.