基于RFID技術(shù)的口型板管理方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用

賽輪金宇股份有限公司 高建剛 徐國峰 楊同圍

基于RFID技術(shù)提出了一種新穎的口型板管理方案。介紹了輪胎行業(yè)中現(xiàn)有的口型板管理方案及其缺陷，并結(jié)合RFID技術(shù)，從系統(tǒng)、功能、優(yōu)勢等方面詳細(xì)描述了新型管理方案的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合在山東金宇實(shí)業(yè)股份有限公司實(shí)地運(yùn)行案例，說明了方案的有效性。

一、引言

輪胎行業(yè)中，口型板的管理是十分重要的，使用正確、合適的口型板能夠保證生產(chǎn)出合格的輪胎產(chǎn)品。由于輪胎規(guī)格較多、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同等原因，口型板的數(shù)量往往十分龐大，為了防止口型板的錯(cuò)誤使用，必須對口型板進(jìn)行信息管理，通過編制口型板編碼來唯一識別口型板的功能、用途和生產(chǎn)情況等信息。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，口型板的使用環(huán)境多為高溫、高壓，且不可避免地發(fā)生口型板的磨損、銹蝕，這使得目前口型板的管理方式通常都是采用鋼印號或者條碼的方式進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)、校驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、容易出錯(cuò)。為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本文提出了一種新型的口型板管理方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的識別和信息化管理，從而提高口型板管理效率，降低口型板誤使用率，減少廢料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

二、行業(yè)管理方案現(xiàn)狀

輪胎行業(yè)中，傳統(tǒng)的口型板管理由于材質(zhì)和使用環(huán)境的原因，通常都是采用在口型板上粘貼條形碼，或者刻印鋼印號等方式進(jìn)行管理。

第一種方案是在口型板上粘貼條形碼。這種方法將口型板的編碼信息生成一維或二維條形碼，打印在不干膠貼紙上，粘貼于口型板表面較為光滑的位置。采用條碼槍的光學(xué)照射來掃描讀取條形碼上的模具信息。然而，生產(chǎn)過程中使用的口型板模具為金屬材質(zhì)，且工作溫度較高，紙質(zhì)條碼粘貼上老化迅速，極易卷曲、脫落；同時(shí)，條形碼貼紙如遇模具表面較為粗糙，難以粘貼牢固，易脫落；即便能夠牢固粘貼，由于鋼制載體使用和運(yùn)輸過程中，因碰撞、物料接觸、潮濕等因素，條形碼極易發(fā)生污損、缺損，導(dǎo)致條形碼標(biāo)示不清、無法識別。種種因素使得依靠光學(xué)圖像解析的條碼的辨識率急劇降低。此外，口型板的信息時(shí)有變更，需重新制作條形碼貼紙，以更換原有的條形碼貼紙，被替換下來的條形碼貼紙丟棄報(bào)廢，對于資源上形成很大浪費(fèi)。

第二種方案是在口型板上刻印編碼，也是目前使用最多、最廣泛的方案。這種方法是直接將模具的編碼信息通過鋼碼直接刻在高溫金屬模具表面。采用人工肉眼識別的方式讀取鋼印編碼，進(jìn)而獲取模具信息，也因此耗費(fèi)大量時(shí)間和人力成本。且鋼印編碼極易發(fā)生銹蝕、磨損，使得字碼的分辨率不佳，識別率差。同樣，口型板的信息變更時(shí)，需打磨掉舊的鋼印號，重新刻上新的鋼印號，也會(huì)占用大量人力資源；打磨過程會(huì)使模具尺寸上發(fā)生變化，可能因此導(dǎo)致其生產(chǎn)出的物料不良。

顯然，這兩種管理方式與當(dāng)今整個(gè)輪胎行業(yè)精細(xì)化、信息化的發(fā)展趨勢是格格不入的。

三、基于RFID的口型板管理方案設(shè)計(jì)

1.技術(shù)背景

射頻識別（RFID）作為一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。無線電的信號是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識與追蹤該物品。標(biāo)簽中的EPC（電子產(chǎn)品代碼）區(qū)域具有數(shù)據(jù)儲存功能，在其中存儲字母、數(shù)字等字符可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽載體的身份標(biāo)識，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。

2.方案目的

本文提出的新型口型板管理解決方案基于RFID技術(shù)，以口型板的生產(chǎn)計(jì)劃驗(yàn)證、庫存管理和功能管理為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)口型板綜合管理，借此實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤、庫存快速查找以及貨賬統(tǒng)一。在現(xiàn)有MES平臺開放數(shù)據(jù)接口的配合下，開發(fā)出相匹配的生產(chǎn)計(jì)劃防誤模塊、暫存庫管理模塊及基礎(chǔ)信息模塊等相應(yīng)業(yè)務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

（1）所有口型板均裝配RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽身份與口型板規(guī)格型號、功能及編號關(guān)聯(lián)綁定，實(shí)現(xiàn)口型板與RFID標(biāo)簽的雙向唯一標(biāo)識。

（2）在口型板的驗(yàn)證使用位置安裝RFID讀取設(shè)備，生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)或執(zhí)行完成后，系統(tǒng)自動(dòng)判定應(yīng)使用的口型板規(guī)格型號，工人裝載口型板時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)使用防誤。

（3）在口型板模具暫存庫增設(shè)RFID讀取設(shè)備，工控平板，實(shí)現(xiàn)顯示、記錄口型板存放位置、便捷存放、快速查找等庫存管理功能。

（4）配合MES系統(tǒng)的二次開發(fā)和接口開放以及實(shí)現(xiàn)多種顯示、報(bào)表和報(bào)警功能。

3.方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研及實(shí)際測試和試驗(yàn)，RFID識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)上可以分為以下三個(gè)部分。

（1）口型板的身份識別：使用經(jīng)過驗(yàn)證的特殊尺寸耐高溫抗金屬RFID標(biāo)簽（以下稱耐高溫RFID標(biāo)簽），通過一定方式（包括但不限于開槽、打螺孔），使用耐高溫膠料將其封裝、固定在口型板的外表面，作為唯一識別碼?？谛桶迳习惭b的耐高溫RFID標(biāo)簽數(shù)量可依據(jù)口型板的尺寸及使用情況，選擇安裝一支或多支。該耐高溫RFID標(biāo)簽與所在的口型板規(guī)格和編號唯一對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識。

（2）數(shù)據(jù)采集硬件：使用遠(yuǎn)距離RFID物聯(lián)終端實(shí)現(xiàn)口型板防誤的數(shù)據(jù)采集；采用工控平板電腦和RFID物聯(lián)終端進(jìn)行庫存區(qū)數(shù)據(jù)采集。

（3）服務(wù)、展示及接口：采用開放接口，通過現(xiàn)有MES系統(tǒng)二次開發(fā)，使信息化口型板管理系統(tǒng)運(yùn)行在現(xiàn)有MES服務(wù)器中，同時(shí)在現(xiàn)場工控機(jī)集成展示、查詢操作界面。

圖1 口型板RFID管理系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

4.方案功能設(shè)計(jì)

在RFID識別系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，通過與服務(wù)器、工控機(jī)的軟件結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤、庫存管理、庫存統(tǒng)計(jì)、口型板查找等功能。

口型板使用防誤：口型板使用設(shè)備使用一臺RFID物聯(lián)終端，放置在口型板安裝位置旁，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃對應(yīng)的口型板規(guī)格，在口型板安裝時(shí)進(jìn)行掃描驗(yàn)證，驗(yàn)證通過/不通過給予明確提示，實(shí)現(xiàn)口型板使用防誤。驗(yàn)證通過后準(zhǔn)許使用，并記錄口型板使用信息。

庫存管理：使用RFID物聯(lián)終端進(jìn)行庫存管理中的入庫、出庫業(yè)務(wù)。入庫時(shí)指定唯一的庫存位置存放口型板（RFID標(biāo)簽），上傳服務(wù)器記錄；出庫時(shí)通過計(jì)劃或庫存查詢口型板存放位置，快速查找，掃描確認(rèn)后，進(jìn)入待使用或待維修狀態(tài)。

口型板查找：系統(tǒng)通過生產(chǎn)計(jì)劃、口型板投入掃描、入庫掃描、出庫掃描，明確統(tǒng)計(jì)到每個(gè)口型板當(dāng)前狀態(tài)、目前所處工作段或在暫存庫中所在位置。從而為查找、盤點(diǎn)、使用口型板提供明確指向。

圖2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)框圖

口型板信息報(bào)表：綜合各個(gè)功能模塊結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃，輸出口型板規(guī)格統(tǒng)計(jì)報(bào)表、口型板庫存統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。為口型板計(jì)劃性更新、維修等提供依據(jù)。

5.方案優(yōu)勢

這種管理方案通過采用RFID這種新的技術(shù)媒介，解決了輪胎行業(yè)中口型板管理難于信息化的問題，提供了一整套信息化的實(shí)用解決方案，使口型板即便處在較為惡劣的使用環(huán)境中，仍然可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的識別和信息化管理，從而提高口型板模具管理效率，降低口型板誤使用率，減少廢料產(chǎn)生，節(jié)約生產(chǎn)和人力成本。

通過這種管理方法，能夠使口型板的身份信息固化在RFID標(biāo)簽內(nèi)，并始終跟隨口型板，不易發(fā)生脫落。同時(shí)，口型板信息的獲取采用RFID讀寫器，二者之間無需建立機(jī)械或者光學(xué)接觸，即便RFID芯片位置處的耐高溫膠料表面發(fā)生污損，或有遮擋等情況，仍不影響信息編碼的采集。

RFID電子標(biāo)簽使用壽命較長，讀寫次數(shù)可以達(dá)到數(shù)萬次，同時(shí)，其內(nèi)的信息編碼可重新寫入，即便口型板的功能等發(fā)生變化，也無需二次更換已經(jīng)植入到口型板中的RFID電子標(biāo)簽，節(jié)約成本。

四、方案實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

圖6為應(yīng)用本方案管理后的口型板存放庫，經(jīng)過測試記錄，方案上線6個(gè)月中，未發(fā)生一起口型板錯(cuò)誤使用造成廢料的情況。事實(shí)證明，將RFID技術(shù)應(yīng)用于輪胎行業(yè)口型板管理是非常有效的方式。

為說明方案的實(shí)用性和高效性，本文以金宇實(shí)業(yè)為例展示成果。金宇實(shí)業(yè)僅一期半鋼車間存有口型板數(shù)量已超過5000塊，在本方案上線前，口型板存放庫中各口型板位置較為混亂，擺放不規(guī)整，如圖3所示。

為實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽與所在的口型板規(guī)格和編號唯一對應(yīng)，選擇口型板的不易受到碰撞、敲擊的部位，將耐高溫抗金屬RFID標(biāo)簽使用耐高溫膠料封裝、固定在模具的外表面。植入好的口型板如圖4所示。

圖3 改善前的口型板存放庫

圖4 已植入RFID標(biāo)簽的口型板

系統(tǒng)軟件界面如圖5所示，采用Visual Studio軟件編寫，采用Webservice接口方式與數(shù)據(jù)庫互聯(lián)互通。

圖5 系統(tǒng)軟件主界面

圖6 應(yīng)用本方案管理后的口型板存放庫

五、結(jié)語

本文主要是針對解決輪胎行業(yè)中口型板的系統(tǒng)化、信息化管理問題，提出了基于RFID技術(shù)的新型管理方案。這種方案可以實(shí)現(xiàn)高溫等惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)信息的存儲、讀取，對輪胎行業(yè)中口型板信息化管理具有重大意義。