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基于RFID技术的轮胎企业MES系统应用

发布时间:2017-05-02 作者:陈海军 孙培峰  来源:万方数据
关键字:RFID MES系统 
轮胎企业MES系统中生产数据信息的采集主要依靠手工扫描和人工录入的方式,存在自动化低、误差率高的缺点,针对此现状,首次在轮胎企业MES系统中应用基于RFID无线识别技术来进行生产数据采集。该系统利用RFID技术管理轮胎生产过程的各道生产工序,通过使用RFID标签,自动记录管理和控制轮胎生产过程中的数据信息,对每条轮胎在生产过程中进行质量追踪,实现了企业内部从手动物流向自动化物流的转变,提高了轮胎企业MES系统自动化的程度。
    1 引言
  
    在轮胎生产制造企业中,轮胎生产信息的正确采集和存储将对控制轮胎的生产过程、质量检验和质量跟踪等方面起着重要作用。目前,企业MES系统依靠手工记录和条码扫描的方式进行数据采集,由于轮胎生产工序多且复杂,半成品物料就有十几种工序,依靠手工记录和传统人工条码扫描方式操作繁杂,容易出错,不利于企业精细化管理。在轮胎质量检测不合格时,条形码很难快速地追溯到故障原因,造成资源的浪费。
  
    由此现状,在轮胎企业MES系统中,需要寻求一种新的识别技术来提高信息采集的自动化水平。随着科技的发展,RFID作为一种非接触式自动识别技术,实现信息的快速流通。故障追溯识别功能,能够满足轮胎生产线的实际需求。因此RFID技术在轮胎企业MES系统中有很好的应用前景。
  
    2 RFID系统简介
  
    RFID系统主要由RFID标签(Tag)、读写器(Reader/Writer)和应用系统(Application System)三部分组成。RFID系统利用射频信号以无线方式传输数据,根据RFID标签拥有的唯一识别码来高效地分辨、追踪、管理产品,实现查询、结账、存货控制、统计等功能。
  
    2.1 RFID标签(Tag)
  
    电子标签核心主要由带存储的芯片组成,存储包含待识别物体的身份代码和技术参数等信息。电子标签可以安装在待识别物体的适当部位。电子标签与条形码相比主要优势:
  
    ①更大的信息存储空间,并为以后的信息扩展提供可能。②产品信息动态存储。在整个轮胎生产过程中,这些信息可以自动提示工人物料的信息,提高了生产效率。③电子标签经过二次封装,可适应震动,腐蚀,潮湿金属等恶劣的工业环境。④信息读写时标签不一定要在天线的可视范围内,可以嵌入载体、工装、托盘中,使用十分方便。
  
    2.2 读写器(Reader/Writer)
  
    主要包括读写主机、天线和连接线缆等,天线安装在待识别物体通过的通道或必须的数据采集点上。读写器采集到的信息包括待识别物体身份代码信息,如产品型号、序号、生产时间以及其他需记录的信息。在轮胎的生产过程中,主要应用读写器非接触识别和快速读写的特点避免人工介入、减少错误,实现生产信息采集的自动化。
  
    2.3 应用系统(Application System)
  
    应用系统是RFID系统框架中重要的一环。是用来管理读写器、PC/PLC、服务器等的通信接口。负责实现硬件设备的信息交互以及与IVIES系统的兼容等问题。
  
    3 基于RFID技术的MES系统设计开发
  
    3.1 原有轮胎企业MES系统
  
    目前,在轮胎企业应用较为成熟的MES系统有“密炼车间管控网络系统”、“半成品和成型数字管控系统”和“轮胎条码物流管理系统”,这些iVIES系统都是基于条形码技术实现数据采集的,已经覆盖了轮胎生产的原材料仓库、炼胶车间、成型、硫化车间、各质检工序、成品仓库管理以及轮胎销售、三包售后等各个业务环节。由于条形码技术本身的缺陷,MEs系统在实际轮胎生产过程中常常会出现以下问题:
  
    ①在生产过程中,各环节信息都有人工输入,容易出现错误,使工作步骤不能正常衔接,影响生产效率。
  
    ②出现产品质量问题时,由于记录数据不完全,导致不能追溯到出现质量问题的工序和工位上。
  
    ③生产部门对现场信息掌握不全,使轮胎半成品生产物料容易产生大量库存,影响企业生产和管理。
  
    ④管理人员不能直接了解生产线生产状况,不能根据生产的实际情况及时调整作业计划,解决生产中的实际问题。
  
    应用RFID技术后,以上问题可以迎刃而解:它能动态存储每个工序作业的内容;对生产线实现监控管理,使需求计划更加及时准确;减少时间和资源的浪费;可追踪定位轮胎每道工序的加工信息,提高了生产质量和效率。
   目前轮胎企业MES系统的示意图
 
    图1 目前轮胎企业MES系统的示意图
  
    3.2 RFID系统在轮胎工序生产线上的应用设计
  
    轮胎生产线是个封闭循环系统,读写器和工位机进行通信,每个工位PC都由后台集中控制管理。标签安装到轮胎生产物料的各种工装上,每个工位的读写器在工装安装到机位时进行读取,识别此工装物料信息,并在工位机上明确显示,操作人员可以清楚地识别。
  
    以轮胎生产半成品—威型工序为例,详细介绍一下基于RFID技术的MES系统的现场应用设计。
 
基于RFID技术的MES系统框架
 
    图2 基于RFID技术的MES系统框架
  
    目前,轮胎半成品一成型工序应用的工装分为工字轮、百叶车和推车三大类,以常用的三鼓成型机为例,一条轮胎成型过程中需要13种物料,应用现有的条形码,需要把每种物料的条行码进行扫描,操作繁琐还易出错,而应用了RFID技术后,操作人员把物料工装安在相应工位上后,无需进行额外的操作,系统会自动识别每一种物料的信息。并把正确的物料信息记录到MES系统中。如果物料安装错误系统会提示错误信息,避免了生产浪费。RFID标签采用防金属技术,安装在工字轮辐上,读取天线安装在工位上方附近,对于百叶车等工装标签可安在车下方,天线安装在地下,整个系统布置好后,操作工在进行更换工装物料时,安装在附近的天线会自动读取所换的工装上的标签信息,自动记录到MES系统中。

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