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借力智能制造 RFID能否在工业制造铺开规模?

时间:2017-6-6 14:02:00   来源:工控中国   添加人:admin

  自2013年德国联邦政府提出《德国工业4.0》战略以来,各国政府、跨国制造业巨头都未雨绸缪,加速布局本国制造转型之路。当前,以智能制造为主导的第四次工业革命正在席卷全球。

  近日,科技部发布《十三五先进制造技术领域科技创新专项规划》,强化对《中国制造2025》的科技创新支撑,推动产业结构向中高端迈进,强化制造业创新、重塑制造业竞争新优势,满足我国经济转型升级战略需要。《专项规划》指出,十三五期间,先进制造领域重点从系统集成、智能装备、制造基础和先进制造科技创新示范工程四个层面,围绕13个主要方向开展重点任务部署,包括增材制造、激光制造、智能机器人、先进制造科技创新示范工程等。

  这是继《中国制造2025》之后,我国政府对制造业改革发展的又一强力支持,智能制造已经上升到了国家战略层面,伴随着工业技术改革,最新的科技手段将涌入该领域。那么,借智能制造的东风,RFID能否在工业制造领域铺开规模?

  工业制造向智能化转型带来的机遇

  21世纪是一个由绿色智能制造引领智能经济,智慧世界时代,自2013年德国联邦政府提出《德国工业4.0》战略以来,各国政府、跨国制造业巨头都未雨绸缪,加速布局本国制造转型之路。当前,以智能制造为主导的第四次工业革命正在席卷全球。

  工业物联网应用场景及系统构建

  浙江财经大学经济系主任文雁兵在接受记者采访时表示,智能制造具有战略性、高附加值、技术密集和先导作用等特点,对经济增长具有多方面作用。表现为:一是直接推动作用,智能制造的生产效率更快、产品质量更好、规模效应更大,产品价值更高,能够快速和直接生产出各类中间产品和最终产品,直接增加国民产出;二是间接带动作用,智能制造往往通过信息、通信、工业技术整合联通整个产品制造过程和产业链条,对上下游企业和关键产业具有重要带动作用;三是具有极强的技术溢出。

  而要实现智能制造,柔性化生产是最关键的一环,其特点是强调客户的个性化和定制化。从理论上说,就是将原料、工厂、配送和客户连接在一起。客户只需要发出一个订单,工厂就会自动根据客户个性化需求采购原料,安排生产,然后再将货物直接配送给客户。

  其中,物联网是实现工业智能制造柔性化生产的重要技术基础。在智能制造中,各个设备通过物联网技术进行互联,各企业通过互联网进行互联,最终实现信息数据融合;流程设计可快速匹配,生产流程可灵活调整,最终个性化需求能得到快速满足;工厂整个价值链获得增值,企业效益获得提升,最终客户可以得到良好的服务;各项资源能够得到合理应用,工作生活能够得到平衡,最终为决策者决策提供科学性依据。

  数据显示,2015年,我国智能制造产值在1万亿元左右,2020年有望超过3万亿元,年复合增长率约20%。如文主任所说,智能制造快速的发展,将会间接带动各种工业技术的繁荣。以RFID、物联网为智能制造重要变革力量的先进技术,将随着智能制造的不断推进,市场也会逐步放大。

  RFID能给制造业哪些改变

  对于制造业来说,RFID的价值主要体现在制造流程、仓储、运输三个环节中。在制造业的库存管理和供应链管理方面,RFID可以帮助企业减少短货现象、实现差异化生产、快速准确获得物流信息,同时还可以把整个供应链在此基础上进行规划从而达到降低成本、提高效率的目的。

  其中,最为比较有名的就是红领智慧工厂。在红领智能化生产现场,每件衣服上都配有电子标签。电子标签中包含了此件产品的客户信息、产品尺寸、颜色、缝纫线种类和颜色、扣子等配件种类、特殊工艺要求等信息。

  员工通过刷电子标签获取自己所做的工序信息,员工的产量、生产进度等信息也由该电子标签采集。手工作业和质检环节,员工刷电子标签后,机位上配备的电子显示屏会显示出作业操作方法、质量要求等。

  在成品分拣区,配合吊挂线和RFID系统,电子标签还可以实现客户西装上衣和裤子的自动配套分拣。红领从接单到出货,规定最长用时为7天,较现行西装定制周期时间(3至6个月)大大减少,销售额也是翻倍增长。

  RFID在工业领域的相关应用

  而RFID在制造业中的功能不仅仅是这些,RFID在制造业中的影响是广泛的,包括:信息管理、制造执行、质量控制、标准符合性、跟踪和追溯、资产管理、仓储量可视化以及生产率等,以下分别做简短介绍:

  1.制造信息管理

  将RFID和现有的制造信息系统如MES、ERP、CRM和IDM等相结合,可建立更为强大的信息链,以及在准确的时间及时传送准确的数据,从而增强生产力、提高资产利用率以及更高层次的质量控制和各种在线测量。通常从RFID获取数据后,还需要中间件将这些数据进行处理,馈送到制造信息系统。

  2.制造执行、质量控制和标准的符合性

  为支持精益制造和6 Sigma质量控制,RFID可提供不断更新的实时数据流。与制造执行系统互补,RFID提供的信息可用来保证正确使用劳动力、机器、工具和部件,从而实现无纸化生产和减少停机时间。更进一步地,当材料、零部件和装配件通过生产线时,可以实时进行控制、修改甚至重组生产过程,以保证可靠性和高质量。

  制造生产需要符合国家标准和规范、RFID能提供附加的信息流,使制造执行系统紧密地符合和通过标准的认证,包括符合美国药品与食品管理局(FDA)的21 CFR 11。

  3.跟踪和追溯

  要求符合FDA质量规范的呼声不断增强,促使消费用包装品,食品、饮料企业在其整个供应链中要求精确地跟踪和追溯产品信息。在这些方面,RFID能和现有的制造执行系统互为补充,对大多数部件而言,制造执行系统已能搜集如产品标识符,时间戳记、物理属性、订货号和每个过程的批量等信息,这些信息可以被转换成RFID编码并传送到供应链,帮助制造商跟踪和追溯产品的历史信息。

  4.工厂资产管理

  资产(设备)上的RFID提供其位置、可用性状态、性能特征、储存量等信息。基于这些信息的生产过程,维护、劳动力调整等有助于提高资产价值,优化资产性能和最大化资产利用率。由于减少停机时间和更有效地进行维护(规划的和非规划的),因此能积极地影响非常重要的制造性能参数,例如装置的整体有效性(Overall Equipment Effectiveness)。

  5.仓储量的可视化

  由于合同制造(Contract Manufacturing)变得越来越重要,因而同步供应链和制造过程的清晰可见就成为关键。RFID适合于各种规模的应用系统(局部的或扩展到整个工厂)。RFID可以对进料、WIP、包装、运输和仓储直到最后发送到供应链中的下一个目的地,全方位和全程的可视化,所有这些都和信息管理有关。

  RFID在工业应用中的挑战

  虽然RFID产品在工业领域应用范围广泛,但是图尔克(天津)传感器有限公司RFID产品经理只凯先生分析认为:由于工业领域特殊的环境和需求,一般要求RFID产品具有七大基本特征:极高的稳定性和可靠性;适应工业环境的高防护等级;丰富的通讯接口;灵活的I/O扩展能力;易于维护;高效的售前技术交流;及时的售后技术服务。

  从中,我们可以看出,RFID应用于工业领域的道路并不平顺,不仅要求RFID产品质量过硬,制造业原有的性质也会给RFID应用带来羁绊。RFID在工业应用中的主要主要挑战有:

  (1)应用环境恶劣

  在工业生产中,可能会有大量的金属机械件,这对标签的运用是一个挑战,除此之外,高温、强电池、腐蚀性强、粉尘大、强振动等因素给标签的运用带来了很大的困难,标签材料、标签固定方式以及系统工作方式都需要认真设计和考虑。

  (2)缺乏投入产出模型

  所谓投入产出模型,也就是RFID技术在本行业可以在那些地方发挥作用、如何发挥作用、总体拥有成本(TCO)的构成和费率如何以及所产生的收益来自于那些方面且收益率如何。缺乏行业公认的投入产出模型就会让业内企业感到采用RFID技术的投资收益的不确定性很大,也就意味着投资风险比较大。站在企业决策者的角度,在理论分析计算的投资收益率(ROI)的基础上,再加上风险成本,往往意味着否定性的判断,从而阻碍了RFID技术的应用。

  (3)中国企业信息化程度不高

  与发达国家的同行相比,中国企业的管理信息化程度比较低。无论RFID技术有多么神奇的能力,它毕竟只是一种自动识别数据采集手段,只有与企业管理信息系统很好地相互融合才能发挥出应有的作用,为企业创造出实实在在的效益。目前国内的很多企业连基本的管理信息系统,如MES、WMS、SCM、ERP等,都不具备或者非常薄弱的情况下,采用RFID技术缺乏必要的前提条件。

  总之,RFID在节省人工、提高生产效率方面起着重要的作用,也是实现未来工业定制化、个性化生产的重要技术支撑,虽然目前还存在一些问题,但是其在工业领域的技术地位已确立。

  原标题:借力智能制造,RFID能否在工业制造领域铺开规模?