[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】基于RFID的制造业与库存革命-中文翻译

青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书1 附件 2：专业英语译文 基于 RFID 的制造业与库存革命 HAMIDULLH Khan Niazi, SUN Hou-fang, RIAZ Ahmed, SHAHID Ikramullah Butt 中国北京，北京理工大学机械与车辆工程学院，邮编 100081 摘要 ： 射 频识别 （ RFID） 是一种非接触式自 动识别 与数据采集技 术 。 这 篇文章研究了射 频识别 技 术 在制造自 动 化和 质 量控制等新 领 域的 应 用 。 本文包括五个部分 ： 第一部分是 该 技 术 的背景和 简 介 ； 第二部分 则讨论 了射 频识别 技 术 在制造自 动 化和 质 量控制 领 域的一般 应 用 ； 第三部分介 绍 了它在 仓库 管理系 统领 域的 应 用 ； 第四部分是 对这项 技 术 在中国在制造 业 和 仓储 方面本地化 应 用的 审视和分析 ； 文章的最后一部分通 过 在 RFID 这 些 领 域里 应 用的建 议综 合 评 述了射 频识别 技 术 。 关 键词 ： 射 频识别 ； 电 子 产 品代 码 ； 制造自 动 化 ； 仓储 ； 自 动识别 与数据采集 分 类 号 ： TH 166 文档代 码 ： A 文章 编 号 ： 1003-4951（ 2005） 0046-06 1.介绍 射频识别技术是一种自动识别与数据采集技术，这种技术使用无线电波来收集读取器与要被识别的标签之间的信号，并对它们进行归类和跟踪。射频识别技术快速可靠，而且对读取器和标签之间是否相互可见或者接触没有要求。这种标签的其他优点是它能够工作在恶劣的环境条件下，比如雪、雾、冰、油漆、灰尘，以及高达 250的高温。 从历史上说，射频识别技术第一次被应用是在第二次世界大战时期的英国，它被用来识别敌我飞行器。就是在目前，商业和私人的航空交通管制也是以这个系统为基础的。在（二十世纪）六十年代末七十年代初，在保障使用核武库安全方面的需要进一步促进了射频识别技术的发展，以用来标记设备和人员。在 1977 年左右，为了这些应用已经在政府的实验室里得到发展的这项技术，被转向了公共部门。从那时起，在各种各样的部门里开发出了很多新的应青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书2 用领域。这项技术获得最大的发展是在 1999 年当在麻省理工学院和剑桥建立起自动识别中心的时候，该中心在 2001 年开始现场测试。自动识别中心自我设定的任务是“集合所有的模块组建一个物联网。”它完成了任务并把它的技术转到了 EPCglobal。 射频识别的最简单的形式是在一个附着在硅片上的集成电路中安装一个小而灵活的收发天线，形成一个标签。这个集成电路为记录和存储信息提供数据存储空间。标签可以容纳某个项目的许多类型的特性数据，例如它的序列号，配置说明，什么时间通过一个特定的区域，甚至是温度和传感器提供的其他数据。读取器向标签（主动或被动）发出一个信号。标签吸收了一些来自读取器信号的射频能量然后将这些射频能量作为反馈信号反映出来，这些信号包含来自于标签的存储器的信息，而存储器则取决于标签的类型。这些标签可以根据响应能力分为被动型和主动型两类，也可以根据它们的功能分为只读存储（ RO），一写多读存储（ WORM）和电擦写可编程只读存储（ EEPROM）。只读存储标签是最便宜的一种，它是由制造者和用户编程的。而电擦写只读存储标签可以有效地应用在制造业中，在这里特性信息可以在规定的位置显示和更新。读写卡是最贵的一种，允许用户读取并可以写入它们的存储目录。被动式标签价格便宜而且没有内部供电电源，它们从读取器产生的能量中获取动力。被动式标签比主动式的更小更轻，并且几乎有无限的寿命。相比主动式标签来说它们的一些缺点有读取距离短、存储容量小、在电磁噪音环境中表现不佳。被动式的应答器（标签）也要求更高功率的读取器。主动式标签，比被动式标签更贵，而且通常比被动式标签更大，有内部供电电源。它们减少了对读取器的能量要求但是寿命是有限的。主动式标签比被动式应答器拥有更大的通信范围和更好地抗噪能力。主动式标签在无线电频率较高是也能达到较高的数据传输效率。 射频识别网络包括六个基本组成部分（图 1）：电子产品代码（ EPC）、射频识别标签、射频识别读取器、目标名称服务器、物理标记语言（ PML）和中青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书3 央信息系统。电子产品代码存储在一个射频识别标签中。电子产品代码是一种用以识别 RFID 网络中的某个条目的特殊号码。电子产品代码现在仅仅由 64 个二进制数或者 96 个字节来表示，作为从联网的数据库中检索目标附加信息的钥匙，就像我们现在使用网址定位的方法一样，网址是指向下一层互联网信息页面的指针。这样就减少了标签对存储器容量的要求，从而降低它们的生产成本。一旦从标签中获得电子产品代码，它就会与动态信息联系起来，比如这个条目是在哪里产生的或者它的生产日期。然后读取其发送这些信息到计算机中央信息系统。中央信息系统在对读取的信息进行过滤之后，把数据传给一台计算机或者本地应用系统，即目标识别服务器获取该产品的信息。公司应用服务器也是与中央处理系统紧密联系的。目标识别服务器告诉计算机系统把从网络中的 PML 中获得的与该条目有关的信息放置在哪里，这些信息携带有电子产品代码，例如生产日期、批号、配料、或者其他的信息比如下一步要求怎么做。 与基于条形码的标记系统不同，一个射频识别系统能够读取多种标签上的信息，而不需要要求光学接触和特定的方向。这意味着射频识别系统可以在很大程度上实现自动化，大大减少对人工手动扫描的需要。另外，射频识别标签可以比条形码中的通用产品代码容纳多得多的信息。 这篇文章探讨了射频识别技术在当今制造环境中的应用，以解决在制品测定、高速机床的安全隐患、生产工艺和质量控制中的问题。这篇文章也讨论了图 1 射频识别技术的组成模块青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书4 射频识别在使用被动式标签的仓储管理系统方面的应用。 2.工业制造中的射频识别 RFID 技术可以广泛的应用在制造和生产领域中。产品追踪、在制品现场测定、质量控制检查以及避免安全隐患时 RFID 在制造部门的几个应用。现代的转速可以达到 20000 转每秒的数控机床仅仅因为在刀具安装或者刀具选择过程中想刀具库中装入错误的刀具就能引起严重的事故。安装在刀具锥柄或者备用螺栓上的 RFID 标签不仅可以减少设置时间，也能避免因为刀具的选择或设置而引起的重大事故。数控机床默认能够自动提取刀具库中各个位置上刀具的正确顺序，然后刀具的形状和技术参数准确的传送到数控单元的刀具管理系统中。因为不需要人的参与，所以就排除了发生人为错误的可能。因为过快的速度、选择错误的旋转方向、刀具相对工件的位置错误而产生事故的危险也消除了。使用可擦写存储应答器编码的刀具能够大大减少生产和服务流程中的成本。甚至是关于锋利刀具默认的半径、长度方面的最新参数也能在服务过程中被实时更新。 因为过程信息的清楚图像的作用，对集成或者非集成系统生产过程的监控工作可以在企业的中央数据库中实时完成。产品的最新信息能在所有的生产阶段的特定地方都能看到。只是产品可视化控制里最重要的一步。在各个生产位置的 EEPPROM 应答器中不断变化的信息的选择表明在独立的工位之间简历信息流是可能的，这样就减轻了控制系统的压力。这将会提高生产和工艺在制定适时方案使得速度。 2.1 系统安全管理 从中央计算机相目标产品传递产品信息大大地提高了基于网络化的制造系统的安全性。排除软件或者中央计算机崩溃的可能，有时候，归功于基于 RFID的网络化制造系统的作用，在产品和它的实时状态信息之间的联系可以在任何时间任何地点建立。如果有必要，产品可以从生产过程中直接取出而不影响中央信息；如果有必要，产品也可以随后放回生产线，工作继续进行而不会出现青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书5 问题或者错误。 2.2 生产过程监控 在恶劣的环境中的信息采集问题是条形码或者人工输入方式的限制条件之一，但是现在的 RFID 技术解决了这个问题。宝马车的丁格芬工厂（德国南部）应经使用安装在 7 系和 5 系汽车车体引擎罩上的 RFID 应答器取代了条形码，以削减成本，并使生产过程最优化。随着汽车车体移动到不同的生产部门，具有读写功能、通信距离为 4 米的 32KB 容量 EEPROM 应答器与生产过程交流信息。这个工厂已经在装配区安装了 3000 个标签和 70 个读取器。在炉中进行的喷涂过程中，应答器也可以工作的一样好，并且在任何阶段，与某个生产过程有关的信息都可以在数秒内被追踪到。这是生产过程监控中最重要的一步，特别是在恶劣的环境条件下。 2.3 质量控制中的射频识别系统 产品在各种各样的检测条件下不同生产过程中的质量和状况都可以被可写应答器监控到。这些质量检测和实时状态数据能够在每个生产阶段被切实的监控。产品的质量信息是一直可见的，在任何生产阶段，质量问题反向追踪都可以毫不费力的完成。公差控制和精密零件的装配都能使用 RFID 系统在不同的工位完成。独立的公差可以使用一台装备了 RFID 功能的机器人挑选并集中起来。装配环境中独立零件的装配能够以数据的形式记录到应答器中，从而保证快速装配的精度。 3. 仓储管理系统中的 RFID 使用低成本的被动式标签实现一个射频识别标签系统可能看上去很惊人，但却是相当容易做到，只要你对要求和方法有清楚的理解的话。人们正在研究仓储管理系统在货盘和包装箱高度方面的现实要求，用以保证用户、供应链合作伙伴、技术提供者和内部的部门之间成功并且持续的联系。目前全世界退出了仓储系统的很多测试和改良产品。基于射频识别的仓管系统为独立式、分布式网络或者完全网络化的仓管系统中的项目识别和可视化追踪提供了最精确和青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书6 最有效的商业表现。表 1 列出了射频识别技术潜在的受益方面和相对于条形码识别的成本节约程度，分列为短期、中期和长期。从短期上来说，仓管系统和仓储的成本节约分别达到 28%和 55%。从中期和长期来说，在零售和分销中心方面的受益也是值得关注的。仓管系统中的射频识别工作原理跟前面提到的一样。与储存有关的射频识别信息能够被获取并传送给一个公司的存储或供应链条上的使用者。射频识别使得每个条目的位置、状态和所处环境在整个供需链条中都完全可见。它也能提高信息传递的质量和速度，避免错误和不全面的数据。仓储管理系统中提前装运通知、延迟交货以及其他瓶颈方面的现实问题都能够在所有相关的地点实时解决。基于射频识别技术的仓储管理系统将会底稿所有与存储有关的活动的管理水平。然而，射频识别的真正好处，将会由围绕射频识别的流程再造实现。在大多数环境下，射频识别技术能够实现 99.5%到100%的一次通过读取率。更好地是，因为没有运动零件或光学部件，维护不会成为问题。 表 1.材料 ： e Force（ RFID 对 寿命循 环 管理的方法 ） 活动 领域 RFID 的好处 节约成本比例 存储 仓储 自动精确仓储管理 28% 分配 供应 自动过程检查 26% 需求管理 网络中心 自动精确的数据传输 18.5% 通过码头 自动识别中心 自动检查，节省材料人力 18% 收据 自动识别中心 自动检查 9.4% 需求管理 自动识别中心 自动精确数据传输 20.8% 分配 自动识别中心 自动过程检查 5% 存储 自动识别中心 自动精确存储 21.7% 存储成本 所有 减少存储 55% 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书7 资产利用 所有 提高资金利用率 30% 收据 零售 减少纸质工作 2.8% 存储 零售 自动存储管理 16.3% 补给 零售 提高效率 4.5% 损失 零售 减少损失 11% 与 RFID 相连的供应链相比条形码供应链的总成本节约量。 8.1% 优先顺序： 短期 中期 长期 4. 射频识别技术在制造业和仓储业方面的本地化审视 下面谈到的中国的本地化研究，如图 2，图 3 所示，显示出射频识别技术在以较低的成本更快的响应速度使用合适的和可见的供应链服务中国公司时有很大的潜力。今天，在拥有世界上发展最快最有希望的市场的中国，射频识别技术具有光明的前景。射频识别在中国的制造自动化，货仓的货盘、纸箱和包装箱的追踪方面具有巨大的潜在用途。 图 2 对 RFID 技 术 的理解程度 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书8 图 3 使用 问题 以及需要改善的地方 在制造业方面，在制品状态可以通过射频识别而不是工作记录卡和其他传统的记录卡片方式来检查。在制品过程快速更新的和其他的质量信息将会大大节约时间，大大提高企业的生产效率。 射频识别技术在企业资源规划和产品寿命管理上的应用在数据格式和结构上是一致的，这使的射频识别成为在基于网络的环境中的未来技术中最合适的信息采集技术。 EEPROM 标签的读写功能使它最适合在制品相关工作的实质和制造企业中的其他用途。更加便宜的被动式标签可能有效地在仓储应用中追踪货盘、包装箱和和单个的产品。被动式标签获得的能量一般少于 100 W。 由上海复旦大学自动识别中心在 52 家中国公司做的调查显示出了中国采用射频识别技术的方式和潜力。结果显示只有 9%的被调查者对射频识别技术在制造业、后勤、零售等方面有较深的理解，如图 2，图 3。中国急需射频识别技术方面的市场教育和促进。可能会通过车间、研讨会、网站和试点等促进活动来实现。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书9 这项调查显示出了另外的问题，如图 2 所示，即中国的制造和生产控制（ 67%） 、后勤（ 56%）和质量控制（ 36%） 。 在制造、后勤、物流、零售和维护服务领域，你最感到麻烦的和最希望改进的是什么呢？ 注释：多种答案都有可能，因此 %100%. （ 1）高水平的存储，很难从供应链条得到信息。 （ 2）不能获得销售点信息。 （ 3）出仓的频率高。 （ 4）盗窃和损失。 （ 5）生产控制和在制品的检测。 （ 6）质量控制和管理。 （ 7）假冒产品。 现在中国没有射频识别的本地化的适用标准，中国政府正在快速处理一些其他的射频识别标准问题，私营企业家已经在使用了射频识别技术的世界产品出口中获益。 5.总结 射频识别是一种灵活、方便易用并且很适合自动化数据采集工作的技术。它集合了其他识别技术所没有的优点。射频识别技术通过对产品的实时跟踪给制造业、零售业、质量控制和仓管系统带来了革新。这篇文章已经介绍了射频识别技术在制造、生产和质量控制等领域的应用。该产业的调查分析也强化了我们的关于在世界其他地方尤其是中国的新领域方面的探讨。在制造业和仓储领域，短中期的获益是最大的，尽管长期获益只在零售领域。这项技术很有可能取代现在的条形码技术。射频识别技术依靠自己的速度和精度能够大大节约现存的使用条形码技术的劳动密集型产业的成本。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书10 References 1 Eagle Jim. 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