科启奥-RFID无线射频生产线管理方案

1、 RFID 生产管理解决方案生产管理解决方案 企业业务全面数字化管理的先决条件企业业务全面数字化管理的先决条件 广州科启奥电子科技有限公司 2011 年 1 月 地址：广州市白云区同和白山东路 42 号 3 楼 电话：020 - 目目 录录 1、国内生产型企业现状问题 .- 2 - 2、如何解决.- 3 - 2.1 为什么使用 RFID .- 3 - 3、RFID 实时数据采集系统简介.- 5 - 3.1 设备简介.- 6 - 3.2 我们的优势.- 6 - 3.3 应用和前景.- 7 - 4、系统设计及实现.- 8 - 4.1 系统总体设计目标.- 8 - 4.2 系统总体架构.- 8 -

2、4.3 系统工作原理.- 9 - 4.4 网络结构及应用模式解说.- 10 - 5、无线稳定性保障.- 12 - 5.1 为什么使用无线通讯技术.- 12 - 5.2 为什么说我们的无线通讯是稳定的.- 12 - 5.3 无线设备优势.- 13 - 5.4 无线、有线投资对比.- 14 - 5.5 无线技术指标.- 15 - 6、系统实施设计办法.- 16 - 6.1 生产线 RFID 设备配置方案.- 16 - 6.2 相关设备性能参数.- 18 - RFID 无线实时数据采集终端基本参数 .- 18 - RFID 无线实时数据采集终端设备功能 .- 19 - 控制器基本参数.- 19 -

3、7、设备配置清单 .- 21 - 1、国内生产型企业现状问题、国内生产型企业现状问题 随着经济的全球化发展趋势，传统密集型加工制造业，如服装、电子等行业，单品制 造费用越来越高，加工利润越来越低，为提升企业的整体利润率，优化企业管理流程，通 过信息化改造来提升生产效率成为有效的手段之一。 在传统的制造企业的生产流程中，大部份生产模式以单件流生产模式为主，这种生产 线模式的最大缺点是通常在某些瓶颈工序会积压大量半制成品，如果工序繁复且生产环节 多，这种现象将更加严重。 目前在传统加工企业的管理中普通存在着如下问题： 1)整体生产效率低下，现场管理无从下手； 2)生产过程数据量大，生产线积压严重，

4、不能形成自动化流转和自动化采集数据； 3)需要手工录入大量数据，准确率和工作效率较低，可靠性不能保证； 4)可控性差，对加工进度的掌握不精确，生产现场状态监控能力不足； 5)质量损耗严重，返修率过高，无法进行质量追溯； 6)订单生产进度和车间在制品、完工数据等不清楚，无法准确计算成本； 7)经营数据的分析和统计无法做到准确及时，难以挖掘出有价值的信息以指导未来 生产计划。 这些问题削弱了管理人员对生产周期的预测、控制及应变能力，已越来越难以应付定 单规格多，且交货期短的市场要求。 企业早已意识到这些问题的存在，并想尽办法尝试解决。在我国，当今 70%以上的生 产型企业采用条码识别的办法来解决人

5、工录入数据：即借助于电脑和打印机，将一扎货上 的大菲每道工序用条码的方式打印出来（分为：针式打印机、激光打印机、专业条码打印 机等，每种打印机成本不同）工人在生产的过程中根据自己的生产状况，用剪刀剪掉自己 的工序条码，作为生产凭证，然后统一汇总，由专人将工人的条码菲（工票）扫描到电脑 系统。 但条码识别还是带来一系列问题： A.工人的效率不同，容易引起小组的分工不均匀； B.生产异常、生产线瓶颈问题无法实时发现； C.劳动效率低下，实际工作时间利用率不高； D.条码菲一旦印刷不清晰、有折叠的痕迹等问题时，条码枪便很难识别； E.无法实时追踪，管理层难以根据工作状态进行工作安排，如果工作过程某个

6、工序 出现问题，要排除的话也必须等到下一天； F.菲票统计有时需要专门安排人员队伍专门进行，按 1000 人的工厂计算，三个统计 员工的工资大约￥4500 元，一年￥54000 元，劳动成本开销大； G.每个月产票纸张的消耗、打印机的消耗都是一笔庞大的、看不到的账本。按 1000 人的工厂计算，每个月打印机维护及纸张耗材纸￥8000 元，一年￥96000 元； 2、如何解决、如何解决 实时获得企业业务流程中产生的数据并对这些数据进行挖掘、实时获得企业业务流程中产生的数据并对这些数据进行挖掘、 分析是解决这些问题的关键。分析是解决这些问题的关键。 完成数据的挖掘、分析，可为企业带来： 生产线有效

7、工作时间提高15%，产出提高10%；供应链成本下降30%，库 存下降25%；销售额提升10%。 企业业务流程的各个环节产生海量数据，它包括产品生产、需求管理、客户关系管理、 计划、供给、原材料采购、生产、仓库管理、配送和财务，甚至企业内部每一个角落。如 何实时获得这些数据、把这些数据集中处理并进行分析，将是赢这场数据之战的关键。 我们使用 RFID 电子标签作为信息载体，以无线网络为信息渠道，获取四面八方的数据， 通过无线传输和实时处理，让各种主流管理系统从中发掘出关键信息。对整个企业业务流 程的每个环节进行全程的记录，实现在制品的自动识别和实时管理，从而实现对产品生命 周期的实时跟踪，提高企

8、业生产管理的工作效率和服务水平。 信息化时代已经来临，企业的决策者已经为信息化建设作好准备。未来十年将是企业 信息化发展黄金时期。没有一家企业或组织可以仅凭一己之力，合作才是成功的关键因素， 我们已为此做好准备。 2.1 为什么使用为什么使用RFID 条码技术与 RFID 技术的对比 国内生产制造企业在建立和不断完善质量体系的过程中，迫切要求产品生产线有一套 清晰、完整、便于存取和检索的质量记录。 目前基于条码的生产管理系统，使各种质量分析和控制得以方便地实现。传统的条码 系统有其优点，也有明显的缺点，如易污染、折损、需要停止等待逐个扫描等，批量识读 效率不高，无法满足快速准确的需求。 与传统

9、条形码识别技术相比，RFID 技术有本质上的优势优势： 1)快速感应：条形码一次扫描需要消耗 5 秒时间；RFID 读卡只要 50 毫秒； 2)可重复使用：条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 可以重复地新增、修改、删 除 RFID 标签内储存的数据，方便信息的更新； 3)穿透性和无屏障阅读：在被覆盖的情况下，RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非 金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而 且没有物体阻挡的情况下，才可以识读条形码； 4)抗污染能力和耐久性：传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID 对 水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。同时由于

10、条形码是附于塑料袋或外包 装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID 标签是将数据存在芯片中，因此可以免 受污损； 5)体积小型化、形状多样化：RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了 读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。同时 RFID 标签更可往小型化与多 样形态发展； 6)数据的记忆容量大：一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储 存 2 至 3000 字符， RFID 最大的容量则有数兆 Bytes； 7)安全性：由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内 容不易被伪造及变造。 RFID 技术与传统条形码识别的本质区别本质区别

11、： 1)条码不能实时获取数据信息，无法实时追踪。对于生产线，因无法实时获取生产 信息，平衡生产线、解决生产瓶颈将无法实现；对于企业的仓库，仓库成品无法 实时统计，生产进度将难以掌握；对于物流配送，实时货物追踪更是不可能实现。 这样的一切，无疑增加了企业的管理难度，管理人员无法对企业全盘掌握，容易 造成经济损失。 2)条码一般是纸制，通过条码打印机打印出来。一旦印刷不清晰、有折叠痕迹、甚 至出现破损等问题时，条码枪便很难识别。统计人员经常会为遇到不能识别的条 码菲头痛。 因此，RFID 技术不只是条码技术的简单替换，它在制造业中的应用将改变加工制造企 业的生产经营方式，为众多企业提高了生产过程管

12、理水平，提高了生产效率，使得以前难 以定量考核的管理数据得以方便快捷的获得，从而优化了生产过程管理。 3、RFID实时数据采集系统简介实时数据采集系统简介 为了提高生产过程透明化和企业综合信息化建设，达到提高效率和降低成本的目的， 公司迫切需要一套符合生产线管理的控制管理系统，解决生产现场状态监控能力不足、工 位之间协调能力差、现场操作和配料缺乏有效指导、质量数据录入滞后等问题。 基于 RFID 技术的生产线管理系统成为解决上述问题的有效方案之一，通过采用 RFID 技术，系统能够自动采集生产数据和设备状态数据，为生产管理者提供企业业务流程所有 环节的实时数据，可允许结合各工序设备的工艺特点和

13、相关的工艺、质量指标参数，进行 各生产重要环节的工艺参数和设备运行参数等生产信息的在线监测和分析，帮助企业实现 生产过程中半成品工序、成品工序的计量，仓储的出入库管理的自动化和信息化集成，供 应链的自动实时跟踪，销售及售后服务反馈，让企业领导可实时掌握流程信息，并对企业 业务进行监管理督。 同时通过与企业各种管理系统的结合，及时查询每一个订单的生产情况，使企业的管 理者及采购，物流等部门能够实时监控任何一个订单的生产情况，为生产排期、物料采购、 海关报关及物流运输等环节提供调度依据。 3.1 设备简介设备简介 无线、实时、高速、易开发。我们的无线数据采集终端可适用于糖业、服装、纺织、 鞋帽、汽

14、配、电子、饰品、制药、五金、箱包、玩具等轻工业、制造业流水线、生产现 场及企业仓库的管理，也可应用于其他如学校管理系统、实时课表、考勤、产品防伪防串 货、RFID 识别、业内各种实时数据库系统等所有需要实时获取数据的场合。 无线数据采集终端采用国际标准 IEEE 802.15.4（ZigBee）无线通讯技术结合 RFID 无线 射频识别技术，没有布线烦恼，高速获取原始刷卡数据，简易的数据接入办法，可与各行 业 ERP 及其它定制软件完美融合，帮助企业实时获得人员刷卡信息并对该信息进行分析处 理，使企业对计划能够胸有成竹、决胜千里。 3.2 我们的优势我们的优势 3.3 应用和前景应用和前景 随

15、着世界经济一体化的形成，由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，国外的 技术、资金、产品大量涌入中国，这些老企业面临前所未有的国内外激烈的竞争局面。竞 争要求企业产品更新换代快、产品质量高、价格低、交货及时、服务好。对信息的收集、 交流、反应和决策应对快速将成为企业竞争能力的关键因素。在这信息化迅猛发展的时代， 时不我待，我国服装企业的信息化建设已成为企业的当务之急，刻不容缓。 国内服装、鞋帽、纺织、玩具等轻工业劳动密集型企业，面临： 利润率的持续降低订单交货期缩短 多品种、小批量的趋势 日益明显 原材料成本以及生产成 本增高 原辅材料质量以及工艺 水平和质量标准越来越 高 国外企业对国内生

16、产型 企业的冲击日益明显 生产流程不可控令生产 型企业感到头疼 企业管理困难，某些中 层领导借助信任乘机“过 家家” 缺乏灵活有效的决策分 析平台 国内汽车制造、五金、水泥、珠宝、饰品、重型机械及其它离散型生产企业，面临： 用户订单对产品需求各 异且订单交货期缩短 信息分散、不及时、不 准确、不共享 产品结构复杂、生产周期长、重复作业比率低，较 难采用流水线或专用工装设备生产 边设计、边生产、边修 改 生产组织困难成本难以动态监控产品质量难以控制 科层式的组织机构而不是面向业务流程的扁平化的 组织，一般业务流程不合理，业务流程的管理和控 制不规范，随意性大 如何解决行业问题为企业提高效益？ 工

17、业级无线设计结合 RFID 快速识别技术，为企业业务全面数字化管理提供硬件条件。 针对劳动密集型企业，我们应用 ZigBee 技术，并对其设备密集的特性选用中距离无线通讯 方式，节省建设成本、高速获取数据解决客户实际问题。我们所有硬件设备均可根据行业 特性和合作伙伴对硬件的需求进行定制，针对行业特征和企业要求获取四面八方的数据， 并基于无线传输方式实时处理，让合作伙伴的主流 ERP、DRP、EAM、SCM 管理系统从海量 数据中发掘出关键信息，充分利用资源保障投资。 4、系统设计及实现、系统设计及实现 4.1 系统总体设计目标系统总体设计目标 RFID 生产线管理系统实现生产流水线的每个工序的

18、生产状况以及在生产过程中的数据 操作的准确化和系统化，建立产品生产控制跟踪，实现从原材料到半成品到产品的可监控 可追溯，提升现场管理水平，提高成品一次下线合格率和生产效率，促进生产组织管理精 细化，提高产品制造质量，降低制造资源消耗，提升企业市场竞争力。 针对目前制造企业的现状及存在的问题，实现生产环节的实时管理, 提高企业的生产 效率, 减少库存, 对市场需求做出更快的响应, 加速企业资金的周转，系统需要达到如下设 计目标： 建立统一的物料编码体系，保证从物料到产品的唯一性。建立统一的物料编码体系，保证从物料到产品的唯一性。 系统采用 RFID 编码方式进行数据管理，建立统一规范的物料编码体

19、系，保证从每个单 位物料到产品的唯一性。在生产过程的任何一个环节都能够正确地追踪到物料的来源和去 向。 1） 建立实时的数据采集系统，为生产运营的畅通提供保证； 2） 减少生产数据丢失，保证原始实时数据的准确性，建立完整的数据仓库； 3） 建立生产线实时信息通道，保障生产流水的畅通； 4） 提高信息的透明度，建立质检追溯体系，强化自我监督，互相监督意识； 5） 建立业务跟踪的实时信息，保障成品及时交货； 6） 建立透明化的计件工资体系，实时反映工人实际生产状况； 7） 加强对生产数据的采集和分析，在实现管理精细化的基础上，为决策层提供准确 的依据。 4.2 系统总体架构系统总体架构 RFID

20、实时数据采集系统是企业信息化实现物联网的手段，按企业业务流程的特点，规 划首先把生产过程采用 RFID 刷卡方式完成工序流转和数据采集，解决生产过程控制的问题， 同时基于以往实施 ERP 系统的成功经验，完成从采购、库存、销售到财务核算的整套信息 系统规划，实现销售、采购、库存、生产、财务、质量、成本、设备、工艺、人员管理的 有机整合，实现公司全面信息化和无纸化。 系统总体结构与组成如下图所示： 生产过程化管理是精细化管理的基本要求，RFID 生产线管理系统从生产的最小单位和 粒度记录生产过程信息，通过对生产过程的参与者及产品进行精细化管理，完成生产过程 数字化，从而在生产过程数字化的基础之上

21、进行数据分析、挖掘，获得产能分析，产能趋 势，风险预测，生产质量及效率评估等。 通过过程化管理能够把车间生产过程按照员工、工序、时间、设备等维度的信息统一 管理起来，在此基础上得到非常准确的生产计划，排班计划，进度跟踪，风险预测等，同 时通过详细的生产过程化数据，进行产品质量追溯，在制品工艺过程分析，制定合理的工 时/工价。 4.3 系统工作原理系统工作原理 无线数据采集终端使用的是 ZigBee 工业级无线技术进行通讯，通讯速度为 115.2Kb。 实际设备把数据通过无线方式发送到管理电脑再接收电脑返回的操作指令信息，整个过程 所使用的时间小于 100ms。 无线数据采集终端，屏幕显示 4

22、行，每行可显示 8 个汉字或 16 个英文字符。设备每一 行屏幕显示内容，是完全由用户自定义的。在设备上的所有操作，包括刷卡、按键等，都 被看作为一个事件，每个事件产生一条数据，设备通过无线方式实时传输给电脑，由程序 来判断执行并返回屏幕显示内容。举例要在设备上显示一个菜单，我们在设备 Menu 键按 一下，设备把这个按键事件实时发送到电脑，然后等待接收由电脑返回的屏幕显示内容指 令。因此我们的设备非常自由开发也极其方便快捷，可以在任何的场合进行二次开发使用。 4.4 网络结构及应用模式解说网络结构及应用模式解说 无线网络结构图无线网络结构图 结构图中各个角色说明结构图中各个角色说明 A、PC

23、 机：机： 1 台 PC 机可以连接多台控制器，建议不要超过 16 台，如果电脑配置较低，建议不超 过 8 台； 标准工作模式（被动模式）：标准工作模式（被动模式）： 1.PC 机在开机后，向控制器发送初始化指令（包括控制器的组号，扫描的开始设备 编号和结束设备编号） ； 2.PC 机被动等待各台设备的数据，当某台设备有数据时，控制器主动将某台设备的 数据转发给 PC 机，并等待 PC 机处理（这时的控制器已经处于停止状态，单方面 等待 PC 机的指令） 。 3.PC 机根据设备的状态，确定对当前数据的处理，比如：修改显示屏、发声等操作。 4.PC 机在完成对某台设备的处理后，重新向控制器发送

24、初始化指令，使控制器工作。 （这条很重要，否则控制器在执行完 PC 开机的指令后，还是处于停止状态，相当 于系统停止了工作） 主动工作模式（一般用于主动工作模式（一般用于 PC 机配置设备的各项参数）：机配置设备的各项参数）： 1.PC 机有数据或指令要发送给某台设备，首先向控制器发送停止工作指令； 2.控制器停止工作后，PC 机对某台设备发送指令，比如：修改显示屏、发声等操作。 3.PC 机指令发送完毕后，重新向控制器发送初始化指令，使控制器工作。 （这条很 重要，否则控制器在执行完 PC 开机的指令后，还是处于停止状态，相当于系统停 止了工作） B、H200W 控制器：控制器： 1)1 台

25、控制器可以连接多台无线读卡设备，理论极限可以连接 250 台，实际建议不 要超过 70 台（如果对相应时间要求不高，可以增加） ；同一台控制器链接的无线 读卡设备的组号必须相同； 2)控制器开机后处于停止状态，并且默认为 0 组； 3)控制器接收到 PC 机的开始扫描指令后，自动扫描该组内所有的设备，当某台设备 有数据时，控制器停止扫描，并将数据转发给 PC 机；等待 PC 机的处理。 4)PC 机对设备的所有操作，必须通过控制器转发；建议 PC 机在向设备发送指令时， 先确保控制器已经处于停止扫描状态，如果不能确定，建议发送一条停止扫描指 令给控制 C、无线读卡设备：、无线读卡设备： 1.记

26、录温湿度变化，当收到控制器或 PC 机的指令时，设备发送温湿度数据； 2.设备平时记录刷卡数据，键盘操作等，当收到控制器或 PC 机的指令时，设备执行 相应操作，并且发送应答包； 3.每台设备必须有分组号和设备编号两个重要属性，并且仅能与分组号相同的控制 器通讯。 4.设备所有的通讯，都是直接发送给控制器；如果该命令是 PC 机发出的，那么控制 器会转发给 PC 机的。 5.PC 机可以把要求设备屏幕的显示信息（最多为 4 行每行 8 个汉字）通过控制器发 送到设备上，设备收到显示信息指令后，屏幕即时显示该内容。 5、无线稳定性保障、无线稳定性保障 5.1 为什么使用无线通讯技术为什么使用无线

27、通讯技术 我国现行智能卡设备（包括服装生产行业读卡设备，传统一卡通领域的消费机、考勤 机、门禁机等）从上世纪 90 年代中期开始规模化普及至今已经有 10 多年的大规模发展历 史了，其间智能卡经历了多次升级，从接触式 IC 卡发展到非接触式 IC 卡，从存储卡发展到 逻辑加密卡、CPU 卡，设备功能也经历了多次升级。但其联网方式发展很慢，其中与 PC 机 的联网方式 80%以上的设备仍然使用 RS485 / RS422 网络；少数设备开始内置 TCP/IP 通讯模 块，使用五类线联网，但成本较高，联网距离较近（100 米） 。个别系统使用 CAN 总线， 成本适中，联网距离在 1000 米左右

28、，通讯速度在 19.2-100kbps 较好。 因联网方式的滞后，导致智能卡设备的联网通讯瓶颈产生，尤其需要急速解决的是施 工便捷性、通讯速度、通讯距离等方面。 生产车间因在密度较高，需要铺设密集联网线路，通常是每车间铺设几百条电缆，一 个工厂要铺设几百到几千个信息点。而且通常生产车间建设初期信息化建设考虑不足，未 能预留网络管线，只能考虑打墙、挖地等重新敷设管线，线路铺设成本高、施工周期长。 后期因线路故障而导致的维护工作量大、查找故障点效率低。电子工票系统建设正因受通 讯方式的限制，给设备的安装普及带来了极大的限制。 为此，我们于把 ZigBee 无线通讯技术引入到电子工票系统上，其应用前

29、景相当广阔。 ZigBee 网络是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术（相对于 Wi-Fi 而言，但比 RS485 网络通讯速率快 10 倍） ，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。它依据 IEEE 802.15.4 标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 5.2 为什么说我们的无线通讯是稳定的为什么说我们的无线通讯是稳定的 我们使用的 ZigBee 无线通讯技术是符合国际 IEEE 802.15.4 规范，它是一种介于无线标 记技术和蓝牙之间的无线通讯技术解决方案。 ZigBee 无线通讯技术这是一个工业级无线网络，专门针对工业控制优化，具有长距离、 低功耗、低复杂度、低成

30、本、低速率、高稳定性、高抗干扰能力、高穿透力等特点，这种 无线通讯技术不是由我们公司所创造，我们在把 ZigBee 无线通讯技术引入智能卡应用行业， 并成功研发出国内唯一基于 ZigBee 无线通讯技术的智能卡应用设备，至今已历经六年的市 场考验。凭借六年间无数用户的反馈改进意见和自身不断改进优化，今天我们的无线一卡 通系统的稳定、易用、优秀的扩展性能、快速组建、节省资源等优势已得到无数用户肯定。 我们的无线通讯技术使用国际 ISM 开放频段。在中国开放的频段分别有：27MHz（玩 具） 、315-450（对讲、民用无线电） 、915MHz（RFID） 、2.4G（Wi-Fi） ，其中我们使用

31、的频 段是 433MHz。 我们的无线通讯功率非常低，一般 Nokia 手机在通话时功率为 1.2W-1.5W，待机状态 功率为 0.5W，我们的无线通讯设备功率待机状态下功率10mW，通讯时最大值为： 无线读卡设备：10db=10mW； 控制器：30db=1W。 因此使用增强型通讯时最大功率相当于手机在通话。而且我们的设备在通讯时 1W 仅 为最大值时的功率，我们每隔 0.6s 发射一次信号，平均功率小于 100mW，见下图示意： 5.3 无线设备优势无线设备优势 1、 技术成熟，ZigBee 网络的基础是 IEEE 802.15.4； 2、 成本低廉，ZigBee 网络的主控制器一般使用

32、SoC（片上系统） ，外围电路简单，与智能 卡设备的主处理器（MCU）的接口方便。现有智能卡设备体系机构无需作较大升级改 动即可简单实现； 3、 使用国际 ISM 开放频段，不需要申请无线频道； 4、 通讯速度快，ZigBee 网络通讯速度可达 250kbps，无线读卡设备实际信号在空气中传 输速度实际为 115.2Kbps，足够满足实时采集数据对速度要求； 5、 网络容量大，采用 ZigBee 无线网络通讯的无线读卡设备可按控制器划分分组，最大可 划分为 250 组，每组数量 70 台，因此系统可容纳 17500 台设备。控制器划分的分组距 离只需要间隔 50 米以上便可以被重复使用，因此支

33、持读卡设备数量还可以继续扩展， 其联网能力大大超过了有线 RS485 网络、TCP/IP 网络等； 6、 无线通讯没有线路限制，信号能轻易穿透墙壁、玻璃、木材等可导电物体，设备就位 后无线网络通道立即形成，施工速度快。网络建成后只要在无线信号覆盖范围内，所 有无线读卡设备可实现任意移动和有限数量设备扩展；简化的网络组成让最终客户也 可以自行组建专业的一卡通网络，将智能卡设备的应用推向一个新的里程碑。 7、 无线通讯可以大量减少线缆的使用，以平均每台机使用 50 米线材计算，一个 1000 台 衣车的生产车间使用无线读卡设备，节省线缆 5 万米，如果使用五类线，则节省 10 多 万元的线缆成本；

34、如果以每米 10 元的布线成本计算，则节省 50 多万的布线成本。在 中央建设节约型社会的政策下，无线智能卡设备的普及具有明显的社会效益。 5.4 无线、有线投资对比无线、有线投资对比 在中央建设节约型社会的政策下，无线通讯技术的普及具有明显的社会效益。 在这里我们以一个劳动密集型生产企业的生产车间为例作一个投资分析。假设该车间 拥有 600 个生产工位，分 12 个组，每组 50 台，安装 600 台使用无线通讯技术的设备与安 装 600 台采用 TCP/IP 协议通讯的设备比较如下： 1、前期安装对比、前期安装对比 使用有线 TCP/IP 协议读卡设备需要进行安装布线，安装时假设电源就近取

35、电忽略不算， 通讯线路需要布线，使用网线传输，600 个生产工位需要布 600 条线，以平均每台机使用 20 米线材计算，完成该车间布线需用线材 12000 米，并需要 12 台 48 口交换机、2 台 24 口交换机。 使用 ZIGBEE 无线读卡设备安装非常简便快速，安装时我们在车间每个分组的中央位置 放置一个控制器（型号：H200W） ，该控制器采用 RS232 与电脑进行通讯，因此 12 个控制 器需要布线 6 条或 12 条（二台控制器可共用一根网线） 。RS232 协议标准通讯距离为 12 米， 但我们测试过，使用六类带十字骨架结构网线传输 RS232 协议可达 150 米。其余

36、600 台读 卡设备只需要就近取电固定便完成安装。也按每条线消耗 20 米计算，600 个生产工位的车 间使用我们的无线读卡设备解决方案布线线材消耗仅为 240 米。 以上比较可得，前期安装已经节省线材 1 万多米，节省交换机 14 台。快速的施工安装， 也节省人力成本。这只是一个单纯的计算，大部分车间已经建好，如果建设初期考虑不足 未能预留网络管线，只能考虑打墙、挖地等重新敷设管线。而且一般情况下，生产车间工 作时是不允许停止的，这意味着施工布线只能在每天晚上进行，结果往往施工造价已经远 远超过了设备的总投入。 600 个工位的生产车间前期安装对比如下： 对比项对比项TCP/IP 传输方式传

37、输方式ZIGBEE 无线读卡设备无线读卡设备 读卡设备数量600600 周边网络设备 12 台 48 口交换机 2 台 24 口交换机 12 个控制器 2 个 PCI 多串口卡 设备设备 设备成本设备成本￥xxx（元）￥xxx（元） 使用线材超五类网线带十字骨架六类网线 平均布线距离平均布线距离为 20 米 总耗费线材 每个读卡设备需要布一根网 线 600 x 20 = 12000 米=40 箱 每个（或每两个）控制器 需要布一根网线 12 x 20 = 240 米=1 箱 线材线材 线材成本线材成本￥15000（元）￥650（元） 施工人员数量3 人 施工时间为每天晚上 8 时到第二天 6

38、时每天可完成 布线数量25 条12（一天已完成） 每天可完成 设备安装数量 25 台（布线及安装完毕要调 试线路通断耗费时间） 150 台 合计施工时间25 个工作日5 个工作日 车费、食宿费用￥350 元每天 施工施工 施工成本施工成本￥8400（元）￥1750（元） 合计线材合计线材+施工费用施工费用￥23400（元）￥2400（元） 使用无线节省线材及施工费用成本合共：使用无线节省线材及施工费用成本合共：￥21000（元）（元） 使用无线安装节省时间：使用无线安装节省时间：至少至少 20 个工作日个工作日 2、后期维护难度对比、后期维护难度对比 使用 TCP/IP 通讯技术，由于 24

39、小时均需要进行大量数据交换，选用的交换机如果不 是思科、华为等质量很好的设备，则会有时候遇到交换机死机问题。这是严重的，一旦交 换机死机，表示的是该交换机管理下的所有读卡设备将全部不能工作，严重影响生产进度。 又例如项目实施后的某天管理人员觉得车间内衣车摆放位置不合理、有碍生产需要调整， 那么意味着所有有线设备需要重新考虑调整安装布线，增加后期维护成本。又例如生产企 业要扩大车间规模，搬到了新的厂址去，那么，使用有线设备意味着需要重复投资。 使用无线通讯技术，后期维护方便。ZIGBEE 是国际标准的工业级通讯网络，其性能可 靠、稳定，控制器与电脑间 7x24 小时不间断进行大量数据交换没有任何

40、问题，经过多个客 户验证认同。无线通讯，在控制器信号有效范围内，读卡设备可任意移动，甚至可以实现 设备手持。直接增加读卡设备便完成扩展，一次性投资，扩展轻松简便，无布线烦恼。 5.5 无线技术指标无线技术指标 技术基础技术基础ZigBee（IEEE 802.15.4） 无线工作频段无线工作频段使用 433MHz 国际 ISM 开放频段，不需要申请无线频道 发射功率发射功率0-25dB 接收灵敏度接收灵敏度-100dB 实际通讯速度实际通讯速度115.2kbps 网络拓扑网络拓扑串（树）状结构 辐射辐射 控制器与设备间隔 10cm 进行实时通讯、数据传输时辐射值为手机待 机状态下辐射的百分之一，

41、对人体没任何影响 无线数据传输距离 标准工位机：50 米 大功率工位机：200 米 RS232 数据传输距 离 使用六类带十字骨架结构或质量更好的屏蔽网线， RS232 通讯距离实测可达 150 米。 布网能力布网能力 网络容量 17500 台读卡设备 可划分成 250 个分组。每个组内允许设备数量 70 台 6、系统实施设计办法、系统实施设计办法 RFID 生产线管理系统是为规范产品识别追踪而构建的信息监管平台。系统基于统 一的物料编码规范，使用先进的 RFID 识别技术和计算机的数据库管理查询相结合，自 动识别产品信息，实现物料在各个流程环节中的“一物一码”，真正做到全程的实时跟 踪与监控

42、，并为管理层提供实时精确的报表分析，管理层可以实时了解一线生产动态， 发现生产瓶颈，优化工序从而缩短生产周期。 6.1 生产线生产线RFID设备配置方案设备配置方案 在生产车间的生产线上安装 RFID 设备，RFID 设备包括固定式 RFID 实时数据采集终端、 控制器、RFID 标签。RFID 实时数据采集终端与控制器之间系统采用无线通讯方式，控制器 与计算机之间通过 RS232 连接。在生产线的半成品上安装 RFID 标签，当生产线工人完成半 成品加工后，通过 RFID 读写器读取生产线上的半成品信息，并将信息传输到系统数据库。 生产线 RFID 设备安装示意图如下所示： 系统按照生产线工

43、位配置 RFID 设备，每一个生产工位安装一套 RFID 读写设备，生产 工位的设置如下： 1)根据在制品的组装要求，生成生产工位； 2)将 RFID 卡的 ID 号在制品代码和生产工位绑定，然后将标签和在制品绑定； 3)将 RFID 卡的 ID 号与工人绑定，上下班刷卡，计算考勤及工时、数量； 4)每完成一个工序刷物料卡表示该工序已完成。 6.2 相关设备性能参数相关设备性能参数 RFID无线实时数据采集终端无线实时数据采集终端基本参数基本参数 型号型号G500DW / G500CW 型号型号G200DW / G200CW 设备类型设备类型无线实时数据采集终端 卡片类型卡片类型EM 及其兼容

44、格式 ID 卡 工作频率工作频率125KHz 读卡距离读卡距离2.5cm-6cm 无线发射功率无线发射功率10db（10mW） 只读卡时间只读卡时间 50 毫秒 卡读写时间卡读写时间 200 毫秒 通讯方式通讯方式实时传输 通讯速率通讯速率bps（每秒 115.2Kb 通讯速度） 通讯距离通讯距离无线读卡设备与控制器最大通讯距离 80 米 最大设备数量最大设备数量 17500 台读卡设备 可划分成 250 个分组。每个组内允许设备数量 70 台。 显示方式显示方式G500DW / G500CW：4 行中文蓝色背光液晶屏 G200DW / G200CW：4 行中文白色背光液晶屏 按键方式按键方式 G500DW / G500CW：触摸式按键，LED 背发光设计 G200DW / G200CW：薄膜式按键 供电方式供电方式 G500DW / G500CW：DC 9V 800mA G200DW / G200CW：DC 9V 300mA 工作环境温度工作环境温度0 50 工作环境湿度工作环境湿度10 90% RFID无线实时数据采集终端设备功能无线实时数据采集终端设备功能 1.能够实时上传刷卡数据和手工输入数据，接收数据时也能够区分是刷卡还是手工输入。 通过读卡设备上传的数据需经过电脑软件返回确认信息后才生效。