基于RFID的钣金零件物流模式研究

RFID技术与物联网有着密切的关联，其发展在工业4.0的时代尤为重要。目前，我国RFID下游场景应用逐渐广泛，在零售、金融支付、铁路、公路交通等领域应用逐渐成熟。将RFID技术应用于钣金零件物流模式也在逐渐进行，区别于传统钣金零件物流模式采用的信息标识技术是条码技术，条码技术有很多局限性，如必须接触、一次只能读一个、数据量有限、环境适应性差等限制了效率的提高。而RFID硬件产品性价比高，应用方面表现良好。本文就基于RFID技术的钣金零件物流模式由项目组在公司的应用进行介绍。RFID技术概述RFID，即RadioFrequencyldentification一种全新的射频识别技术，其标签与唯一的二维码绑定进行身份信息的交互，通过RFID感应门发射无线射频信号进行非接触、局部区域覆盖、双向数据通信的互联形式，对电子标签或射频卡进行读写,从而完成读写器与标签之间的数据通信，实现识别目标与数据交换的目的。其基本原理为，在通常情况下，读写器也就是类似感应门通过内部的波频装置向外发送一定频率的电磁波，当RFID电子标签进入读写器发射的电磁场后，其内部则产生微弱电流从而将标识码激活，于是在电流的刺激下将内部的存储信息通过内部天线发送出来，产生的载波信号会原路径返回给读写器的天线使其接收，读写器对接收到的信号进行调码和解码处理，并将处理好的数据通过基站返回给经升压电路后转化为芯片的电源，同时将感应电流所获得的能量通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器中发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回读写器。RFID系统基本组成包括RFID电子标签、读写器、应用软件，是一种利用射频识别技术进行数据采集与传输的自动识别系统。传统钣金零件物流模式的不足传统的钣金零件物流模式，采用的信息标识技术是条码技术，必须人工扫码，还有其他缺点，包括一次只能读一个、数据量有限、环境适应性差等等，导致钣金零件出库入库的操作繁琐以及出库不及时，甚至订单完工仍显示未出库。以下是将传统条码技术与RFID技术运用到钣金零件物流模式中对比，条码技术所体现的不足之处。⑴操作复杂繁琐：总装的生产计划在系统下达后并且进行分解成为本车间所需要的计划，下发给数据员后，需要在定额领料反冲系统进行处理，然后开始打印纸质看板操作，最后数据员在ERP系统上集成入库出库，而RFID读取器可同时辨识读取数个RFID标签。⑵速度限制：传统扫描条码需要逐个进行扫描，所以在大量物品需要识别的情况下，速度较慢，而且可能需要多次扫描才能正确识别。RFID技术可以同时读取多个标签，且速度更快。⑶可读性问题：传统纸质条码在出现划痕或损坏时，可能会影响扫描的可读性，而RFID标签不易受到物理损坏，因此具有更好的耐久性和可读性（图1）。图1纸质条码读取⑷批量管理问题：在大规模物品管理时，需要对每个物品逐个进行扫描，管理效率较低。而RFID技术可以通过读取标签上存储的信息（图2），一次性对多个物品进行批量管理。图2标签读取⑸受限于视线：传统扫描条码需要将扫描仪对准条码进行扫描，而且距离和角度都必须适中，否则无法正确识别。而RFID技术不需要视线，可以通过障碍物进行读取，具有更好的识别性能和稳定性。RFID技术在钣金零件物流模式里的应用RFID标签及读写器的使用读写流程如图3所示。图3RFID标签及读写器流程⑴RFID硬件选择。RFID通道门；RFID标签；RFID水墨显示屏；标签基站；树莓派（读写器）。⑵位置选择。根据分厂现有的生产模式和工序，选择将RFID电子标签贴在工装车左侧。RFID通道门放置在室内出口处。标签基站设置在电控主板区。方案设计设计将先进的RFID识别技术和计算机的仓库管理查询相结合（图4）。初步评估导入看板水墨屏+RFID标签，可起到简化现有工作的目的。其应用将取消现有打印纸票的功能以及人工扫描入库、出库功能，取而代之的是将系统物料信息通过PDA录入到看板水墨屏，同步完成物料入库，减轻作业强度。通过感应工装车RFID再实现物料的自动出库，出库信息亦可同步到RFID水墨显示屏，极大提高出库信息、库存盘点效率和准确性。图4RFID识别技术在车间应用物料入库信息录入要注意的是，按照指导安装字体，完成后即可打开excel文档看到条码相关信息并进行打印。打印后使用PDA正常扫描即可。后续分厂按照此方式每天使用A4纸打印出当天所需入库的物料信息。员工使用PDA扫描此纸张上对应的车间订单条码信息（图5），进行物料标签信息录入工作。图5车间订单条码信息物料出库注意事项⑴提供相应出库接口，RFID通道门传输相关数据到仓库系统（图6），同步在RFID水墨屏显示库存信息，实时显示状态变更，详细掌握相关出库情况。图6RFID通道门⑵根据产线收卡，查看已完成生产的订单，正常情况下物料出库后水墨屏信息自动更正，如仍有未完成出库的数据，则向班长预警，人工排查后手工出库。系统开发设计⑴信息录入。①操作说明：零件标签信息录入界面，下拉框选择需求产线及物料名称，筛选出符合条件的零件订单，在下拉框选择订单号，点击查询按钮，带出物料名称、物料图号、物料编码、总装订单、工作中心、批次数量、产线、班组、HSF、订单数量、日期。②字段说明：需求产线、物料名称、拣选单号（在定额领料与定额反冲系统拣选单综合查询功能中按订单查询总装订单+物料编码获取喷涂对总装的拣选单号）。③其他说明：点击查询按钮带出订单详细信息后，扫描工装车上的RFID条码，点击录入按钮，将需展示的信息通过接口方式传给工艺部指定服务器。⑵扫描入库。①批次号：批次号信息录入时扫描的订单号+流水号0001，如扫描订单条码订单号为K52031891，则批次号显示K520318910001，用户根据实际入库批次修改流水号即可，第一次选择订单号点查询后，批次号自动带出默认订单号+0001，数量自动带出，取值批次数量可修改。②入库位置：入库位置提供下拉框选择，具体逻辑与PDA扫描入库功能相同，信息维护好后，点击入库按钮，入库成功界面显示“批次XXXXXXXXXX入库成功”，入库失败界面显示相应的失败提示信息。③其他说明：入库完成后成品入库标签该批次的状态更新为已完成。⑶扫描出库。①拣选单号在水墨屏上显示，受限于空间的大小，可以把班组显示去掉，班组都是固定的。②通过工艺部RFID系统服务器返回监控到的物料出库信息到计算机服务器，主要信息包含拣选单号+物料批次、目标库位、数量。③订单最后一个批次数量为可编辑。系统业务流程图如图7所示。图7系统业务流程图系统功能基于RFID标签的快速识别和基站信号的接收程度，可定义为一级传输信号和二级传输信号，所谓一级传输信号是零延迟，无阻碍，快速高效的实现物件的物流模式运输；而二级传输信号存在轻微延迟，在高速工作的运输中可能存在无法识别信号的情况，所以根据车间现有的物流速度尽可能保持信号零延迟，无故障。在钣金车间中目前准备在三期使用水墨屏+RFID标签的形式对物件进行出库处理。改善前：办公区提前集中打票—打印工具集，配送员提前集中扫描PDA进行入库；配送员插票到工装车，并且拉料到仓库；接着拉料到待发区，配送员扫描票出库，办公室批量电脑出库。改善后：使用PDA录入1车/次；无需插票操作，通过PDA扫描入库单自动通过基站信号上传至水墨屏系统实时显示；如需出库时则拉动标签经过感应门扫描二维码实现出库自动录入系统。⑴入库管理。在入库管理工作开展的过程中，需要每天打印出当天所需入库的物料信息，然后员工使用PDA扫描此纸张上对应的车间订单条码信息，进行物料标签信息录入工作，将物料信息纳入到仓储入库管理系统中，系统库存信息可同步显示在RFID水墨显示屏上，可以手持查阅实时物料信息。⑵出库管理。出库管理工作主要是总装分厂生产计划人员按照实际的需求情况下达某些指定的物料生成出库单，结合出库优先级向仓库查询出库货物所存储仓位的实际状态。①标签编码：在进入库房之前，为每个待出库的物品安装RFID标签，并将其编码。编码通常包括物品的唯一标识符以及其他相关信息，如物品类型、数量、批次等。②读取标签信息：使用RFID阅读器读取每个物品的标签信息。阅读器通常安装在出库通道上方或者两侧，可以自动读取标签信息。③标签信息验证：将标签信息与库存记录进行比对，验证物品是否真的需要出库。如果物品信息不匹配或库存数量不足，则会禁止出库。④确认出库：如果标签信息验证通过，操作员会确认出库并记录出库时间和数量。系统会自动更新库存记录。⑤物品搬运：物品可以由人工或机械搬运到出库通道，等待发货或其他处理。⑥标签销毁：已出库物品的RFID标签可以被销毁或重复使用，这取决于具体的管理策略。⑶库存盘点管理。库存管理是保障物流仓储工作效率的重要工作环节，为了增强库存盘点工作的实际效率，仓管人员在系统上查阅各物料的出入库情况时，应及时地通过RFID手持阅读器将系统上的数据导出来，方便定期对库存的实际内容进行盘点，并且可实现RFID阅读器对货物的信息、种类、数量等内容进行及时的修改与反馈，若出现产品信息不一致的现象，应该及时的针对系统信息进行调整。RFID技术应用在钣金零件物流模式上的优点从效率来看，该技术能高效完成各种业务操作，改进物流模式，提高效率和价值。全自动化识别出库物料，无需人员干涉，并且可以同时识别多个物品，提高准确性以及效率。另外可视化的水墨屏可将信息真实有效的展示出来，更直观，符合员工查看习