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轮胎企业RFID生产线管理(MES系统)应用方案

  • 方案名称:轮胎企业RFID生产线管理(MES系统)应用方案
  • 公司名称:优科物联网
  • 官方主页:暂无
  • 更新日期:2021-03-26
解决方案介绍

1.项目背景


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。因此基于轮胎企业RFID生产线管理(MES系统)有了很好的应用前景。




深圳市铨顺宏科技有限公司作为专.业的RFID物联网设备与技术服务提供商,提供专.业的RIFD设备和技术服务支持。铨顺宏在基于胎轮企业RFID生产线管理(MES系统)应用中有丰富的现场搭建经验,协助广大客户将ThingMagic高品质RFID产品更好的应用到轮胎企业MES系统应用中。深圳铨顺宏 www.fuwit.com.cn 400-8331258。


2.RFID系统简介


基于胎轮企业RFID生产线管理(MES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生产线管理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)


RFID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)


主要包括超高频RFID读写主机、天线和连接线缆等,RFID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。超高频RFID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生产管理框架中重要的一环。是用来管理RFID超高频读写器、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。


基于超高频RFID生产线管理(MES系统),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;RFID追踪定位轮胎每道工序的加工信息,提高了生产管理质量和效率。




图1 目前轮胎企业RFID生产线管理(MES系统)的示意图


3.2 RFID生产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,RFID超高频读写器和超高频RFID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RFID工位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RFID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,详细介绍一下基于超高频RFID技术的生产线管理(MES系统)的现场应用设计。




图2 基于RFID技术的生产线管理(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。


通过轮胎生产各工序安装RFID生产线管理系统后,对轮胎生产的各环节可以进行生产质量追溯。




图3 基于RFID技术各工序物料质量追溯工序图


3.3 基于RFID技术的MES系统应用操作流程设计


3.3.1 RFID系统操作流程


①RFID标签初始化


1)工人在交接班后,在工位机上输入即将生产的物料类型和所需原料。


2)工人领取原料后,通过带有标签的工装在使用位置自动进行识别存储。


3)生产时,工人把带有标签的工装,安装到机位时,系统自动识别工装信息,并在


4)超高频RFID工位机上显示,以便查看核实,完成电子标签初始化。


5)当工装物料生产完后,写入生产信息,物料进行下一流转环节。


②读写电子标签


1)待加工的工装物料安装在成型机工位时,MES系统通过RFID自动读取并显示当前物料的信息,以免上错物料,并把当前物料信息记录到成型工位机上,进行记录,完成追溯连接。


2)更换物料时,工人先在工位机上确认当前已用物料,再进行下一物料的识别生产。


3)如果物料弄错时,系统会出现错误警报,工人可以清楚的知道哪种物料出现错误,进行及时有效地更正。


③提取电子标签信息


1)轮胎半成品物料统一放到存放区,质检人员发现不合格时,从读写器中提取己写入信息,定位追溯到此物料生产工位,查找质量原因,做到及时更正。


2)通过对物料存放区中工装标签的识别统计,可以实时地掌握当前物料信息,为后续安排计划和生产任务提供了科学依据。


4 基于RFID技术的企业MES系统功能设计


4.1 系统特点


RFID轮胎企业IVIES系统具有以下特点:


1)生产计划和工艺直接下达到工序、设备(而ERP、MRPII一般只能下达到品种、车间),直接指导设备加工、防止跨工序加工,减少工艺错误。


2)数据采集实时性,可及时进行计划考核,实时监控生产进度。


3)各车间职能科室可以共享生产数据,了解相关工序的生产进度,便于生产协调。准确确认交货时间,实现批次管理。


4)工艺反馈校正:及时修正工艺错误、缩短工艺纠正周期。


5)加工数据有效性:减少手工操作、纸张传递:便于质量追溯。


6)智能看板:完成质量信息采集与质量分析。


7)扩展物流管理:RFID批次号.条码.产品。


4.2 系统包括如下功能设计


4.2.1 总体架构和系统模型的建设


通过对网络架构、工厂设备、通信路由、软硬件组合及系统规模与性能进行深入分析,确立监控系统软件与数据采集硬件设备之间的层次关系,确定各功能模块的划分,模块之间的接口,完成总体架构的建设。充分考虑系统的可集成性、可配置性、可适应性、可扩展性和可靠性。


4.2.2 软件平台的架构建设


基于面向对象设计技术、分布式网络、和各种先进的数据库及组态技术,建设适合即时、现场、远程监控的,便于扩容和修改的系统软件基础平台,充分体现面向轮胎生产特点的系统应用集成,支持实时活动,实现基于现场管理规则和综合管理知识的管控结合。


主要包括软件系统功能定位、平台选型和数据采集、数据存储、网络应用、客户端查询浏览等架构组成的建设。


4.2.3 功能模块设计


功能模块的具体软件开发,包括:①生产计划及生产管理;②现场数据采集;③④物料信息管理和跟踪查询;⑤半成品信息管理和跟踪查询;⑥产品生命周期档案;⑦设备管理:⑧产量监控分析:◎质量及绩效分析查询。


4.4 工作流设计


设计工作流模型及网络数据流规划,支持各种控制和沟通策略,支持生产过程的各种工作流程,实现制造生产和管理过程的自动驱动、记录、跟踪、分析、信息共享等,并容易实现与ERP、PDM等的无缝集成,形成一个信息流的顺畅通道。


随着轮胎企业信息化的发展,MES系统的功能不单单在于企业内部,而是基于产品全生命周期管理的信息交互与共享。RFID技术与MES集成应用改善了业务流程,使制造过程中的成本和错误大大减少,提高了生产率,经济效益更为突出。目前RFID标签的数据内容编码还未形成统一的全球化标准,区域性标准已发布,这样通过互联网RFID不仅仅实现制造执行系统内的信息交流,而且可实现与企业其他应用系统的集成,从而使产品信息识别和实时信息共享成为可能。


5.RFID硬件设备选型


RFID硬件设备主要是电子标签和读写器,两者的选型从以下几个方面考虑:工作的可靠性、较高的性价比、识别的距离、工作的频率、系统的可扩展性、产品提供及维护的便携性、是否有成功的应用案例。


基于以上考虑,选择UHF RFID读写器,工作频段为902"-928 MHz,符合标准EPCGen2,读写距离0~15 m,电子标签选择EPC Gen2标准的抗金属RFID标签。


5.1RFID工位机


铨顺宏 ZEUS(FU-M6-IN1 )是一款 IP67 防护等级的工业级 超高频RFID工位机,内嵌 ThingMagic 高性能模组,支持 Modbus 协议, TCP/IP 通讯, IP67 的防护等级。外观小巧,安装便捷,适用于各类工业和商业环境。


同时, FU-M6-IN1RFID工位读写器依照 EMC IEC61000-4 标准设计,满足工业级宽电压输入模式,电源输入及信号均采用隔离,隔离电压为 2KV,宽电压输入和工业级宽温工作温度,满足超长稳定工作时间;工业级串口输出,满足高速自动实时数据传输。




产品特性


1) 集成ThingMagic高性能模组


2) 集成高增益天线


3) 支持红外触发模式


4) 支持485&Modbus等工业控制总线


5) IP67防护等级


6) 适用于各类工业化严苛应用现场


5.2 超高频RFID手持机


本系统中,手持设备主要用来进行货物移库和盘点操作,其涉及到的功能比较多,应用范围广,这就对设备中的RFID读取模块提出了更高的要求。


铨顺宏W6100 超高频RFID手持机是一款基于安卓系统开发,集1D或2D条形码扫描、4G全网通、GPRS、WIFI、BLUETOOTH、RFID功能于一体的便携式智能数据采集设备;界面友好,操作简便,集成ThingMagic高性能模组,具备高效盘点、远程扫描、精准读取等优势;


适应于仓储物流、珠宝门店、档案图书等多场景应用。




产品特点


1)简约机身设计、高清大屏显示采用简约机身设计,打在一块康宁大猩猩5.5寸IPS高清显示屏。1440*720的品目分辨率,边角圆弧设计,兼顾着舒适的握持手感和机器本身的耐摔性。


2)强大快充以及WiFi漫游功能配备9000mAh聚合物锂电池可选,续航持久,同时支持快速充电功能,单次充电时长更短。以及强大WiFi漫游功能,可实现Wifi热点无缝切换,保持不间断的网络连接体验。


3)卓-越的RFID读写功能、多标签远距离读写采用全向螺旋天线配合专业扫描手柄以及盾牌,支持超高频单标签和多标签读取,距离更远、效率更快、整机性能更加稳定有效识读距离可高达20m。


5.3抗金属RFID标签


TAG-915-H6019UHFRFID耐高温耐酸碱抗金属RFID标签,广泛应用于RFID工业高温强酸碱环境下管理设备以及RFID资产管理。产品100%经过欧洲进.口标签一致性测试系统检测,保障使用过程中的稳定性。材质通过环保认证。经过国内外知名客户广泛的使用和验证。标签耐强酸碱(除氯代联苯及氧化性酸、氧化剂、王水、过氧化氢及次氯酸钠之外),耐高温220度(持续120分钟),耐受性好。


产品特点


1)100%经过欧洲进口标签一致性测试系统检测,保障使用过程中的稳定性;


2)产品材质通过环保认证; 3)产品经过国内外知名客户广泛的使用和验证; 4)标签耐强酸碱(除氯代联苯及氧化性酸、氧化剂、王水、过氧化氢及次氯酸钠之外),耐高温220度(持续120分钟),耐受性好。

 
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