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基于RFID的生產(chǎn)線監(jiān)控技術(shù)解析
發(fā)布時間：2018-10-09RFID(Radio Frequency IdenTIty technology，無線射頻識別技術(shù))通過無線的方式，對存儲于RFID標簽中的數(shù)據(jù)進行自動采集，以獲取被標識對象相關(guān)信息，一個簡單的RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由RFID讀寫器、天線(內(nèi)置或外置)、RFID標簽3部份組成，如圖1所示。
隨著技術(shù)的發(fā)展，RFID逐漸開始被應(yīng)用到離散制造行業(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：可無線遠距離讀寫，可穿透性讀寫，可在高速移動的狀態(tài)下讀寫、存儲更多的數(shù)據(jù)，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)的簡單替換，它在離散制造業(yè)中的應(yīng)用將改變離散制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式，目前，RFID技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于離散制造行業(yè)的供應(yīng)鏈管理、倉庫管理、物料管理等領(lǐng)域。目前RFID技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用還沒有通用的方案，F(xiàn)agui Liu和Zhaowei Miao研究了RFID技術(shù)在生產(chǎn)控制中的應(yīng)用，但重點在系統(tǒng)的構(gòu)建上，并主要討論的是在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用，本研究基于RFID先進技術(shù)，重點研究該技術(shù)在裝配行業(yè)的生產(chǎn)線可視化和生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用，并依托國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目，在重慶某摩托車發(fā)動機生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
1 基于RFID的生產(chǎn)線監(jiān)控技術(shù)
1.1 生產(chǎn)線可視化
1.1.1 技術(shù)原理
生產(chǎn)線可視化的目標是使企業(yè)管理層能夠?qū)崟r地發(fā)現(xiàn)在制品生產(chǎn)和生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)狀態(tài)，本研究的技術(shù)實施方案如圖2所示。方案主要由流水線、RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、在制品和工位幾個部分組成，在制品在流水線上移動，到達工位后由工人取下進行零配件組裝，完成后再放回流水線，直到完成所有工序，RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括一個帶有雙天線的RFID讀寫器，每個在制品都和一個RFID標簽進行綁定。
該技術(shù)的基本原理是：當綁定有RFID標簽的在制品以先后順序經(jīng)過天線1和天線2時，將觸發(fā)2次RFID標簽讀寫事件，通過對事件產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄與處理，來判斷在制品的完成情況及各個工位的運轉(zhuǎn)情況。
以讀寫器代號和工位代號為關(guān)鍵字的RFID標簽讀寫事件數(shù)據(jù)表如表1所示。
另外，生產(chǎn)線和工位之間構(gòu)成一個以生產(chǎn)線代號為關(guān)鍵字關(guān)系表，令生產(chǎn)線代碼為Line_code，那么它們的關(guān)系為：
(Line_codei，WPoint_codei1，WPoint_codei2，…WPoint_codein)。
1.1.2 技術(shù)實現(xiàn)
1)生產(chǎn)線監(jiān)測。生產(chǎn)線監(jiān)測是通過對工位的監(jiān)測，判斷整條流水線是否運轉(zhuǎn)正常。當在制品在工位逗留時間過長，或工位出現(xiàn)在制品堆積時，可判斷為工位異常。令在制品在工位允許的最大逗留時間為Tmaxi，工位允許堆積的在制品最大數(shù)量為Nmaxi，則判斷工位異常的公式如下：
如果TImej-TImei》Tmaxi，則在制品逗留超時，式中TImej，Timei為讀寫器天線2和天線1的2次讀寫事件發(fā)生的時刻。
當在制品經(jīng)過天線1，而沒有經(jīng)過天線2時，公式變?yōu)椋篢imecorrent-Timei》Tmaxi。
對某個工位堆積在制品數(shù)量的判斷，依賴于查找表1所構(gòu)成的工位操作歷史表，其查找過程如下：
步驟1 通過流水號Line_code找到工位號Wpoint_code。
步驟2 通過工位號Wpoint_code，查找經(jīng)過天線1而未經(jīng)過天線2的在制品代號Product code。
步驟3 累積在制品數(shù)量并與Nmaxi比較，即可判斷在制品是否超量。
2)在制品監(jiān)測。在制品監(jiān)測是通過實時地獲取在制品上RFID標簽數(shù)據(jù)，以判斷在制品所處的工位及已經(jīng)完成的工序，假設(shè)在制品Product_codei有Ni道工序，則在制品生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)測算法如下：
步驟1 在制品上線時，椴據(jù)在制品的制造要求，確定工序數(shù)量Ni，并確定工位順序，生成一個二進制代瑪，使其從最低位開始順彥代表其經(jīng)過的工位的完成狀態(tài)，完成為1，未完成為0。在在制品上線時，其初始值為0。
步驟2 把該代碼寫入RFID標簽并和在制品綁定。
步驟3 在制品每完成一次工序并離開工位時，修改相應(yīng)位。
步驟4 讀取RFID標簽相應(yīng)位，就可以確定已經(jīng)完成的工序和正在完成的工序。
