一、系統(tǒng)背景
在離散生產(chǎn)制造行業(yè)中，相對(duì)目前被廣泛使用的條碼技術(shù)而言，RFID 標(biāo)簽具有本質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)。RFID標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)包括：可無(wú)線遠(yuǎn)距離讀寫，可穿透性讀寫，可在高速移動(dòng)的狀態(tài)下讀寫 、存儲(chǔ)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(jiǎn)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(yíng)方式。目前 ,RFID 技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于離散制造行業(yè)的供應(yīng)鏈管理 、倉(cāng)庫(kù)管理 、物料管理等。目前 RFID 技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用還沒(méi)有比較通用的案例，健永科技根據(jù)生產(chǎn)線的具體應(yīng)用，研究了 RFID 技術(shù)在生產(chǎn)控制中的應(yīng)用 ，生產(chǎn)線可視化管理，生產(chǎn)過(guò)程控制中的應(yīng)用。
二、生產(chǎn)線可視化
生線的可視化是使企業(yè)管理層能夠?qū)崟r(shí)地發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)品和生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)主要由流水線、RFID 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、在制品和工位幾個(gè)部分組成。
在生產(chǎn)品在流水線上移動(dòng)，到達(dá)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,直到完成所有工序 。系統(tǒng)主要包括兩個(gè)固定 RFID 讀寫器。 每個(gè)在生產(chǎn)品都加上 RFID標(biāo)簽。
系統(tǒng)流程：當(dāng)帶有 RFID 標(biāo)簽的在生產(chǎn)品，以先后順序經(jīng)過(guò)讀寫器 1 和讀寫器 2 時(shí)，讀寫器將讀取產(chǎn)品上的標(biāo)簽信息，并將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)上位機(jī)。進(jìn)而判斷在生產(chǎn)品的完成情況及各個(gè)工位的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
三、生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)
1、工位超時(shí) ：
生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)工位的監(jiān)測(cè)，判斷整條流水線是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
在生產(chǎn)品在工位逗留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可判斷為工位異常。假設(shè)在生產(chǎn)品在某工位允許的最長(zhǎng)逗留時(shí)間為Tmaxi，則判斷工位異常的公式如下：
如果 T（讀寫器2）- T（讀寫器1） < Tmaxi，則在生產(chǎn)品逗留時(shí)間不超時(shí)；
如果 T（讀寫器2）- T（讀寫器1） > Tmaxi， 則在生產(chǎn)品逗留時(shí)間超時(shí)；
當(dāng)在生產(chǎn)品經(jīng)過(guò)讀寫器天線 1 ，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)讀寫器天線 2 時(shí) ，說(shuō)明該標(biāo)簽綁定的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間超長(zhǎng)太多。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)提前設(shè)定的時(shí)間，進(jìn)行比較并報(bào)警提示。 式中T（讀寫器2），T（讀寫器1）為讀寫器天線 2 和天線 1 的 2次讀寫同一標(biāo)簽發(fā)生的時(shí)間。
2、工位壓貨：
工位出現(xiàn)在制品堆積時(shí)，為Nmax，對(duì)某個(gè)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(guò)程如下 ：
當(dāng)通過(guò)N(讀寫器2）-N（讀寫器1）<Nmax時(shí)，則該工位沒(méi)有壓貨；
當(dāng)通過(guò) N(讀寫器2）-N（讀寫器1）>Nmax ，則該工位壓貨。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)提前設(shè)定的時(shí)間，進(jìn)行比較并報(bào)警提示。
Nmax為某工位允許堆積的在生產(chǎn)品最大數(shù)量；N(讀寫器2）為經(jīng)過(guò)讀寫器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量；N（讀寫器1）為經(jīng)過(guò)讀寫器2的再生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。
?? 四、在生產(chǎn)品監(jiān)測(cè)
在生產(chǎn)品監(jiān)測(cè)是通過(guò)實(shí)時(shí)地獲取在生產(chǎn)品上 RFID 標(biāo)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)某生產(chǎn)品生產(chǎn)線中有 N（所有）道工序 ，則在生產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方式如下：
1、 在生產(chǎn)品上線時(shí) ，根據(jù)在生產(chǎn)品的制造要求，確定工序數(shù)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。在在制品上線時(shí)，其初始值為 0。
2、 把該代碼寫入 RFID 標(biāo)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(yīng)位代碼。
4 、 讀取 RFID 標(biāo)簽相應(yīng)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。
五、技術(shù)原理
生產(chǎn)過(guò)程控制的目標(biāo)是根據(jù)在生產(chǎn)品信息，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地確定在生產(chǎn)品組裝路線和組裝方式，其基本原理 是：實(shí)時(shí)檢測(cè)到在生產(chǎn)品信息后，根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)定的組裝路線和組裝方式，生成路徑選擇指令和組裝提示。系統(tǒng)主要由 RFID 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、工位控制器 、看板和路徑選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。
在制品的組裝路線既可以是上線之前制定的靜態(tài)路線，也可以是上線后臨時(shí)改變的動(dòng)態(tài)路線。本系統(tǒng)采用“虛擬生產(chǎn)線”的概念，給每一個(gè)在生產(chǎn)品分配一個(gè)虛擬生產(chǎn)線。組裝路線控制算法如下：
步驟 1 ?根據(jù)在生產(chǎn)品的組裝要求，生成虛擬生線。
步驟 2 ?將 RFID 標(biāo)簽中的在生產(chǎn)品代碼和虛擬生產(chǎn)線綁定，然后將標(biāo)簽和在生產(chǎn)品綁定。
步驟 3 ?當(dāng)在生產(chǎn)品進(jìn)行多徑選擇時(shí) ，讀寫器讀取標(biāo)簽中的在生產(chǎn)品代碼，并根據(jù)虛擬生產(chǎn)線中的信息，確定下一個(gè)工位。該算法的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)需要對(duì)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(chǔ)的虛擬生產(chǎn)線和工位關(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(jù)在生產(chǎn)品組裝要求，生成組裝指令表。
步驟 2 ?讀取 RFID 標(biāo)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(dǎo)生產(chǎn)。
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