1.項目背景
在輪胎生產(chǎn)制造企業(yè)中，輪胎生產(chǎn)信息的正確采集和存儲將對控制輪胎的生產(chǎn)過程、質(zhì)量檢驗和質(zhì)量跟蹤等方面起著重要作用。目前，企業(yè)MES系統(tǒng)依靠手工記錄和條碼掃描的方式進行數(shù)據(jù)采集，由于輪胎生產(chǎn)工序多且復雜，半成品物料就有十幾種工序，依靠手工記錄和傳統(tǒng)人工條碼掃描方式操作繁雜，容易出錯，不利于企業(yè)精細化管理。在輪胎質(zhì)量檢測不合格時，條形碼很難快速地追溯到故障原因，造成資源的浪費。
由此現(xiàn)狀，在輪胎企業(yè)MES系統(tǒng)中，需要尋求一種新的識別技術(shù)來提高信息采集的自動化水平。隨著科技的發(fā)展，RFID作為一種非接觸式自動識別技術(shù)，實現(xiàn)信息的快速流通。故障追溯識別功能，能夠滿足輪胎生產(chǎn)線的實際需求。因此基于輪胎企業(yè)RFID生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）有了很好的應用前景。
深圳市銓順宏科技有限公司作為專.業(yè)的RFID物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與技術(shù)服務提供商，提供專.業(yè)的RIFD設(shè)備和技術(shù)服務支持。銓順宏在基于胎輪企業(yè)RFID生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）應用中有豐富的現(xiàn)場搭建經(jīng)驗，協(xié)助廣大客戶將ThingMagic高品質(zhì)RFID產(chǎn)品更好的應用到輪胎企業(yè)MES系統(tǒng)應用中。
2.RFID系統(tǒng)簡介
基于胎輪企業(yè)RFID生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）主要由RFID標簽(Tag)、讀寫器(Reader/Writer)和應用系統(tǒng)(Application System)三部分組成。RFID生產(chǎn)線管理系統(tǒng)利用射頻信號以無線方式傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)RFID標簽擁有的唯.一識別碼來高效地分辨、追蹤、管理產(chǎn)品，實現(xiàn)查詢、結(jié)賬、存貨控制、統(tǒng)計等功能。
2.1 RFID標簽(Tag)
RFID電子標簽核心主要由帶存儲的芯片組成，存儲包含待識別物體的身份代碼和技術(shù)參數(shù)等信息。電子標簽可以安裝在待識別物體的適當部位。電子標簽與條形碼相比主要優(yōu)勢：
①更大的信息存儲空間，并為以后的信息擴展提供可能。
②產(chǎn)品信息動態(tài)存儲。在整個輪胎生產(chǎn)過程中，這些信息可以自動提示工人物料的信息，提高了生產(chǎn)效率。
③電子標簽經(jīng)過二次封裝，可適應震動，腐蝕，潮濕金屬等惡劣的工業(yè)環(huán)境。
④信息讀寫時標簽不一定要在天線的可視范圍內(nèi)，可以嵌入載體、工裝、托盤中，使用十分方便。
2.2 讀寫器(Reader/Writer)
主要包括超高頻RFID讀寫主機、天線和連接線纜等，RFID天線安裝在待識別物體通過的通道或必須的數(shù)據(jù)采集點上。超高頻RFID讀寫器采集到的信息包括待識別物體身份代碼信息，如產(chǎn)品型號、序號、生產(chǎn)時間以及其他需記錄的信息。在輪胎的生產(chǎn)過程中，主要應用讀寫器非接觸識別和快速讀寫的特點避免人工介入、減少錯誤，實現(xiàn)生產(chǎn)信息采集的自動化。
2.3 應用系統(tǒng)(Application System)
應用系統(tǒng)是RFID生產(chǎn)管理框架中重要的一環(huán)。是用來管理RFID超高頻讀寫器、PC/PLC、服務器等的通信接口。負責實現(xiàn)硬件設(shè)備的信息交互以及與IVIES系統(tǒng)的兼容等問題。
3 基于RFID技術(shù)的MES系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)
3.1 原有輪胎企業(yè)MES系統(tǒng)
目前，在輪胎企業(yè)應用較為成熟的MES系統(tǒng)有“密煉車間管控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”、“半成品和成型數(shù)字管控系統(tǒng)”和“輪胎條碼物流管理系統(tǒng)”，這些iVIES系統(tǒng)都是基于條形碼技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的，已經(jīng)覆蓋了輪胎生產(chǎn)的原材料倉庫、煉膠車間、成型、硫化車間、各質(zhì)檢工序、成品倉庫管理以及輪胎銷售、三包售后等各個業(yè)務環(huán)節(jié)。由于條形碼技術(shù)本身的缺陷，MEs系統(tǒng)在實際輪胎生產(chǎn)過程中常常會出現(xiàn)以下問題：
①在生產(chǎn)過程中，各環(huán)節(jié)信息都有人工輸入，容易出現(xiàn)錯誤，使工作步驟不能正常銜接，影響生產(chǎn)效率。
②出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題時，由于記錄數(shù)據(jù)不完全，導致不能追溯到出現(xiàn)質(zhì)量問題的工序和工位上。
③生產(chǎn)部門對現(xiàn)場信息掌握不全，使輪胎半成品生產(chǎn)物料容易產(chǎn)生大量庫存，影響企業(yè)生產(chǎn)和管理。
④管理人員不能直接了解生產(chǎn)線生產(chǎn)狀況，不能根據(jù)生產(chǎn)的實際情況及時調(diào)整作業(yè)計劃，解決生產(chǎn)中的實際問題。
基于超高頻RFID生產(chǎn)線管理(MES系統(tǒng))，以上問題可以迎刃而解：它能動態(tài)存儲每個工序作業(yè)的內(nèi)容;對生產(chǎn)線實現(xiàn)監(jiān)控管理，使需求計劃更加及時準確;減少時間和資源的浪費;RFID追蹤定位輪胎每道工序的加工信息，提高了生產(chǎn)管理質(zhì)量和效率。
圖1 目前輪胎企業(yè)RFID生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）的示意圖
3.2 RFID生產(chǎn)系統(tǒng)在輪胎工序生產(chǎn)線上的應用設(shè)計
輪胎生產(chǎn)線是個封閉循環(huán)系統(tǒng)，RFID超高頻讀寫器和超高頻RFID工位機進行通信，每個工位PC都由后臺集中控制管理。標簽安裝到輪胎生產(chǎn)物料的各種工裝上，每個RFID工位讀寫器在工裝安裝到機位時進行讀取，識別此工裝物料信息，并在RFID工位機上明確顯示，操作人員可以清楚地識別。
以輪胎生產(chǎn)半成品—威型工序為例，詳細介紹一下基于超高頻RFID技術(shù)的生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）的現(xiàn)場應用設(shè)計。
圖2 基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)線管理（MES系統(tǒng)）框架
目前，輪胎半成品一成型工序應用的工裝分為工字輪、百葉車和推車三大類，以常用的三鼓成型機為例，一條輪胎成型過程中需要13種物料，應用現(xiàn)有的條形碼，需要把每種物料的條行碼進行掃描，操作繁瑣還易出錯，而應用了RFID技術(shù)后，操作人員把物料工裝安在相應工位上后，無需進行額外的操作，系統(tǒng)會自動識別每一種物料的信息。并把正確的物料信息記錄到MES系統(tǒng)中。如果物料安裝錯誤系統(tǒng)會提示錯誤信息，避免了生產(chǎn)浪費。RFID標簽采用防金屬技術(shù)，安裝在工字輪輻上，讀取天線安裝在工位上方附近，對于百葉車等工裝標簽可安在車下方，天線安裝在地下，整個系統(tǒng)布置好后，操作工在進行更換工裝物料時，安裝在附近的天線會自動讀取所換的工裝上的標簽信息，自動記錄到MES系統(tǒng)中。
通過輪胎生產(chǎn)各工序安裝RFID生產(chǎn)線管理系統(tǒng)后，對輪胎生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)可以進行生產(chǎn)質(zhì)量追溯。
圖3 基于RFID技術(shù)各工序物料質(zhì)量追溯工序圖
3.3 基于RFID技術(shù)的MES系統(tǒng)應用操作流程設(shè)計
3.3.1 RFID系統(tǒng)操作流程
①RFID標簽初始化
1）工人在交接班后，在工位機上輸入即將生產(chǎn)的物料類型和所需原料。
2）工人領(lǐng)取原料后，通過帶有標簽的工裝在使用位置自動進行識別存儲。
3）生產(chǎn)時，工人把帶有標簽的工裝，安裝到機位時，系統(tǒng)自動識別工裝信息，并在
4）超高頻RFID工位機上顯示，以便查看核實，完成電子標簽初始化。
5）當工裝物料生產(chǎn)完后，寫入生產(chǎn)信息，物料進行下一流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。
②讀寫電子標簽
1）待加工的工裝物料安裝在成型機工位時，MES系統(tǒng)通過RFID自動讀取并顯示當前物料的信息，以免上錯物料，并把當前物料信息記錄到成型工位機上，進行記錄，完成追溯連接。
2）更換物料時，工人先在工位機上確認當前已用物料，再進行下一物料的識別生產(chǎn)。
3）如果物料弄錯時，系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤警報，工人可以清楚的知道哪種物料出現(xiàn)錯誤，進行及時有效地更正。
③提取電子標簽信息
1）輪胎半成品物料統(tǒng)一放到存放區(qū)，質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)不合格時，從讀寫器中提取己寫入信息，定位追溯到此物料生產(chǎn)工位，查找質(zhì)量原因，做到及時更正。
2）通過對物料存放區(qū)中工裝標簽的識別統(tǒng)計，可以實時地掌握當前物料信息，為后續(xù)安排計劃和生產(chǎn)任務提供了科學依據(jù)。
4 基于RFID技術(shù)的企業(yè)MES系統(tǒng)功能設(shè)計
4.1 系統(tǒng)特點
RFID輪胎企業(yè)IVIES系統(tǒng)具有以下特點：
1）生產(chǎn)計劃和工藝直接下達到工序、設(shè)備(而ERP、MRPII一般只能下達到品種、車間)，直接指導設(shè)備加工、防止跨工序加工，減少工藝錯誤。
2）數(shù)據(jù)采集實時性，可及時進行計劃考核，實時監(jiān)控生產(chǎn)進度。
3）各車間職能科室可以共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)，了解相關(guān)工序的生產(chǎn)進度，便于生產(chǎn)協(xié)調(diào)。準確確認交貨時間，實現(xiàn)批次管理。
4）工藝反饋校正：及時修正工藝錯誤、縮短工藝糾正周期。
5）加工數(shù)據(jù)有效性：減少手工操作、紙張傳遞：便于質(zhì)量追溯。
6）智能看板：完成質(zhì)量信息采集與質(zhì)量分析。
7）擴展物流管理：RFID批次號.條碼.產(chǎn)品。
4.2 系統(tǒng)包括如下功能設(shè)計
4.2.1 總體架構(gòu)和系統(tǒng)模型的建設(shè)
通過對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、工廠設(shè)備、通信路由、軟硬件組合及系統(tǒng)規(guī)模與性能進行深入分析，確立監(jiān)控系統(tǒng)軟件與數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備之間的層次關(guān)系，確定各功能模塊的劃分，模塊之間的接口，完成總體架構(gòu)的建設(shè)。充分考慮系統(tǒng)的可集成性、可配置性、可適應性、可擴展性和可靠性。
4.2.2 軟件平臺的架構(gòu)建設(shè)
基于面向?qū)ο笤O(shè)計技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)、和各種先進的數(shù)據(jù)庫及組態(tài)技術(shù)，建設(shè)適合即時、現(xiàn)場、遠程監(jiān)控的，便于擴容和修改的系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)平臺，充分體現(xiàn)面向輪胎生產(chǎn)特點的系統(tǒng)應用集成，支持實時活動，實現(xiàn)基于現(xiàn)場管理規(guī)則和綜合管理知識的管控結(jié)合。
主要包括軟件系統(tǒng)功能定位、平臺選型和數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)應用、客戶端查詢?yōu)g覽等架構(gòu)組成的建設(shè)。
4.2.3 功能模塊設(shè)計
功能模塊的具體軟件開發(fā)，包括：①生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)管理;②現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集;③④物料信息管理和跟蹤查詢;⑤半成品信息管理和跟蹤查詢;⑥產(chǎn)品生命周期檔案;⑦設(shè)備管理：⑧產(chǎn)量監(jiān)控分析：◎質(zhì)量及績效分析查詢。
4.4 工作流設(shè)計
設(shè)計工作流模型及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流規(guī)劃，支持各種控制和溝通策略，支持生產(chǎn)過程的各種工作流程，實現(xiàn)制造生產(chǎn)和管理過程的自動驅(qū)動、記錄、跟蹤、分析、信息共享等，并容易實現(xiàn)與ERP、PDM等的無縫集成，形成一個信息流的順暢通道。
隨著輪胎企業(yè)信息化的發(fā)展，MES系統(tǒng)的功能不單單在于企業(yè)內(nèi)部，而是基于產(chǎn)品全生命周期管理的信息交互與共享。RFID技術(shù)與MES集成應用改善了業(yè)務流程，使制造過程中的成本和錯誤大大減少，提高了生產(chǎn)率，經(jīng)濟效益更為突出。目前RFID標簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼還未形成統(tǒng)一的全球化標準，區(qū)域性標準已發(fā)布，這樣通過互聯(lián)網(wǎng)RFID不僅僅實現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)的信息交流，而且可實現(xiàn)與企業(yè)其他應用系統(tǒng)的集成，從而使產(chǎn)品信息識別和實時信息共享成為可能。
5.RFID硬件設(shè)備選型
RFID硬件設(shè)備主要是電子標簽和讀寫器，兩者的選型從以下幾個方面考慮：工作的可靠性、較高的性價比、識別的距離、工作的頻率、系統(tǒng)的可擴展性、產(chǎn)品提供及維護的便攜性、是否有成功的應用案例。
基于以上考慮，選擇UHF RFID讀寫器，工作頻段為902"-928 MHz，符合標準EPCGen2，讀寫距離0～15 m，電子標簽選擇EPC Gen2標準的抗金屬RFID標簽。
5.1RFID工位機
銓順宏 ZEUS（FU-M6-IN1 ）是一款 IP67 防護等級的工業(yè)級 超高頻RFID工位機，內(nèi)嵌 ThingMagic 高性能模組，支持 Modbus 協(xié)議， TCP/IP 通訊， IP67 的防護等級。外觀小巧，安裝便捷，適用于各類工業(yè)和商業(yè)環(huán)境。
同時， FU-M6-IN1 RFID工位讀寫器依照 EMC IEC61000-4 標準設(shè)計，滿足工業(yè)級寬電壓輸入模式，電源輸入及信號均采用隔離，隔離電壓為 2KV，寬電壓輸入和工業(yè)級寬溫工作溫度，滿足超長穩(wěn)定工作時間；工業(yè)級串口輸出，滿足高速自動實時數(shù)據(jù)傳輸。
產(chǎn)品特性
1) 集成ThingMagic高性能模組
2) 集成高增益天線
3) 支持紅外觸發(fā)模式
4) 支持485&Modbus等工業(yè)控制總線
5) IP67防護等級
6) 適用于各類工業(yè)化嚴苛應用現(xiàn)場
5.2 超高頻RFID手持機
本系統(tǒng)中，手持設(shè)備主要用來進行貨物移庫和盤點操作，其涉及到的功能比較多，應用范圍廣，這就對設(shè)備中的RFID讀取模塊提出了更高的要求。
銓順宏 W6100 超高頻RFID手持機是一款基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，集 1D 或 2D 條形碼掃描、4G 全網(wǎng)通、GPRS 、 WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一體的便攜式智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備；界面友好，操作簡便，集成 ThingMagic 高性能模組，具備高 效盤點、遠程掃描、精 準讀取等優(yōu)勢；
適應于倉儲物流、珠寶門店、檔案圖書等多場景應用。
產(chǎn)品特點
1）簡約機身設(shè)計、高清大屏顯示 采用簡約機身設(shè)計，打在一塊康寧大猩猩 5.5 寸 IPS 高清顯示屏。1440*720 的品目分辨率，邊角圓弧設(shè)計，兼顧著舒適的握持手感和機器本身的耐摔性。
2）強大快充以及 WiFi 漫游功能 配備 9000mAh 聚合物鋰電池可選，續(xù)航持久，同時支持快速充電功能，單次充電時長更短。以及強大 WiFi 漫游功能，可實現(xiàn) Wifi 熱點無縫切換，保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接體驗。
3）卓-越的 RFID 讀寫功能、多標簽遠距離讀寫 采用全向螺旋天線配合專業(yè)掃描手柄以及盾牌，支持超高頻單標簽和多標簽讀取，距離更遠、效率更快、整機性能更加穩(wěn)定有效識讀距離可高達 20m。
5.3抗金屬RFID標簽
TAG-915-H6019 UHF RFID耐高溫耐酸堿抗金屬RFID標簽,廣泛應用于RFID工業(yè)高溫強酸堿環(huán)境下管理設(shè)備以及RFID資產(chǎn)管理。 產(chǎn)品100%經(jīng)過歐洲進.口標簽一致性測試系統(tǒng)檢測，保障使用過程中的穩(wěn)定性。材質(zhì)通過環(huán)保認證。經(jīng)過國內(nèi)外知名客戶廣泛的使用和驗證。標簽耐強酸堿（除氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過氧化氫及次氯酸鈉之外），耐高溫220度（持續(xù)120分鐘），耐受性好。
產(chǎn)品特點
1）100%經(jīng)過歐洲進口標簽一致性測試系統(tǒng)檢測，保障使用過程中的穩(wěn)定性；
2）產(chǎn)品材質(zhì)通過環(huán)保認證；
3）產(chǎn)品經(jīng)過國內(nèi)外知名客戶廣泛的使用和驗證；
4）標簽耐強酸堿（除氯代聯(lián)苯及氧化性酸、氧化劑、王水、過氧化氫及次氯酸鈉之外），耐高溫220度（持續(xù)120分鐘），耐受性好。
關(guān)于銓順宏
深圳市銓順宏科技作為專.業(yè)的RFID物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與技術(shù)服務提高商，在向各大運營商、集成商提供ThingMagic全系列產(chǎn)品的同時，公司也一直以專.業(yè)的技術(shù)團隊，優(yōu)質(zhì)的服務，優(yōu)惠的價格，為廣大客戶提供世界 —.流的RFID設(shè)備解決方案和高質(zhì)量的售后服務。公司配合各大運營商、集成商已成功的將ThingMagic RFID設(shè)備，運用在倉儲物流、檔案信息化、航空航運、服裝零售、汽車制造、智慧醫(yī)療、資產(chǎn)管理、防偽溯源等多個領(lǐng)域各種應用中。從產(chǎn)品選型，到方案設(shè)計和系統(tǒng)平臺支持，為用戶提供易于操作且穩(wěn)定性高，具差異化、具創(chuàng)新的綜合性技術(shù)服務。
