基于RFID的智能自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)過(guò)程管理

1、系統背景：

　　在離散生產(chǎn)制造行業(yè)中.，相對目前被廣泛使用的條碼技術(shù)而言 ,RFID 標簽具有本質(zhì)上的優(yōu)勢. RFID標簽的優(yōu)勢包括 : 可無(wú)線(xiàn)遠距離讀寫(xiě) ,可穿透性讀寫(xiě) ,可在高速移動(dòng)的狀態(tài)下讀寫(xiě) 、存儲更多的數據、可在惡劣的環(huán)境下使用等.。因此 ,RFID 技術(shù)不只是條碼技術(shù)的簡(jiǎn)單替換 ,它在離散制造業(yè)中的應用將改變離散制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式 . 目前 ,RFID 技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應用于離散制造行業(yè)的供應鏈管理 、倉庫管理 、物料管理等。目前 RFID 技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上的應用還沒(méi)有比較通用的案例，惠企物聯(lián)科技根據生產(chǎn)線(xiàn)的具體應用，研究了 RFID 技術(shù)在生產(chǎn)控制中的應用，生產(chǎn)線(xiàn)可視化管理，生產(chǎn)過(guò)程控制中的應用。

　　2、生產(chǎn)線(xiàn)可視化

　　生產(chǎn)線(xiàn)的可視化是使企業(yè)管理層能夠實(shí)時(shí)地發(fā)現 在生產(chǎn)品和生產(chǎn)線(xiàn)運轉狀態(tài)，系統主要由流水線(xiàn)、RFID 數據采集系統、在制品和工位幾個(gè)部分組成。

在生產(chǎn)品在流水線(xiàn)上移動(dòng) ,到達工位后由工人取下再生產(chǎn)品進(jìn)行零配件組裝 ,完成后再放回流水線(xiàn),直到完成所有工序 。系統主要包括兩個(gè)固定 RFID 讀寫(xiě)器。 每個(gè)在生產(chǎn)品都加上 RFID標簽。

　　系統流程：當帶有 RFID 標簽的在生產(chǎn)品，以先后順序經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器 1 和讀寫(xiě)器 2 時(shí) ,讀寫(xiě)器將讀取產(chǎn)品上的標簽信息，并將數據上傳到系統上位機。進(jìn)而判斷在生產(chǎn)品的完成情況及各個(gè)工位的運轉情況。

　　3、生產(chǎn)線(xiàn)監測：

　　工位超時(shí) ：

生產(chǎn)線(xiàn)監測是通過(guò)對工位的監測 ,判斷整條流水線(xiàn)是否運轉正常？

在生產(chǎn)品在工位逗留時(shí)間過(guò)長(cháng)？可判斷為工位異常。假設在生產(chǎn)品在某工位允許的最長(cháng)逗留時(shí)間為T(mén)maxi, 則判斷工位異常的公式如下：

如果 T（讀寫(xiě)器2）- T（讀寫(xiě)器1） Tmaxi, 則在生產(chǎn)品逗留時(shí)間不超時(shí)；

如果 T（讀寫(xiě)器2）- T（讀寫(xiě)器1） > Tmaxi, 則在生產(chǎn)品逗留時(shí)間超時(shí)；

當在生產(chǎn)品經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器天線(xiàn) 1 , 而沒(méi)有經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器天線(xiàn) 2 時(shí)，說(shuō)明該標簽綁定的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間超長(cháng)太多。系統會(huì )根據提前設定的時(shí)間，進(jìn)行比較并報警提示。 式中T（讀寫(xiě)器2），T（讀寫(xiě)器1）為讀寫(xiě)器天線(xiàn) 2 和天線(xiàn) 1 的 2次讀寫(xiě)同一標簽發(fā)生的時(shí)間。

　　工位壓貨：

工位出現在制品堆積時(shí)？為Nmax，對某個(gè)工位堆積在制品數量的判斷 ,依賴(lài)于查找表 1 所構成的工位操作歷史表 ,其查找過(guò)程如下 :

當通過(guò)N(讀寫(xiě)器2）-N（讀寫(xiě)器1）當通過(guò) N(讀寫(xiě)器2）-N（讀寫(xiě)器1）>Nmax ，則該工位壓貨。系統會(huì )根據提前設定的時(shí)間，進(jìn)行比較并報警提示。

Nmax為某工位允許堆積的在生產(chǎn)品最大數量；N(讀寫(xiě)器2）為經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數量；N（讀寫(xiě)器1）為經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數量。

　　4、在生產(chǎn)品監測.

在生產(chǎn)品監測是通過(guò)實(shí)時(shí)地獲取在生產(chǎn)品上 RFID 標簽數據 ,以判斷在制品所處的工位及已經(jīng)完成 的工序. 假設某生產(chǎn)品 生產(chǎn)線(xiàn)中有 N（所有） 道工序 , 則在生產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)的監測方式如下：

　　1、 在生產(chǎn)品上線(xiàn)時(shí) ,根據在生產(chǎn)品的制造要求 ,確定工序數量N（所有）,并確定工位順序（123...n) , 生成一個(gè)二進(jìn)制代碼 ,使其從最低位開(kāi)始順序代表其經(jīng)過(guò)的工位的完成狀態(tài) ,完成為1 ,未完成為 0. 在在制品上線(xiàn)時(shí) ,其初始值為 0.

2、 把該代碼寫(xiě)入 RFID 標簽并和在生產(chǎn)品綁定.

3、 在生產(chǎn)品每完成一次工序并離開(kāi)工位時(shí) ,修改相應位代碼.

4 、 讀取 RFID 標簽相應代碼 ,就可以確定已經(jīng)完成的工序和正在完成的工序.

　　5、生產(chǎn)過(guò)程控制

技術(shù)原理

生產(chǎn)過(guò)程控制的目標是根據在生產(chǎn)品信息 ,靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地確定在生產(chǎn)品組裝路線(xiàn)和組裝方式 ,其基本原理 是 :實(shí)時(shí)檢測到在生產(chǎn)品信息后 ,根據控制系統設定的組裝路線(xiàn)和組裝方式 ,生成路徑選擇指令和組裝提示. 系統主要由 RFID 數據采集系統 、工位控制器、看板和路徑選擇執行機構組成.
在制品的組裝路線(xiàn)既可以是上線(xiàn)之前制定的靜態(tài)路線(xiàn) ,也可以是上線(xiàn)后臨時(shí)改變的動(dòng)態(tài)路線(xiàn).本系統采用“虛擬生產(chǎn)線(xiàn)”的概念 ,給每一個(gè)在生產(chǎn)品分配一個(gè)虛擬生產(chǎn)線(xiàn)。組裝路線(xiàn)
控制算法如下 :

　　步驟 1 　根據在生產(chǎn)品的組裝要求 ,生成虛擬生線(xiàn)。

步驟 2 　將 RFID 標簽中的在生產(chǎn)品代碼和虛擬生產(chǎn)線(xiàn)綁定 ,然后將標簽和在生產(chǎn)品綁定 .

步驟 3 　當在生產(chǎn)品進(jìn)行多徑選擇時(shí) ,讀寫(xiě)器讀取標簽中的在生產(chǎn)品代碼 ,并根據虛擬生產(chǎn)線(xiàn)中的信息 ,確定下一個(gè)工位。該算法的優(yōu)點(diǎn)是 ,當需要對在生產(chǎn)品的制造工序進(jìn)行改變時(shí) ,只需更改控制器中存儲的虛擬生產(chǎn)線(xiàn)和工位關(guān)系 ,便于組裝路徑動(dòng)態(tài)控制.

　　組裝方式控制算法如下 :

步驟 1 　根據在生產(chǎn)品組裝要求 ,生成組裝指令表.

步驟 2 　讀取 RFID 標簽中的在生產(chǎn)品代碼和工序代碼 ,查找組裝指令表.

步驟 3 　在看板中發(fā)布組裝指令 ,指導生產(chǎn).