基于RFID的生产线监控技术解析

　RFID(Radio Frequency IdenTIty technology，无线射频识别技术)自动收集存储在RFID标签中的数据，以获取被识别对象的相关信息。RFID读写器、天线(内置或外置)是一个简单的RFID数据采集系统、如图1所示，由RFID标签3组成。

随着技术的发展，RFID逐渐应用于离散制造业。与目前广泛使用的条形码技术相比，RFID标签具有本质优势。RFID标签的优点包括：无线远程读写、渗透读写、高速移动读写、存储更多数据、恶劣环境等。因此，RFID技术不仅仅是条形码技术的简单替代，其在离散制造业中的应用将改变离散制造企业的生产经营模式。目前，RFID技术已开始应用于供应链管理、仓库管理、材料管理等领域。目前，RFID技术在离散制造业生产线上的应用还没有普遍的解决方案，Fagui Liu和Zhaowei Miao研究了RFID技术在生产控制中的应用，但重点关注系统建设，主要讨论了陶瓷行业的应用。本研究以RFID先进技术为基础，重点关注该技术在装配行业生产线可视化和生产过程控制中的应用，依托国家863高科技研发计划资助项目，已应用于重庆某摩托车发动机生产线监控系统。

　1 基于RFID的生产线监控技术

1.1 生产线可视化

1.1.1 技术原理

本研究的技术实施方案如图2所示，使企业管理层能够实时发现产品生产和生产线的运行状态。该方案主要由装配线、RFID数据采集系统、产品和站组成，在装配线上移动，到达站后由工人拆卸零件组装，完成后放回装配线，直到所有过程完成，RFID数据采集系统主要包括双天线RFID读写器，每个产品都与RFID标签绑定。

该技术的基本原理是：当绑定RFID标签的产品通过天线1和天线2时，将触发两个RFID标签读写事件，并通过记录和处理事件产生的相关数据来判断产品的完成和各站的运行。

RFID标签读写事件数据表以读写器代码和工位代码为关键字，如表1所示。

此外，生产线和车站之间形成了以生产线代码为关键字关系表，使生产线代码为Line_code，所以他们之间的关系是：

(Line_codei，WPoint_codei1，WPoint_codei2..WPoint_codein)。

1.1.2 技术实现

1)生产线监控。生产线监控是通过对车站的监控来判断整个装配线是否正常运行。当产品在车站停留时间过长，或车站出现在产品堆积中时，可判断为车站异常。使产品在车站允许的最大停留时间为Tmaxi，车站允许的最大数量为Nmaxi，判断车站异常的公式如下：

如果TImej-TImei》Tmaxi，Timej和Timei是读写器天线2和天线1的两次读写事件发生在产品停留超时的时候。

当产品通过天线1而不通过天线2时，公式变为：Timecorrent-Timei》Tmaxi。

对某个站点堆积在产品数量上的判断，取决于由搜索表1组成的站点操作历史表，其搜索过程如下：

步骤1 Wpoint_code通过流水号Line_code找到工位号code。

步骤2 Wpoint_通过工位号code，在产品代号Product中搜索通过天线1而不通过天线2的产品代号 code。

步骤3 与Nmaxi相比，累积的产品数量可以判断产品是否过量。

2)在产品监控中。产品监控是通过实时获取产品上的RFID标签数据来判断产品的站点和已完成的过程。假设产品Product_codei有Ni过程，产品生产状态的监控算法如下：

步骤1 产品上线时，椴树根据产品的制造要求，确定工序数量Ni，确定工位顺序，生成二进制代玛，使顺燕从最低水平代表工位完成状态，完成为1，未完成为0。在产品上线时，其初始值为0。

步骤2 将代码写入RFID标签并绑定到产品中。

步骤3 当产品完成每个工序并离开工位时，修改相应的位置。

步骤4 通过阅读RFID标签的相应位置，可以确定已完成的过程和正在完成的过程。