基于RFID技術(shù)的板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)管系統(tǒng)研究

陳俊凱，李光耀

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江杭州 311300）

相較于傳統(tǒng)的成品家具，板式定制家具在兩個層面滿足現(xiàn)階段的市場需求，即滿足消費者追求個性化的同時可以合理規(guī)劃家居空間[1]。此外，定制家具生產(chǎn)模式正向大規(guī)模揉單生產(chǎn)方面發(fā)展[2]。但同時也伴隨著訂單需求不確定性的問題。定制化作為家具行業(yè)主要發(fā)展前景之一，其實現(xiàn)需要依賴信息技術(shù)以及自動化生產(chǎn)設(shè)備的支持[3]。但現(xiàn)階段采用的條形碼識別技術(shù)仍無法解決生產(chǎn)過程信息實時監(jiān)管與記錄的需求?；赗FID技術(shù)的監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)建將有利于對板式定制家具生產(chǎn)過程進行全面的實時跟進，實現(xiàn)對在制品生產(chǎn)進度的把控以及生產(chǎn)異常信息的及時反饋，有助于提高板式定制家具企業(yè)計劃達成率，實現(xiàn)生產(chǎn)車間透明化，從而達到增強企業(yè)綜合競爭力的目的[4]。

1 板式定制家具生產(chǎn)流程分析

1.1 板式定制家具生產(chǎn)流程

板式定制家具，就是指按照消費者定制需求，將中密度纖維板或刨花板等人造板材經(jīng)貼面裁切后搭配五金件所構(gòu)成的家具產(chǎn)品[5]。板式定制家具生產(chǎn)主要為開料-鉆孔-封邊-分揀-包裝五道工序[6]。企業(yè)要素包括原料、工藝文件、加工設(shè)備、操作人員以及相關(guān)的質(zhì)量和生產(chǎn)管理體系。根據(jù)生產(chǎn)管理層下達的生產(chǎn)計劃以及排板計劃對申領(lǐng)板材進行裁切，整個開料過程主要通過電子開料鋸?fù)瓿?，并由液壓車以及傳送帶承?dān)工件傳遞任務(wù)，裁切完成的工件根據(jù)工藝要求經(jīng)過機器加工中封邊、打孔等工序后按單分揀，最后經(jīng)質(zhì)檢后包裝流入成品庫（圖1）。

1.2 板式定制家具生產(chǎn)存在問題

現(xiàn)階段我國家具企業(yè)生產(chǎn)制造主要以機械化與人工勞作相結(jié)合，信息化及智能化水平較低[7]。主要存在以下幾個問題：

圖1 板式定制家具生產(chǎn)流程圖

圖3 RFID監(jiān)管系統(tǒng)運作流程圖

圖2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖4 RFID監(jiān)管系統(tǒng)信息采集流程圖

表1 技術(shù)層面上RFID技術(shù)使用范圍篩選

表2 監(jiān)測工序信息記錄

1.2.1 模糊性

板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)過程管理包含人員管理、設(shè)備管理以及物資管理等，現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)只能記錄及反饋少部分生產(chǎn)信息，在車間動態(tài)運作的過程中，無法做到人員動向、設(shè)備狀態(tài)、物料動態(tài)的實時監(jiān)控。人員調(diào)動、設(shè)備故障以及物料遺漏時產(chǎn)生的信息漏洞無法追溯。

1.2.2 臨時性

現(xiàn)階段，板式定制家具企業(yè)車間生產(chǎn)進度缺乏合理的管理系統(tǒng)。在生產(chǎn)過程中常遇到客戶需求變更、臨時插單撤單補單、設(shè)備異常等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)計劃存在不確定[8-9]。管理人員必須親臨現(xiàn)場查看生產(chǎn)情況，或者通過篩選EXCEL表格中負荷信息，再根據(jù)車間負荷以及生產(chǎn)資源的分析來做出計劃調(diào)度，全程以計劃專員的個人經(jīng)驗作為評判標(biāo)準(zhǔn)，費時費力。

1.2.3 多樣性

與傳統(tǒng)家具相比，同一訂單下的板式定制家具板材規(guī)格和貼面材質(zhì)存在差異。功能上可分為書柜、酒柜、收納柜、展示柜、衣柜、櫥柜等，再加之定制屬性可分為表面處理方式、尺寸、花色、芯材等，這些因素導(dǎo)致了工藝流程的不統(tǒng)一。由于板材種類繁多，數(shù)量龐大，采用人工分揀的方式導(dǎo)致分揀效率低下和勞動成本偏高的情況，制約著生產(chǎn)成本的降低和生產(chǎn)周期的縮短[10]。

2 基于RFID技術(shù)的監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)方案

2.1 監(jiān)管范圍規(guī)劃

根據(jù)對板式定制家具生產(chǎn)流程的分析，篩選出需要應(yīng)用RFID技術(shù)的工序。因為引進RFID技術(shù)的前期成本昂貴，所以本文主要通過技術(shù)層面和經(jīng)濟層面來考慮RFID技術(shù)使用范圍。

①從技術(shù)層面來講，主要根據(jù)各生產(chǎn)工序的管理難度和環(huán)境情況，得出需要RFID技術(shù)的工序范圍（見表1）。

②從經(jīng)濟層面來講，每個RFID標(biāo)簽成本相比條形碼標(biāo)簽更高，必須對應(yīng)用范圍進行篩選劃分。而現(xiàn)階段最需要數(shù)據(jù)采集與管控的環(huán)節(jié)有機加工工序、分揀工序以及安包工序，RFID系統(tǒng)的構(gòu)建將大幅降低人工成本并保障生產(chǎn)作業(yè)進度。

所以先在機加工工序、分揀工序以及安包工序采用RFID技術(shù)，并且在各環(huán)節(jié)間搭建自動化傳輸設(shè)備，保障工序的連續(xù)性。其次，板件的生產(chǎn)信息產(chǎn)生于開料車間，故應(yīng)該將無源RFID標(biāo)簽綁定工作置于開料后。

2.2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)

RFID系統(tǒng)通過射頻電子標(biāo)簽來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和遠程查詢，并依靠射頻電子標(biāo)簽和射頻讀寫器之間的無線通信自動識別目標(biāo)對象，從而實現(xiàn)目標(biāo)定位以及跟蹤等功能[11]。

根據(jù)上述的板式家具生產(chǎn)流程分析，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)運作水平和管控水平，在現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)上增加RFID讀寫器、自動化物理傳輸設(shè)備以及標(biāo)簽綁定環(huán)節(jié)，提出基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)方案（圖2）。

在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝的RFID讀寫器主要用于采集車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)車間狀態(tài)的監(jiān)管，而且讀寫器可以通過識別RFID標(biāo)簽快速獲取工件相關(guān)信息（包括計劃信息、任務(wù)信息、工序信息等）[12]。在生產(chǎn)車間及后端管理系統(tǒng)之間是獨立的RFID讀寫器，它為生產(chǎn)車間與后端管理系統(tǒng)之間搭建一座虛擬橋梁，并負責(zé)讀寫傳輸工作，將收集到的相關(guān)信息經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后傳輸至MES系統(tǒng)。而后MES系統(tǒng)通過信息的全面采集進行車間生產(chǎn)管控，并將生產(chǎn)車間的各種信息反饋至生產(chǎn)管理人員，讓各管理部門及時掌握最新的生產(chǎn)進度信息，并結(jié)合相關(guān)信息對生產(chǎn)計劃進行適當(dāng)調(diào)整，保障生產(chǎn)作業(yè)能夠順利快速完成。

2.3 監(jiān)管系統(tǒng)運作流程

首先根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程信息管理需求進行系統(tǒng)配置，并對工藝及工序信息進行編碼，然后讀寫器對帶有標(biāo)簽的產(chǎn)品部件進行識別，并將生產(chǎn)及工序信息寫入電子標(biāo)簽，通過檢測后合格工件繼續(xù)流轉(zhuǎn)，不合格部件轉(zhuǎn)存至不合格區(qū)，并告知管理人員通過系統(tǒng)界面來讀取RFID電子標(biāo)簽反饋的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息（圖3）。

3 RFID監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 監(jiān)管系統(tǒng)信息采集流程

開料車間主要采用掃碼槍掃描電子版流轉(zhuǎn)卡上方二維碼獲取板件開料信息，經(jīng)電子開料鋸輸出加工板件后進行質(zhì)量自檢，若發(fā)現(xiàn)不合格品則及時上報系統(tǒng)，并對合格品進行標(biāo)簽綁定工作后通過RFID讀寫器識別傳遞已開料完成板材信息。板件經(jīng)過機加工車間RFID讀寫器識別后根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同被分配至不同工序所對應(yīng)的加工設(shè)備，并將開始時間傳遞至系統(tǒng)，完成機加工的板材整合后統(tǒng)一通過定義為機加工結(jié)束的RFID讀寫器，表示已完成機加工工序。加工完成的所有板件通過分揀系統(tǒng)識別進行按單分揀，然后通過系統(tǒng)軟件讀取自動包裝的任務(wù)信息，以訂單號為單位依次入庫并記錄入庫信息，從而實現(xiàn)訂單的分揀工作[13]。人員信息方面，每位工作人員隨身攜帶帶有RFID電子標(biāo)簽的固定身份卡，根據(jù)工序劃分區(qū)域采集在崗工作人員動態(tài)信息，以便在處理異常時聯(lián)系相關(guān)人員（圖4）。

3.2 監(jiān)管系統(tǒng)實時信息記錄與反饋

在板式定制家具制造企業(yè)中，計劃調(diào)整需考慮物料庫存情況、訂單周期、客戶交期、人員及設(shè)備信息、車間產(chǎn)能、待排產(chǎn)值以及返工訂單信息等[14]。同時，需對開料情況、機加工精度、涂裝質(zhì)量等環(huán)節(jié)設(shè)立監(jiān)測節(jié)點。為實現(xiàn)RFID技術(shù)對車間生產(chǎn)信息的記錄與反饋功能，需擬定信息監(jiān)測工序、編碼信息、檢測情況以及最終信息表現(xiàn)編碼（見表2）。

針對生產(chǎn)管理需求，采用標(biāo)簽搭載信息并傳輸至企業(yè)后臺信息系統(tǒng)的生產(chǎn)信息反饋方案：

①標(biāo)簽搭載信息方案：質(zhì)量檢測表現(xiàn)形式方面，以“0”代表不合格部分，以“1”代表合格部分；同時加入開工時間、結(jié)束時間、設(shè)備編碼、操作人員編碼等相關(guān)信息編碼內(nèi)容。在各生產(chǎn)工序設(shè)立監(jiān)測點，質(zhì)量檢測包括開料情況、機加工精度、入庫情況，并根據(jù)機加工工藝的不同向標(biāo)簽寫入不同生產(chǎn)工藝線的流程碼[15-16]。

②后臺數(shù)據(jù)庫存儲實現(xiàn)方案：根據(jù)上述監(jiān)測內(nèi)容對編碼信息進行識別并轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入后臺數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)各管理人員遠程查詢生產(chǎn)過程信息的目的。

③調(diào)控信息反饋方案：管理人員需根據(jù)數(shù)據(jù)庫采集到的相關(guān)信息對加工錯誤與遺漏的訂單進行計劃調(diào)整，將該類訂單的相關(guān)信息（板件信息、生產(chǎn)工藝、訂單信息、批次號、加工圖紙）進行整合，并將該類訂單列入返工返修訂單中，根據(jù)車間產(chǎn)能按排產(chǎn)規(guī)則重新進行計劃預(yù)排，并將相關(guān)信息以及生產(chǎn)計劃通過ERP系統(tǒng)下達車間。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段我國板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)車間始終缺少高效完善的監(jiān)管系統(tǒng)，由于車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法得到實時的記錄與反饋，阻礙了管理層對車間的及時管控，通過RFID技術(shù)及時反饋車間運行情況并對生產(chǎn)過程進行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄，實現(xiàn)快速、有效、全方位的監(jiān)管，將為板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)管理提供合理的數(shù)據(jù)支撐。