基于RFID的智能自动化生产线管理

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1、系统背景:

  在离散生产制造行业中.,相对目前被广泛使用的条码技术而言 ,RFID 标签具有本质上的优势. RFID标签的优势包括 : 可无线远距离读写 ,可穿透性读写 ,可在高速移动的状态下读写 、存储更多的数据、可在恶劣的环境下使用等.。因此 ,RFID 技术不只是条码技术的简单替换 ,它在离散制造业中的应用将改变离散制造企业的生产经营方式 . 目前 ,RFID 技术已经开始应用于离散制造行业的供应链管理 、仓库管理 、物料管理等。目前 RFID 技术在离散制造业生产线上的应用还没有比较通用的案例,惠企物联科技根据生产线的具体应用,研究了 RFID 技术在生产控制中的应用 ,生产线可视化管理,生产过程控制中的应用。

  2、生产线可视化

  生产线的可视化是使企业管理层能够实时地发现 在生产品和生产线运转状态,系统主要由流水线、RFID 数据采集系统 、在制品和工位几个部分组成。
在生产品在流水线上移动 ,到达工位后由工人取下再生产品进行零配件组装 ,完成后再放回流水线,直到完成所有工序 。系统主要包括两个固定 RFID 读写器。 每个在生产品都加上 RFID标签。

  系统流程:当带有 RFID 标签的在生产品,以先后顺序经过读写器 1 和读写器 2 时 ,读写器将读取产品上的标签信息,并将数据上传到系统上位机。进而判断在生产品的完成情况及各个工位的运转情况。

  3、生产线监测:

  工位超时 :
生产线监测是通过对工位的监测 ,判断整条流水线是否运转正常?
在生产品在工位逗留时间过长?可判断为工位异常。假设在生产品在某工位允许的最长逗留时间为Tmaxi, 则判断工位异常的公式如下:
如果 T(读写器2)- T(读写器1) < Tmaxi, 则在生产品逗留时间不超时;
如果 T(读写器2)- T(读写器1) > Tmaxi, 则在生产品逗留时间超时;
当在生产品经过读写器天线 1 , 而没有经过读写器天线 2 时 ,说明该标签绑定的产品生产时间超长太多。系统会根据提前设定的时间,进行比较并报警提示。 式中T(读写器2),T(读写器1)为读写器天线 2 和天线 1 的 2次读写同一标签发生的时间。

  工位压货:
工位出现在制品堆积时?为Nmax,对某个工位堆积在制品数量的判断 ,依赖于查找表 1 所构成的工位操作历史表 ,其查找过程如下 :
当通过N(读写器2)-N(读写器1)<Nmax时,则该工位没有压货;
当通过 N(读写器2)-N(读写器1)>Nmax ,则该工位压货。系统会根据提前设定的时间,进行比较并报警提示。
Nmax为某工位允许堆积的在生产品最大数量;N(读写器2)为经过读写器2的再生产的产品数量;N(读写器1)为经过读写器2的再生产的产品数量。

  4、在生产品监测.
在生产品监测是通过实时地获取在生产品上 RFID 标签数据 ,以判断在制品所处的工位及已经完成 的工序. 假设某生产品 生产线中有 N(所有) 道工序 , 则在生产品生产状态的监测方式如下:

  1、 在生产品上线时 ,根据在生产品的制造要求 ,确定工序数量N(所有),并确定工位顺序(123...n) , 生成一个二进制代码 ,使其从最低位开始顺序代表其经过的工位的完成状态 ,完成为1 ,未完成为 0. 在在制品上线时 ,其初始值为 0.
2、 把该代码写入 RFID 标签并和在生产品绑定.
3、 在生产品每完成一次工序并离开工位时 ,修改相应位代码.
4 、 读取 RFID 标签相应代码 ,就可以确定已经完成的工序和正在完成的工序.

  5、生产过程控制
技术原理
生产过程控制的目标是根据在生产品信息 ,静态或动态地确定在生产品组装路线和组装方式 ,其基本原理 是 :实时检测到在生产品信息后 ,根据控制系统设定的组装路线和组装方式 ,生成路径选择指令和组装提示. 系统主要由 RFID 数据采集系统 、工位控制器 、看板和路径选择执行机构组成.
在制品的组装路线既可以是上线之前制定的静态路线 ,也可以是上线后临时改变的动态路线.本系统采用“虚拟生产线”的概念 ,给每一个在生产品分配一个虚拟生产线。组装路线
控制算法如下 :

  步骤 1  根据在生产品的组装要求 ,生成虚拟生线。
步骤 2  将 RFID 标签中的在生产品代码和虚拟生产线绑定 ,然后将标签和在生产品绑定 .
步骤 3  当在生产品进行多径选择时 ,读写器读取标签中的在生产品代码 ,并根据虚拟生产线中的信息 ,确定下一个工位。该算法的优点是 ,当需要对在生产品的制造工序进行改变时 ,只需更改控制器中存储的虚拟生产线和工位关系 ,便于组装路径动态控制.

  组装方式控制算法如下 :
步骤 1  根据在生产品组装要求 ,生成组装指令表.
步骤 2  读取 RFID 标签中的在生产品代码和工序代码 ,查找组装指令表.
步骤 3  在看板中发布组装指令 ,指导生产.

 

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