RFID及其應(yīng)用在全球正處于迅速升溫的時(shí)期，并被業(yè)界公認(rèn)為是2l世紀(jì)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理，提升技術(shù)水平，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)好處。未來(lái)幾年內(nèi)，中國(guó)內(nèi)地的RFID市場(chǎng)規(guī)模將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。保守估計(jì)，2010年其市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到40．8億元人民幣，硬件、軟件和服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)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(dāng)年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到30．5億元人民幣，硬件、軟件和服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)到18．9億，7．4億和4．2億元人民幣。2006年6月9日，我國(guó)15個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布了《中國(guó)射頻識(shí)別RFID技術(shù)政策白皮書(shū)》，標(biāo)志著我國(guó)RFID發(fā)展進(jìn)入嶄新時(shí)代。據(jù)水木清華研究中心預(yù)測(cè)，中國(guó)RFID標(biāo)簽需求總量在2010年將達(dá)到55億只，2008年奧運(yùn)會(huì)、2010年世博會(huì)等大型活動(dòng)將對(duì)RFID產(chǎn)生極大的市場(chǎng)需求。除了在電子門(mén)票、安全防偽等方面的應(yīng)用外，2008年北京奧運(yùn)會(huì)的食品也將采用電子標(biāo)簽進(jìn)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(kù)存精確和透明化管理，勞動(dòng)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(diǎn)及信息控制特征

 

2．1 離散型制造業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)

 

　　離散型制造企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程通常被分解成很多加工任務(wù)來(lái)完成。每項(xiàng)任務(wù)僅要求企業(yè)的一小部分能力和資源。比如機(jī)械加工、電子元器件制造、汽車(chē)、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(diǎn)：

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。離散制造企業(yè)的產(chǎn)品由固定個(gè)數(shù)零部件組成，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以用樹(shù)的概念進(jìn)行描述，最終產(chǎn)品一定是由固定個(gè)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(diǎn)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(jìn)行布置的，例如。按車(chē)、磨、刨、銑來(lái)安排機(jī)床的位置。每個(gè)產(chǎn)品的工藝過(guò)程都可能不一樣，而且，可以進(jìn)行同一種加工工藝的機(jī)床有多臺(tái)。因此，需要對(duì)所加工的物料進(jìn)行調(diào)度，并且中間品需要進(jìn)行搬運(yùn)。面向庫(kù)存的大批量生產(chǎn)的離散制造業(yè)，比如汽車(chē)工業(yè)等，都是按工藝過(guò)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(guò)程

（3）物料存儲(chǔ)。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(chǔ)多為室內(nèi)倉(cāng)庫(kù)或室外露天倉(cāng)庫(kù)。

（4）自動(dòng)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(lài)于工人的技術(shù)水平，自動(dòng)化主要在單元級(jí)，例如數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等，因此，離散制造業(yè)也是一個(gè)人員密集型行業(yè)，自動(dòng)化水平相對(duì)較低。

（5）生產(chǎn)計(jì)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(guò)程經(jīng)常變更，因此，需要進(jìn)行良好的計(jì)劃。離散行業(yè)主要是按訂單組織生產(chǎn)，由于很難預(yù)測(cè)訂單在什么時(shí)候到來(lái)，因此，對(duì)采購(gòu)和生產(chǎn)車(chē)間的計(jì)劃就需要很好的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，特別需要計(jì)算機(jī)來(lái)參與計(jì)劃系統(tǒng)的工作。只要計(jì)劃得當(dāng)，計(jì)劃的效益在離散制造業(yè)相當(dāng)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(lèi)多、信息之間的關(guān)系復(fù)雜、事務(wù)處理規(guī)則描述困難。因此，其經(jīng)營(yíng)運(yùn)作信息模型是各行業(yè)中最復(fù)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(lái)考慮。主要表現(xiàn)為：

（1）生產(chǎn)計(jì)劃：①影響計(jì)劃的因素較多，信息形態(tài)復(fù)雜；②能力需求混合建立，難預(yù)測(cè)。

（2）生產(chǎn)過(guò)程控制：①生產(chǎn)任務(wù)多，生產(chǎn)過(guò)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(hù)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(guò)不同的加工車(chē)間。因每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)對(duì)同一車(chē)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(lèi)變化較多，非標(biāo)準(zhǔn)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(gè)產(chǎn)品的加工周期較長(zhǎng)，每項(xiàng)工作在工作中心前的排隊(duì)時(shí)間很長(zhǎng)，引起加工時(shí)間的延遲和在制品庫(kù)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(lái)看，以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)力求滿(mǎn)足企業(yè)上層經(jīng)營(yíng)管理的需求，而以PCS為代表的過(guò)程控制技術(shù)則用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有效的控制，然而，盡管這兩類(lèi)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(dǎo)致企業(yè)上層經(jīng)營(yíng)管理缺乏有效的實(shí)時(shí)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(yíng)計(jì)劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的空隙，事實(shí)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(duì)來(lái)自ERP軟件的生產(chǎn)管理信息進(jìn)行細(xì)化、分解，將來(lái)自計(jì)劃層操作指令傳遞給底層控制層；

（2）MES可以采集生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算與處理，并將生產(chǎn)狀況及時(shí)反饋給計(jì)劃層。

問(wèn)題是：采用什么技術(shù)和方法適合建造這種橋梁？對(duì)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(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；并能被ERP進(jìn)行識(shí)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(shì)

由于離散型企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品品種多樣，工藝流程復(fù)雜，所以也就決定了企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)線(xiàn)上的物流、人員流動(dòng)的狀況難以進(jìn)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(qiáng)，RFID作為一種識(shí)別技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)線(xiàn)上作為產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)控手段。我國(guó)已經(jīng)把“RFID技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的應(yīng)用”列為863計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域2006年度重大項(xiàng)目“射頻識(shí)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(jìn)入制造過(guò)程的核心。同其他的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（比如，條型碼等）相比，RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，它可以更快更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)、跟蹤、監(jiān)控或清點(diǎn)物品。RFID標(biāo)簽幾乎可以貼在任何的實(shí)物上，如：物品（行李，服裝，電視機(jī)，電腦，寵物等）；貨箱或托盤(pán)；運(yùn)輸工具（比如貨車(chē)）；公司職員等等。利用RFID射頻卡所具有的寫(xiě)功能，可以將產(chǎn)品標(biāo)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(biāo)簽中，還可以對(duì)其進(jìn)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(fù)擔(dān)。另一方面，運(yùn)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(xiàn)的配置，為企業(yè)的信息集成和決策提供強(qiáng)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(chē)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(yàn)證和工業(yè)力日強(qiáng)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(guó)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(xiàn)使用了工業(yè)級(jí)

讀寫(xiě)器進(jìn)行產(chǎn)品信息采集，天津豐田汽車(chē)公司皇冠車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)中也使用了RFID讀寫(xiě)器產(chǎn)品進(jìn)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)原材料、零部件、半成品和產(chǎn)成品的識(shí)別與跟蹤，減少人工識(shí)別成本和出錯(cuò)率，提高效率和效益。特別是在采用JIT（Just-in—Time）準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式的流水線(xiàn)上，原材料與零部件必須準(zhǔn)時(shí)送達(dá)到工位上。采用了RFID技術(shù)之后，就能通過(guò)識(shí)別電子標(biāo)簽來(lái)快速?gòu)钠奉?lèi)繁多的庫(kù)存中準(zhǔn)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(shí)根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度發(fā)出補(bǔ)貨信息，實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)均衡、穩(wěn)步生產(chǎn)，同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)質(zhì)量的控制與追蹤。

在衛(wèi)浴生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上，都可以采用RFID技術(shù)來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。比如通過(guò)材料小車(chē)，工裝托板支架在所有產(chǎn)品完工入庫(kù)工序時(shí)，利用叉車(chē)，生產(chǎn)流水線(xiàn)，包裝臺(tái)／產(chǎn)品運(yùn)輸線(xiàn)等位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這樣的一種方式可以實(shí)現(xiàn)在閉環(huán)條件下的重復(fù)使用。但是不同設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問(wèn)題，大量而復(fù)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(wú)縫集成等等都是急待解決的。解決這些問(wèn)題的方法就是要構(gòu)建并部署一套R(shí)FID中間件。通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一帶來(lái)的問(wèn)題，利用中間件，可將前端讀寫(xiě)器收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)足后端設(shè)備要求的數(shù)據(jù)格式，這樣就能為用戶(hù)帶來(lái)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(lái)連接操作監(jiān)視器，用戶(hù)可以對(duì)所使用的標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，中間件也具有連接讀寫(xiě)器和數(shù)據(jù)庫(kù)的能力。

4衛(wèi)浴行業(yè)應(yīng)用實(shí)例

4．1企業(yè)簡(jiǎn)介

坐落于廣州市海珠區(qū)的××公司1996年在廣州成立，經(jīng)過(guò)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(chǎng)地超過(guò)18萬(wàn)平方米的集生產(chǎn)、銷(xiāo)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(jī)械加工、按摩浴缸、蒸氣房生產(chǎn)等十大生產(chǎn)部門(mén)。該公司現(xiàn)擁有四問(wèn)工廠，引進(jìn)意大利先進(jìn)的生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)設(shè)備，在產(chǎn)品總裝線(xiàn)實(shí)現(xiàn)RFID配置和產(chǎn)品總裝信息控制。系統(tǒng)控制過(guò)程：激活可重用RFID電子看板標(biāo)簽（產(chǎn)品制造過(guò)程附屬資料）一生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)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(duì)外標(biāo)簽確認(rèn)入庫(kù)一回收并休眠標(biāo)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(jì)劃進(jìn)度分析；在線(xiàn)物料配送管理；日成本分析等。

4．2系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）RFID技術(shù)在衛(wèi)浴生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)衛(wèi)浴器具生產(chǎn)、存儲(chǔ)過(guò)程中的全程跟蹤。

（2）RFID技術(shù)在衛(wèi)浴生產(chǎn)控制過(guò)程中應(yīng)用，做到實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的獲得產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并可以實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析產(chǎn)品的狀況信息。

（3）應(yīng)用RFID技術(shù)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)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(gòu)成本5％，直接勞動(dòng)生產(chǎn)率提高5％，間接勞動(dòng)成本減少20％，降低庫(kù)存20％，降低生產(chǎn)成本5％，預(yù)計(jì)每年可直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1 000萬(wàn)元以上。

　　表1 ××公司預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)表明，利用RFID技術(shù)將從根本上提高產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物品流動(dòng)監(jiān)控和動(dòng)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)能力，有較高的實(shí)用價(jià)值，具有非常良好的市場(chǎng)前景。