ID卡技術在服裝生產線上的應用

彭銳波 賴穎昕 譚永明

(1.東莞太平洋計算機科技有限公司，廣東東莞 523000;2.東莞理工學院 電子工程學院，廣東東莞 523808)

隨著我國國民收入的不斷提高，服裝消費將不僅僅為了滿足最基本的穿著需求，將向更高的多樣化、個性化需求邁進，特別是千百萬人跨入中產階級后，對反映個性特色和品位的服飾需求越來越迫切，成就以廣東、江蘇、浙江、福建等省為聚集地的服裝生產企業。

國內服裝市場越做越大，市場細分越來越小，傳統服裝生產企業管理方式落后，2009年的金融危機洗禮過后，廣東、江蘇、浙江、福建等省為首的服裝企業接連倒閉，可能是因為其生產管理方式過于落后，所以近年越來越多的企業需要新的技術來提高工廠的生產管理水平。

1 ID卡技術簡介

ID卡全稱為身份識別卡 (Identification Card)，是一種不可寫入的感應卡，含固定的編號，主要有臺灣SYRIS的EM格式、美國HIDMOTOROLA等各類ID卡。

ID卡系統由卡、讀卡器和后臺控制器組成。工作過程如下:1)讀卡器將載波信號經天線向外發送，載波頻率為125 kHz;2)ID卡進入讀卡器的工作區域后，由卡中電感線圈和電容組成的諧振回路接收讀卡器發射的載波信號，卡中芯片的射頻接口模塊由此信號產生出電源電壓、復位信號及系統時鐘，使芯片“激活”;3)芯片讀取控制模塊將存儲器中的數據經調相編碼后調制在載波上，經卡內天線回送給讀卡器;4)讀卡器對接收到的卡回送信號進行解調、解碼后送至后臺計算機;5)后臺計算機根據卡號的合法性，針對不同應用做出相應的處理和控制［1］。

2 ID卡技術在服裝生產線上的應用

從服裝制造行業的發展進程來看，服裝的信息化管理流程主要分為以下四個部分 (如圖1所示)。

上述四個流程經過半個世紀的演變，已逐漸開始普及自動化階段，前幾個階段因為效率低下，浪費人力，而且不能實時進行生產情況更新，不可以避免的要被歷史淘汰。因此，利用RFID技術，進行數據采集，實現自動化管理，將是以后服裝行業信息管理的主流。而在RFID技術中，ID卡技術最為成熟，其使用也最為廣泛，而且價格低廉，非常適合應用于對成本非常敏感的服裝制造企業。

通常服裝生產企業的生產流程是將服裝從裁床到尾部包裝出成品分成以下幾個工序，包括排料、拉布、裁剪、中燙、縫制、打扣眼、大燙、剪線、訂扣、查貨、掛吊牌、包裝、裝箱等。生產線上的每一位工人負責其中一個或多個工序的工作。

圖1 服裝信息化管理流程的發展

基于ID卡技術的服裝生產線管理系統為每扎物料綁定一張工序ID卡和為每個工人綁定一張員工ID卡，通過實時采集每個工序的工序ID卡的數據和工人的員工ID卡的數據，并上傳到PC服務器做相應的處理、控制和記錄，管理者從系統平臺獲取實時的生產數據，可隨時隨地了解關于生產進度、員工表現、工位狀態、在制品數量等各方面的綜合信息。同時ID卡為管理人員、公司高層和車間一線工人建立了一個連接渠道，每個工人的生產進度可以直接反饋到管理者面前，實時統計工人計件工資，評估工人表現，不同角度的多種分析數據，以便管理者客觀決策和深層有意義的數據挖掘，從而提高制造企業的生產效率和管理決策能力［2］。該系統的工作示意圖如圖2所示。

圖2 基于ID卡技術的服裝生產線管理方案

在此架構下的生產線管理系統由以下幾部分組成:工序ID卡、員工ID卡、工位閱讀器、ID卡發卡器、嵌入式數據服務器、PC服務器。其中工位閱讀器主要是負責采集工序ID卡和員工ID卡的信息并上傳給數據服務器，并可以將后臺電腦服務的指示數據顯示出來，其內部架構如圖3所示。

圖3 位閱讀方案

工位閱讀器由于要同時采集工序ID卡和員工ID卡的信息，使用普通的ID卡讀頭方案即會發生如圖4所示的沖突問題，兩張ID卡同時工作，它們的射頻信號會互相干擾。

圖4 雙ID卡互相干擾

所以該工位閱讀器使用單核雙ID卡讀頭技術，該技術只用一個MCU便完成了雙ID卡讀頭的功能，兩個電磁線圈剛好分別放在兩張卡的下面，兩個讀頭不是同時工作，而是交替工作。處于停止狀態時候的讀頭不會發電磁波，ID卡得不到電磁波的能量而處于休眠狀態，只有工作狀態中的讀頭對應的卡被電磁波激活而發射本身數據。因此在讀頭交替工作的模式下，在任意時刻只有1張卡處于工作狀態，從而解決了雙卡互相干擾的問題［3－4］。

工位閱讀器采用了通過RS485通信方式連接數據服務器的網絡拓撲結構，而不采用閱讀器自帶TCP/IP通信功能的網絡拓撲方式，這樣能大大節省閱讀器的成本，同時亦大大減少PC服務器的使用數量，因為一臺PC服務器只能管理30個閱讀器。使該生產管理系統具有更高的性價比。而且工位閱讀器使用集中供電方式，閱讀器的電源由數據服務器提供，無需為閱讀器添加獨立電源適配器，這極大地方便了系統在服裝生產線上的安裝和實施。因為工位閱讀器一般是在已經建成投產的工廠進行加裝，如果使用通用的方式，每個閱讀器都配置1個12 V電源，那么在工廠現場將需要很多的220 V電源插頭，這對于已經運作的工廠來說是很不現實的。采用RS485通信方式和集中供電方式使整個基于ID卡技術在服裝生產線上的應用方案成本得到了很大的下降。

該方案中的另一個主要設備是數據服務器，它的主要作用是管理32臺工位閱讀器，對工位閱讀器發過來的數據進行整理篩選再上傳至后臺電腦服務器，這樣就大大的減輕了后臺電腦服務臺的工作量，同時將后臺電腦服務器的數據轉發至任意一臺工位閱讀器上。另外，數據服務器可以為每一臺工位閱讀器供電，即集中供電的模式。數據服務器的方案原理如圖5所示。

圖5 數據服務器方案圖

在一個數據服務器中使用了32個485芯片的基礎上，使用FPGA對32個485芯片進來的工位閱讀器數據進行接收，編寫Verilog代碼進行32路串口數據解碼，并且做了數據緩存，使得485通信數據不沖突、不丟失、不溢出。按照先進先出原則由FPGA將串口數據發出到ARM主控芯片，ARM主控芯片對數據進行相應的處理和篩選再通過TCP/IP模塊將數據上傳至后臺電腦服務器，同理亦將電腦服務器的數據轉發至任意一臺工位閱讀器上。

3 結語

通過以上分析，將ID卡技術應用到服裝生產線上，能幫助生產制造企業實現管理的精細化、實時化、可視化、個性化，及時發現問題和瓶頸加以調整，有利于生產從“少樣多量”轉為“少量多樣”，幫助生產制造企業升級轉型，提高生產效率，降低生產成本，節約大量的人力和物力。員工工作量和收入能及時查詢，減少勞資糾紛，和諧勞資關系。ID卡可以循環使用，而條碼是一次性使用。這樣便節約了資源，減少不必要的浪費，具有環保作用。因此本系統具有非常高的社會效益。目前，該系統已被東莞市泰富服裝有限公司采用，使用效果良好。具體應用情況如圖6所示。

該生產管理系統一般是在已經建成投產的工廠進行加裝，盡管是集中供電方式，但現場布線比較麻煩，如果能使用無線通訊方式，可以解決布線問題，但無線通訊技術的一個難點在于物品、墻壁對無線電波的阻擋和衰減，及500個甚至更多的閱讀器在一起使用時，互相之間的干擾和通訊協調等問題仍需要進一步研究解決。

圖6 ID卡技術在服裝生產線的應用案例

［1］游戰清，李蘇劍.無線射頻識別技術(RFID)理論與應用［M］.北京:電子工業出版社，2004.

［2］Klaus Finkenzeller.射頻識別(RFID)技術－無線電感應的應答器和非接觸IC卡的原理與用［M］.陳大才，譯.王卓人，審譯.北京:電子工業出版社，2001.

［3］王愛英.智能卡技術［M］.北京:清華大學出版社，1996.

［4］Hendry M.智能卡安全與應用［M］.楊義先，李志江，鈕新忻，等譯.北京:人民郵電出版社，2002.