RFID及其應(yīng)用在全球正處于迅速升溫的時期，并被業(yè)界公認為是2l世紀最有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)之一，在制造業(yè)、物流、商業(yè)、航空、海關(guān)、交通、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景，它能為許多行業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，提升技術(shù)水平，降低運營成本，提高經(jīng)濟效益帶來好處。未來幾年內(nèi)，中國內(nèi)地的RFID市場規(guī)模將保持穩(wěn)定增長。保守估計，2010年其市場規(guī)模將達到40．8億元人民幣，硬件、軟件和服務(wù)市場規(guī)模分別達到23．7億、10．5億和6．6億元人民幣。其中，2008年將出現(xiàn)跳躍式發(fā)展，當年市場規(guī)模將達到30．5億元人民幣，硬件、軟件和服務(wù)市場規(guī)模分別達到18．9億，7．4億和4．2億元人民幣。2006年6月9日，我國15個部委聯(lián)合發(fā)布了《中國射頻識別RFID技術(shù)政策白皮書》，標志著我國RFID發(fā)展進入嶄新時代。據(jù)水木清華研究中心預(yù)測，中國RFID標簽需求總量在2010年將達到55億只，2008年奧運會、2010年世博會等大型活動將對RFID產(chǎn)生極大的市場需求。除了在電子門票、安全防偽等方面的應(yīng)用外，2008年北京奧運會的食品也將采用電子標簽進行全程管理。在制造行業(yè)，質(zhì)量控制，批量跟蹤，產(chǎn)品召回，庫存精確和透明化管理，勞動力和物料成本。資產(chǎn)利用率外包制造管理和供應(yīng)商管理等領(lǐng)域，RFID都有較好的應(yīng)用。

 

2離散型制造企業(yè)的行業(yè)特點及信息控制特征

 

2．1 離散型制造業(yè)的行業(yè)特點

 

　　離散型制造企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常被分解成很多加工任務(wù)來完成。每項任務(wù)僅要求企業(yè)的一小部分能力和資源。比如機械加工、電子元器件制造、汽車、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、陶瓷制品、玩具生產(chǎn)等。

其具有以下行業(yè)特點：

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。離散制造企業(yè)的產(chǎn)品由固定個數(shù)零部件組成，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以用樹的概念進行描述，最終產(chǎn)品一定是由固定個數(shù)的零件或部件組成，這些關(guān)系非常明確和固定。

（2）工藝流程。面向訂單的離散制造業(yè)的特點是多品種和小批量，因此，生產(chǎn)設(shè)備的布置不是按產(chǎn)品而是按照工藝進行布置的，例如。按車、磨、刨、銑來安排機床的位置。每個產(chǎn)品的工藝過程都可能不一樣，而且，可以進行同一種加工工藝的機床有多臺。因此，需要對所加工的物料進行調(diào)度，并且中間品需要進行搬運。面向庫存的大批量生產(chǎn)的離散制造業(yè)，比如汽車工業(yè)等，都是按工藝過程布置生產(chǎn)設(shè)備。如圖1所示。

圖1 離散型企業(yè)生產(chǎn)工藝過程

（3）物料存儲。離散工業(yè)企業(yè)的原材料主要是固體，產(chǎn)品也為固體形狀。因此，存儲多為室內(nèi)倉庫或室外露天倉庫。

（4）自動化水平。離散制造業(yè)企業(yè)由于是離散加工，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率很大程度依賴于工人的技術(shù)水平，自動化主要在單元級，例如數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)等，因此，離散制造業(yè)也是一個人員密集型行業(yè)，自動化水平相對較低。

（5）生產(chǎn)計劃管理。典型的離散制造業(yè)企業(yè)由于主要從事單件、小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品的工藝過程經(jīng)常變更，因此，需要進行良好的計劃。離散行業(yè)主要是按訂單組織生產(chǎn)，由于很難預(yù)測訂單在什么時候到來，因此，對采購和生產(chǎn)車間的計劃就需要很好的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，特別需要計算機來參與計劃系統(tǒng)的工作。只要計劃得當，計劃的效益在離散制造業(yè)相當高。

 

2.2離散型制造企業(yè)的信息控制特征

在信息控制上，反映為信息量大、信息的種類多、信息之間的關(guān)系復雜、事務(wù)處理規(guī)則描述困難。因此，其經(jīng)營運作信息模型是各行業(yè)中最復雜、最困難和最具挑戰(zhàn)性的，需要從技術(shù)角度和管理角度結(jié)合起來考慮。主要表現(xiàn)為：

（1）生產(chǎn)計劃：①影響計劃的因素較多，信息形態(tài)復雜；②能力需求混合建立，難預(yù)測。

（2）生產(chǎn)過程控制：①生產(chǎn)任務(wù)多，生產(chǎn)過程控制非常困難；②生產(chǎn)數(shù)據(jù)多，且數(shù)據(jù)的收集、維護和檢索工作量大；③工作流根據(jù)特定產(chǎn)品的不同經(jīng)過不同的加工車間。因每個生產(chǎn)任務(wù)對同一車間能力的需求不同，因此工作流經(jīng)常出現(xiàn)不平衡；④因產(chǎn)品的種類變化較多，非標準產(chǎn)品多，設(shè)備和工人必須有足夠靈活的適應(yīng)能力；⑤通常情況下，一個產(chǎn)品的加工周期較長，每項工作在工作中心前的排隊時間很長，引起加工時間的延遲和在制品庫存的增加。

3 RFID在離散型制造企業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3．1 傳統(tǒng)離散型制造企業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的瓶頸

從目前的現(xiàn)狀來看，以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)力求滿足企業(yè)上層經(jīng)營管理的需求，而以PCS為代表的過程控制技術(shù)則用來實現(xiàn)現(xiàn)場有效的控制，然而，盡管這兩類系統(tǒng)的推廣取得了一定效果，但卻忽略了兩者之間的有效配合，導致企業(yè)上層經(jīng)營管理缺乏有效的實時信息支持、下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調(diào)度與協(xié)調(diào)。這就產(chǎn)生了信息孤島與斷層的現(xiàn)象。在離散型企業(yè)中，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES在經(jīng)營計劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補了兩者之間的空隙，事實上，MES在三層的企業(yè)架構(gòu)中占據(jù)著重要的位置，主要表現(xiàn)在：

（1）MES可以對來自ERP軟件的生產(chǎn)管理信息進行細化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；

（2）MES可以采集生產(chǎn)過程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以實時監(jiān)控生產(chǎn)過程狀態(tài)，再經(jīng)過分析、計算與處理，并將生產(chǎn)狀況及時反饋給計劃層。

問題是：采用什么技術(shù)和方法適合建造這種橋梁？對于與ERP相連接的MES而言，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要完成設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，通訊接口（協(xié)議）設(shè)置，采集參數(shù)的定義，數(shù)據(jù)的采集，以及把采集到的數(shù)據(jù)以一定格式存儲到數(shù)據(jù)庫中；并能被ERP進行識別和處理。而這些所謂的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要依靠諸如條碼技術(shù)、RFID技術(shù)和其他模數(shù)，數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。

3．2 RFID的應(yīng)用優(yōu)勢

由于離散型企業(yè)的生產(chǎn)線的產(chǎn)品品種多樣，工藝流程復雜，所以也就決定了企業(yè)對于生產(chǎn)線上的物流、人員流動的狀況難以進行有效的連續(xù)監(jiān)控，也就難以取得相應(yīng)的信息。隨著生產(chǎn)成本的下降和性能的不斷增強，RFID作為一種識別技術(shù)已經(jīng)開始被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)線上作為產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)控手段。我國已經(jīng)把“RFID技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線的應(yīng)用”列為863計劃先進制造技術(shù)領(lǐng)域2006年度重大項目“射頻識別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用”的課題之一?？傮w而言，目前RFID技術(shù)的應(yīng)用研究正從供應(yīng)鏈進入制造過程的核心。同其他的自動識別技術(shù)（比如，條型碼等）相比，RFID技術(shù)的優(yōu)勢在于，它可以更快更準確地發(fā)現(xiàn)、跟蹤、監(jiān)控或清點物品。RFID標簽幾乎可以貼在任何的實物上，如：物品（行李，服裝，電視機，電腦，寵物等）；貨箱或托盤；運輸工具（比如貨車）；公司職員等等。利用RFID射頻卡所具有的寫功能，可以將產(chǎn)品標記、加工程度、質(zhì)量數(shù)據(jù)以及技術(shù)要求等記錄到射頻標簽中，還可以對其進行必要的修改。這樣就可以在不同的崗位上建立起數(shù)據(jù)流，相應(yīng)減輕控制系統(tǒng)的負擔。另一方面，運用RFID技術(shù)可以相應(yīng)地減少人工的介入，優(yōu)化產(chǎn)品線的配置，為企業(yè)的信息集成和決策提供強有力的支持。

目前現(xiàn)有RFID的應(yīng)用架構(gòu)采取的策略是，在工廠車間環(huán)節(jié)逐步采用RFID技術(shù)，IT支持商從中獲取信息并傳遞到現(xiàn)有的、已驗證和工業(yè)力日強的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，與配置RFID功能的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。國內(nèi)已有企業(yè)在應(yīng)用RFID技術(shù)方面做了有益的嘗試，如青島海爾公司的冰箱生產(chǎn)線使用了工業(yè)級

讀寫器進行產(chǎn)品信息采集，天津豐田汽車公司皇冠車生產(chǎn)線中也使用了RFID讀寫器產(chǎn)品進行管理。

3．3 RFID在生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)應(yīng)用RFID技術(shù)，可以完成自動化生產(chǎn)線運作，實現(xiàn)在整個生產(chǎn)線上對原材料、零部件、半成品和產(chǎn)成品的識別與跟蹤，減少人工識別成本和出錯率，提高效率和效益。特別是在采用JIT（Just-in—Time）準時制生產(chǎn)方式的流水線上，原材料與零部件必須準時送達到工位上。采用了RFID技術(shù)之后，就能通過識別電子標簽來快速從品類繁多的庫存中準確地找出工位所需的原材料和零部件。RFID技術(shù)還能幫助管理人員及時根據(jù)生產(chǎn)進度發(fā)出補貨信息，實現(xiàn)流水線均衡、穩(wěn)步生產(chǎn)，同時也加強了對質(zhì)量的控制與追蹤。

在衛(wèi)浴生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線上，都可以采用RFID技術(shù)來監(jiān)控生產(chǎn)過程。比如通過材料小車，工裝托板支架在所有產(chǎn)品完工入庫工序時，利用叉車，生產(chǎn)流水線，包裝臺／產(chǎn)品運輸線等位置進行數(shù)據(jù)采集。這樣的一種方式可以實現(xiàn)在閉環(huán)條件下的重復使用。但是不同設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題，大量而復雜的RFID數(shù)據(jù)如何處理和利用．如何將RFID系統(tǒng)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)之間無縫集成等等都是急待解決的。解決這些問題的方法就是要構(gòu)建并部署一套RFID中間件。通過中間件提供的接口，將RFID系統(tǒng)與已有的后端系統(tǒng)相連是解決目前如何將RFID技術(shù)融合到現(xiàn)有系統(tǒng)中的最佳方法。中間件能解決現(xiàn)有標準不統(tǒng)一帶來的問題，利用中間件，可將前端讀寫器收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿足后端設(shè)備要求的數(shù)據(jù)格式，這樣就能為用戶帶來很大的靈活性。很多RFID中間件系統(tǒng)都帶有掛鉤技術(shù)，用來連接操作監(jiān)視器，用戶可以對所使用的標簽進行實時監(jiān)控。同時，中間件也具有連接讀寫器和數(shù)據(jù)庫的能力。

4衛(wèi)浴行業(yè)應(yīng)用實例

4．1企業(yè)簡介

坐落于廣州市海珠區(qū)的××公司1996年在廣州成立，經(jīng)過11年的高速發(fā)展，公司從成立初期的100多名員工發(fā)展到目前擁有員工2 500人，生產(chǎn)場地超過18萬平方米的集生產(chǎn)、銷售于一體的超大型現(xiàn)代化企業(yè)。擁有電子、五金模具與沖壓、塑料模具、注塑、機械加工、按摩浴缸、蒸氣房生產(chǎn)等十大生產(chǎn)部門。該公司現(xiàn)擁有四問工廠，引進意大利先進的生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，在產(chǎn)品總裝線實現(xiàn)RFID配置和產(chǎn)品總裝信息控制。系統(tǒng)控制過程：激活可重用RFID電子看板標簽（產(chǎn)品制造過程附屬資料）一生產(chǎn)現(xiàn)場實時信息采集（電子探頭）一控制信息反饋（LED顯示屏、訊響器）一產(chǎn)生對外標簽確認入庫一回收并休眠標簽。該系統(tǒng)管理功能包括生產(chǎn)定單完成情況分析；日生產(chǎn)計劃進度分析；在線物料配送管理；日成本分析等。

4．2系統(tǒng)特點

（1）RFID技術(shù)在衛(wèi)浴生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用實現(xiàn)衛(wèi)浴器具生產(chǎn)、存儲過程中的全程跟蹤。

（2）RFID技術(shù)在衛(wèi)浴生產(chǎn)控制過程中應(yīng)用，做到實時、高效、準確的獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并可以實時的統(tǒng)計分析產(chǎn)品的狀況信息。

（3）應(yīng)用RFID技術(shù)，可實時監(jiān)測生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)質(zhì)量以及產(chǎn)品現(xiàn)在所在的具體位置。

4．3應(yīng)用效益分析

應(yīng)用本系統(tǒng)后，可以使××公司降低采購成本5％，直接勞動生產(chǎn)率提高5％，間接勞動成本減少20％，降低庫存20％，降低生產(chǎn)成本5％，預(yù)計每年可直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益1 000萬元以上。

　　表1 ××公司預(yù)計經(jīng)濟效益

 

5結(jié)論

離散型制造企業(yè)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)的特點表明，利用RFID技術(shù)將從根本上提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物品流動監(jiān)控和動態(tài)協(xié)調(diào)的管理水平。RFID技術(shù)系統(tǒng)適合大部分離散型生產(chǎn)企業(yè)（如衛(wèi)浴行業(yè)）的生產(chǎn)過程控制應(yīng)用，既可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，又能減少企業(yè)生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的競爭能力，有較高的實用價值，具有非常良好的市場前景。