基于RFID技術(shù)的板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)管系統(tǒng)研究

陳俊凱，李光耀

(浙江農(nóng)林大學，浙江杭州 311300）

相較于傳統(tǒng)的成品家具，板式定制家具在兩個層面滿足現(xiàn)階段的市場需求，即滿足消費者追求個性化的同時可以合理規(guī)劃家居空間[1]。此外，定制家具生產(chǎn)模式正向大規(guī)模揉單生產(chǎn)方面發(fā)展[2]。但同時也伴隨著訂單需求不確定性的問題。定制化作為家具行業(yè)主要發(fā)展前景之一，其實現(xiàn)需要依賴信息技術(shù)以及自動化生產(chǎn)設備的支持[3]。但現(xiàn)階段采用的條形碼識別技術(shù)仍無法解決生產(chǎn)過程信息實時監(jiān)管與記錄的需求。基于RFID技術(shù)的監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)建將有利于對板式定制家具生產(chǎn)過程進行全面的實時跟進，實現(xiàn)對在制品生產(chǎn)進度的把控以及生產(chǎn)異常信息的及時反饋，有助于提高板式定制家具企業(yè)計劃達成率，實現(xiàn)生產(chǎn)車間透明化，從而達到增強企業(yè)綜合競爭力的目的[4]。

1 板式定制家具生產(chǎn)流程分析

1.1 板式定制家具生產(chǎn)流程

板式定制家具，就是指按照消費者定制需求，將中密度纖維板或刨花板等人造板材經(jīng)貼面裁切后搭配五金件所構(gòu)成的家具產(chǎn)品[5]。板式定制家具生產(chǎn)主要為開料-鉆孔-封邊-分揀-包裝五道工序[6]。企業(yè)要素包括原料、工藝文件、加工設備、操作人員以及相關的質(zhì)量和生產(chǎn)管理體系。根據(jù)生產(chǎn)管理層下達的生產(chǎn)計劃以及排板計劃對申領板材進行裁切，整個開料過程主要通過電子開料鋸完成，并由液壓車以及傳送帶承擔工件傳遞任務，裁切完成的工件根據(jù)工藝要求經(jīng)過機器加工中封邊、打孔等工序后按單分揀，最后經(jīng)質(zhì)檢后包裝流入成品庫（圖1）。

1.2 板式定制家具生產(chǎn)存在問題

現(xiàn)階段我國家具企業(yè)生產(chǎn)制造主要以機械化與人工勞作相結(jié)合，信息化及智能化水平較低[7]。主要存在以下幾個問題：

圖1 板式定制家具生產(chǎn)流程圖

圖3 RFID監(jiān)管系統(tǒng)運作流程圖

圖2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖4 RFID監(jiān)管系統(tǒng)信息采集流程圖

表1 技術(shù)層面上RFID技術(shù)使用范圍篩選

表2 監(jiān)測工序信息記錄

1.2.1 模糊性

板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)過程管理包含人員管理、設備管理以及物資管理等，現(xiàn)有設備及技術(shù)只能記錄及反饋少部分生產(chǎn)信息，在車間動態(tài)運作的過程中，無法做到人員動向、設備狀態(tài)、物料動態(tài)的實時監(jiān)控。人員調(diào)動、設備故障以及物料遺漏時產(chǎn)生的信息漏洞無法追溯。

1.2.2 臨時性

現(xiàn)階段，板式定制家具企業(yè)車間生產(chǎn)進度缺乏合理的管理系統(tǒng)。在生產(chǎn)過程中常遇到客戶需求變更、臨時插單撤單補單、設備異常等問題，導致生產(chǎn)計劃存在不確定[8-9]。管理人員必須親臨現(xiàn)場查看生產(chǎn)情況，或者通過篩選EXCEL表格中負荷信息，再根據(jù)車間負荷以及生產(chǎn)資源的分析來做出計劃調(diào)度，全程以計劃專員的個人經(jīng)驗作為評判標準，費時費力。

1.2.3 多樣性

與傳統(tǒng)家具相比，同一訂單下的板式定制家具板材規(guī)格和貼面材質(zhì)存在差異。功能上可分為書柜、酒柜、收納柜、展示柜、衣柜、櫥柜等，再加之定制屬性可分為表面處理方式、尺寸、花色、芯材等，這些因素導致了工藝流程的不統(tǒng)一。由于板材種類繁多，數(shù)量龐大，采用人工分揀的方式導致分揀效率低下和勞動成本偏高的情況，制約著生產(chǎn)成本的降低和生產(chǎn)周期的縮短[10]。

2 基于RFID技術(shù)的監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)方案

2.1 監(jiān)管范圍規(guī)劃

根據(jù)對板式定制家具生產(chǎn)流程的分析，篩選出需要應用RFID技術(shù)的工序。因為引進RFID技術(shù)的前期成本昂貴，所以本文主要通過技術(shù)層面和經(jīng)濟層面來考慮RFID技術(shù)使用范圍。

①從技術(shù)層面來講，主要根據(jù)各生產(chǎn)工序的管理難度和環(huán)境情況，得出需要RFID技術(shù)的工序范圍（見表1）。

②從經(jīng)濟層面來講，每個RFID標簽成本相比條形碼標簽更高，必須對應用范圍進行篩選劃分。而現(xiàn)階段最需要數(shù)據(jù)采集與管控的環(huán)節(jié)有機加工工序、分揀工序以及安包工序，RFID系統(tǒng)的構(gòu)建將大幅降低人工成本并保障生產(chǎn)作業(yè)進度。

所以先在機加工工序、分揀工序以及安包工序采用RFID技術(shù)，并且在各環(huán)節(jié)間搭建自動化傳輸設備，保障工序的連續(xù)性。其次，板件的生產(chǎn)信息產(chǎn)生于開料車間，故應該將無源RFID標簽綁定工作置于開料后。

2.2 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)

RFID系統(tǒng)通過射頻電子標簽來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和遠程查詢，并依靠射頻電子標簽和射頻讀寫器之間的無線通信自動識別目標對象，從而實現(xiàn)目標定位以及跟蹤等功能[11]。

根據(jù)上述的板式家具生產(chǎn)流程分析，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)運作水平和管控水平，在現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)的基礎架構(gòu)上增加RFID讀寫器、自動化物理傳輸設備以及標簽綁定環(huán)節(jié)，提出基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)方案（圖2）。

在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝的RFID讀寫器主要用于采集車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)車間狀態(tài)的監(jiān)管，而且讀寫器可以通過識別RFID標簽快速獲取工件相關信息（包括計劃信息、任務信息、工序信息等）[12]。在生產(chǎn)車間及后端管理系統(tǒng)之間是獨立的RFID讀寫器，它為生產(chǎn)車間與后端管理系統(tǒng)之間搭建一座虛擬橋梁，并負責讀寫傳輸工作，將收集到的相關信息經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后傳輸至MES系統(tǒng)。而后MES系統(tǒng)通過信息的全面采集進行車間生產(chǎn)管控，并將生產(chǎn)車間的各種信息反饋至生產(chǎn)管理人員，讓各管理部門及時掌握最新的生產(chǎn)進度信息，并結(jié)合相關信息對生產(chǎn)計劃進行適當調(diào)整，保障生產(chǎn)作業(yè)能夠順利快速完成。

2.3 監(jiān)管系統(tǒng)運作流程

首先根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程信息管理需求進行系統(tǒng)配置，并對工藝及工序信息進行編碼，然后讀寫器對帶有標簽的產(chǎn)品部件進行識別，并將生產(chǎn)及工序信息寫入電子標簽，通過檢測后合格工件繼續(xù)流轉(zhuǎn)，不合格部件轉(zhuǎn)存至不合格區(qū)，并告知管理人員通過系統(tǒng)界面來讀取RFID電子標簽反饋的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息（圖3）。

3 RFID監(jiān)管系統(tǒng)應用

3.1 監(jiān)管系統(tǒng)信息采集流程

開料車間主要采用掃碼槍掃描電子版流轉(zhuǎn)卡上方二維碼獲取板件開料信息，經(jīng)電子開料鋸輸出加工板件后進行質(zhì)量自檢，若發(fā)現(xiàn)不合格品則及時上報系統(tǒng)，并對合格品進行標簽綁定工作后通過RFID讀寫器識別傳遞已開料完成板材信息。板件經(jīng)過機加工車間RFID讀寫器識別后根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同被分配至不同工序所對應的加工設備，并將開始時間傳遞至系統(tǒng)，完成機加工的板材整合后統(tǒng)一通過定義為機加工結(jié)束的RFID讀寫器，表示已完成機加工工序。加工完成的所有板件通過分揀系統(tǒng)識別進行按單分揀，然后通過系統(tǒng)軟件讀取自動包裝的任務信息，以訂單號為單位依次入庫并記錄入庫信息，從而實現(xiàn)訂單的分揀工作[13]。人員信息方面，每位工作人員隨身攜帶帶有RFID電子標簽的固定身份卡，根據(jù)工序劃分區(qū)域采集在崗工作人員動態(tài)信息，以便在處理異常時聯(lián)系相關人員（圖4）。

3.2 監(jiān)管系統(tǒng)實時信息記錄與反饋

在板式定制家具制造企業(yè)中，計劃調(diào)整需考慮物料庫存情況、訂單周期、客戶交期、人員及設備信息、車間產(chǎn)能、待排產(chǎn)值以及返工訂單信息等[14]。同時，需對開料情況、機加工精度、涂裝質(zhì)量等環(huán)節(jié)設立監(jiān)測節(jié)點。為實現(xiàn)RFID技術(shù)對車間生產(chǎn)信息的記錄與反饋功能，需擬定信息監(jiān)測工序、編碼信息、檢測情況以及最終信息表現(xiàn)編碼（見表2）。

針對生產(chǎn)管理需求，采用標簽搭載信息并傳輸至企業(yè)后臺信息系統(tǒng)的生產(chǎn)信息反饋方案：

①標簽搭載信息方案：質(zhì)量檢測表現(xiàn)形式方面，以“0”代表不合格部分，以“1”代表合格部分；同時加入開工時間、結(jié)束時間、設備編碼、操作人員編碼等相關信息編碼內(nèi)容。在各生產(chǎn)工序設立監(jiān)測點，質(zhì)量檢測包括開料情況、機加工精度、入庫情況，并根據(jù)機加工工藝的不同向標簽寫入不同生產(chǎn)工藝線的流程碼[15-16]。

②后臺數(shù)據(jù)庫存儲實現(xiàn)方案：根據(jù)上述監(jiān)測內(nèi)容對編碼信息進行識別并轉(zhuǎn)換后導入后臺數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)各管理人員遠程查詢生產(chǎn)過程信息的目的。

③調(diào)控信息反饋方案：管理人員需根據(jù)數(shù)據(jù)庫采集到的相關信息對加工錯誤與遺漏的訂單進行計劃調(diào)整，將該類訂單的相關信息（板件信息、生產(chǎn)工藝、訂單信息、批次號、加工圖紙）進行整合，并將該類訂單列入返工返修訂單中，根據(jù)車間產(chǎn)能按排產(chǎn)規(guī)則重新進行計劃預排，并將相關信息以及生產(chǎn)計劃通過ERP系統(tǒng)下達車間。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段我國板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)車間始終缺少高效完善的監(jiān)管系統(tǒng)，由于車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法得到實時的記錄與反饋，阻礙了管理層對車間的及時管控，通過RFID技術(shù)及時反饋車間運行情況并對生產(chǎn)過程進行準確的數(shù)據(jù)記錄，實現(xiàn)快速、有效、全方位的監(jiān)管，將為板式定制家具企業(yè)生產(chǎn)管理提供合理的數(shù)據(jù)支撐。