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RFID智能自動化生產線過程管理方案


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       一、系統背景

  在離散生產制造行業中,相對目前被廣泛使用的條碼技術而言,RFID 標簽具有本質上的優勢。RFID標簽的優勢包括:可無線遠距離讀寫,可穿透性讀寫,可在高速移動的狀態下讀寫 、存儲更多的數據、可在惡劣的環境下使用等。因此,RFID 技術不只是條碼技術的簡單替換,它在離散制造業中的應用將改變離散制造企業的生產經營方式。目前 ,RFID 技術已經開始應用于離散制造行業的供應鏈管理 、倉庫管理 、物料管理等。目前 RFID 技術在離散制造業生產線上的應用還沒有比較通用的案例,健永科技根據生產線的具體應用,研究了 RFID 技術在生產控制中的應用 ,生產線可視化管理,生產過程控制中的應用。

2017-01-21RFID生產線自動化管理1.jpg

RFID自動化生產線應用原理

   二、生產線可視化

  生線的可視化是使企業管理層能夠實時地發現在生產品和生產線運轉狀態,系統主要由流水線、RFID 數據采集系統 、在制品和工位幾個部分組成。

   在生產品在流水線上移動,到達工位后由工人取下再生產品進行零配件組裝,完成后再放回流水線,直到完成所有工序 。系統主要包括兩個固定 RFID 讀寫器。 每個在生產品都加上 RFID標簽

  系統流程:當帶有 RFID 標簽的在生產品,以先后順序經過讀寫器 1 和讀寫器 2 時,讀寫器將讀取產品上的標簽信息,并將數據上傳到系統上位機。進而判斷在生產品的完成情況及各個工位的運轉情況。

    三、生產線監測

  1、工位超時 :

  生產線監測是通過對工位的監測,判斷整條流水線是否運轉正常。

  在生產品在工位逗留時間過長,可判斷為工位異常。假設在生產品在某工位允許的最長逗留時間為Tmaxi,則判斷工位異常的公式如下:

  如果 T(讀寫器2)- T(讀寫器1) < Tmaxi,則在生產品逗留時間不超時;

  如果 T(讀寫器2)- T(讀寫器1) > Tmaxi, 則在生產品逗留時間超時;

  當在生產品經過讀寫器天線 1 ,而沒有經過讀寫器天線 2 時 ,說明該標簽綁定的產品生產時間超長太多。系統會根據提前設定的時間,進行比較并報警提示。 式中T(讀寫器2),T(讀寫器1)為讀寫器天線 2 和天線 1 的 2次讀寫同一標簽發生的時間。

   2、工位壓貨:

    工位出現在制品堆積時,為Nmax,對某個工位堆積在制品數量的判斷,依賴于查找表 1 所構成的工位操作歷史表,其查找過程如下 :

    當通過N(讀寫器2)-N(讀寫器1)<Nmax時,則該工位沒有壓貨;

  當通過 N(讀寫器2)-N(讀寫器1)>Nmax ,則該工位壓貨。系統會根據提前設定的時間,進行比較并報警提示。

   Nmax為某工位允許堆積的在生產品最大數量;N(讀寫器2)為經過讀寫器2的再生產的產品數量;N(讀寫器1)為經過讀寫器2的再生產的產品數量。

   四、在生產品監測

     在生產品監測是通過實時地獲取在生產品上 RFID 標簽數據 ,以判斷在制品所處的工位及已經完成 的工序。假設某生產品生產線中有 N(所有)道工序 ,則在生產品生產狀態的監測方式如下:

  1、 在生產品上線時 ,根據在生產品的制造要求,確定工序數量N(所有),并確定工位順序(123···n) ,生成一個二進制代碼,使其從最低位開始順序代表其經過的工位的完成狀態,完成為1 ,未完成為 0。在在制品上線時,其初始值為 0。

  2、 把該代碼寫入 RFID 標簽并和在生產品綁定。

  3、 在生產品每完成一次工序并離開工位時 ,修改相應位代碼。

  4 、 讀取 RFID 標簽相應代碼,就可以確定已經完成的工序和正在完成的工序。

  5、  生產過程控制。

  五、技術原理

  生產過程控制的目標是根據在生產品信息,靜態或動態地確定在生產品組裝路線和組裝方式,其基本原理 是:實時檢測到在生產品信息后,根據控制系統設定的組裝路線和組裝方式,生成路徑選擇指令和組裝提示。系統主要由 RFID 數據采集系統 、工位控制器 、看板和路徑選擇執行機構組成。

  在制品的組裝路線既可以是上線之前制定的靜態路線,也可以是上線后臨時改變的動態路線。本系統采用“虛擬生產線”的概念,給每一個在生產品分配一個虛擬生產線。組裝路線控制算法如下:

  步驟 1  根據在生產品的組裝要求,生成虛擬生線。

  步驟 2  將 RFID 標簽中的在生產品代碼和虛擬生產線綁定,然后將標簽和在生產品綁定。

  步驟 3  當在生產品進行多徑選擇時 ,讀寫器讀取標簽中的在生產品代碼,并根據虛擬生產線中的信息,確定下一個工位。該算法的優點是,當需要對在生產品的制造工序進行改變時,只需更改控制器中存儲的虛擬生產線和工位關系,便于組裝路徑動態控制。

  組裝方式控制算法如下 :

  步驟 1  根據在生產品組裝要求,生成組裝指令表。

  步驟 2  讀取 RFID 標簽中的在生產品代碼和工序代碼,查找組裝指令表。

  步驟 3  在看板中發布組裝指令,指導生產。

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