基于rfid的混合裝配生產線物料供應系統和方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于RFID的混合生產線物料供應系統，該系統通過對生產線邊的待裝配在制品配備RFID標簽，通過RFID讀寫設備實時讀取生產線的裝配信息，并通過中間件將信息傳遞到數據存儲和應用模塊，數據存儲和應用模塊監控RFID讀寫設備并根據實時的裝配信息生成配送方案。利用該物料供應系統，本發明還提供了一個物料供應方法，通過確定物料的配送提前期、RFID讀寫設備的采集周期和中間件的數據取用中期，數據存儲和應用模塊生成生產線邊待裝配物料的需求量，并根據運輸車輛生成配送方案。本發明實現了車間裝配進度信息以及裝配線狀態信息的自動采集，提高了生產線邊物料配送需求的響應能力、敏捷程度和配送效率。
【專利說明】基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混合裝配生產線物料的供應方法，尤其涉及一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統和方法。
【背景技術】
[0002]混合裝配生產線是指在一條裝配生產線上，同時生產出同一產品族多種不同型號的產品，產品的型號根據客戶的個性化需求進行確定。混合裝配生產線常指混合車型總裝線，不同車型共線裝配。然而隨著裝配生產規模的不斷擴大，裝配線旁的物料庫存空間位置日益緊缺，不能存放太多的物料，只能根據裝配線物料需求，進行小批量、多頻次的經常性物料補充，才能保證混合裝配生產線的快速高效運行。因而及時準確地供應物料到所需工位線邊，是生產企業重點關心的問題。
[0003]目前，先進的制造企業大多采用以Kanban技術為基礎的物料拉動系統，主要包括物料Andon按燈系統、人工巡線掃描空箱條形碼、PPS (Production PullingSystem)生產拉動系統等不同的物流解決方案。
[0004]物料Andon按燈系統是在生產線裝配工位旁安裝物料呼叫請求按鈕，設置線邊物料安全庫存區間，當物料數降低到安全庫存后，裝配操作工人按下物料呼叫按鈕，車間物料存儲區的電子屏上會顯示出物料呼叫請求，送料工人通過車載終端獲取待上線物料信息，將揀好的物料運輸至相應工位。
[0005]人工巡線掃描空箱條形碼是由車間物流人員定期去車間裝配線巡視，采用手持條碼槍讀取線邊的空料箱上的條形碼，從而獲取線邊所需物料信息，拉動車間物料存儲區的送料工人供應物料。
[0006]PPS生產拉動系統是通過在混裝上線處的MOl點設置條碼掃描工位，獲取混合裝配生產線的裝配隊列信息，通過生產拉動系統自動運算產生均衡準確的物料拉動信息。具體的PPS物料拉動邏輯如圖1所示，其中，MOl點表示在混合轉配線初始工位前設置的一個虛擬掃描工位，該位置處讀取車身上的條形碼標簽，Xtl表示零件裝箱數，ST為產品的零件用量，延時Ti表示第i個工位到MOl點的前置時間，X是計數器的初始值。
[0007]然而，目前采用的這些物料拉動解決方案仍然存在較多問題，不能很好地滿足混合裝配生產線快速高效、生產狀態頻繁變化等對物料供應及時準確的需求節奏，常會出現線邊缺料或物料堆積的情況。如:物料Andon按燈系統、人工巡線掃描空箱條形碼等物料拉動方式，過分依賴人工作業，成本較高，自動化程度較低，采集效率低下，敏捷程度不夠，同時由于操作工人的主觀因素容易引起少拉動、多拉動、誤拉動、拉動不均衡等一系列問題，影響了物料供應的效率與準確性；而且實際裝配過程中存在著工人自身原因、以及其他各種突發情況(如機器故障、零件質量問題等)，導致裝配生產不可避免存在著一定的波動性，各工段之間存在著柔性緩沖區，這樣就會導致通過PPS物料拉動邏輯產生的物料拉動信息不可避免地存在誤差。
[0008]因而混合裝配生產線物料供應過程需要一種能自動獲取生產現場的裝配進度和物料消耗情況的信息采集手段，能滿足線邊物料實時需求的線邊物料供應方式，從而增強混流裝配線與車間內庫的透明程度，改善線邊物料供應的柔性與準確性，更好地滿足混流裝配快速高效、生產狀態頻繁變化的物料供應需求，實現基于RFID (Radio Frequency
Ident i f i cat i on )的混合裝配生產線物料的精準化供應。
[0009]因此，本領域的技術人員致力于開發一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應的方法和系統。
【發明內容】
[0010]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應的系統和方法。
[0011]為實現上述目的，本發明提供了一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統，其特征在于，對所述生產線上待裝配在制品配備RFID標簽，所述供應系統包括RFID讀寫設備、中間件以及數據存儲和應用模塊；
[0012]所述RFID讀寫設備安裝于所述生產線上，用于采集待裝配在制品的RFID標簽信息；
[0013]所述中間件與所述RFID讀寫設備通過RS485或RS232接口連接，用于所述RFID讀寫設備和所述數據存儲和應用模塊之間的數據傳輸，以及所述RFID標簽數據的讀寫；
[0014]所述數據存儲和應用模塊通過TCP/IP協議與所述中間件通信，用于監控所述RFID讀寫設備和所述中間件、獲取所述中間件讀取的所述RFID標簽數據和進行數據存儲、以及制定物料配送方案。
[0015]進一步地，所述RFID讀寫設備安裝于所述生產線的每一個裝配工位的入口處。
[0016]進一步地，所述RFID標簽配備在待裝配在制品的頂部或者前側。
[0017]進一步地，所述RFID標簽信息包括待裝配在制品的型號信息。
[0018]本發明還提供了一種使用如前所述的基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統的物料供應方法，其特征在于，確定生產線邊的待裝配物料的配送提前期、所述RFID讀寫設備的采集周期以及所述中間件對所述RFID讀寫設備采集的數據的取用周期；
[0019]完成一次物料供應包括如下步驟:
[0020]步驟(103)，按照所述取用周期，所述數據存儲和應用模塊監控所述中間件取用所述RFID讀寫設備采集到的各個裝配工位處的狀態信息，并更新待裝配物料的所述生產線邊物料庫存余量信息；
[0021]步驟(104)，所述數據存儲和應用模塊計算生產所述生產線邊待裝配物料的需求量;
[0022]步驟(105)，所述數據存儲和應用模塊根據所述揀料單和運輸車輛生成所述生產線邊待裝配物料的配送方案；
[0023]步驟(106)，按所述配送方案進行配送，并在配送的裝配工位處利用RFID讀寫設備更新配送后的物料的生產線邊庫存信息；
[0024]步驟(107)，結束；
[0025]所述物料供應方法是按照所述一次物料供應的步驟不斷循環的過程。
[0026]進一步地，所述配送提前期包括配料的時間、運輸物料的時間和安全時間。[0027]進一步地，所述RFID讀寫設備的所述采集周期為1/2個生產節拍。
[0028]進一步地，所述生產線邊物料分為通用物料和JIT物料。
[0029]進一步地，所述通用物料采用整箱配送的運作，所述JIT物料采用定量準時配送的原則。
[0030]進一步地，所述配送方案包括所述生產線邊物料的配送箱數、所述運輸工具內物料箱的擺放方式和數量。
[0031]在本發明的一種基于RFID的混合裝配生產線物料精準化供應方法的一個較佳實施例中，是將RFID技術應用于混合裝配生產線生產過程的信息采集與進度監控中。通過將產品型號相關信息存儲在RFID標簽中，并懸掛或附著于待裝配產品上；在每個裝配工位入口處設置RFID讀寫設備，跟蹤混裝生產線上移過的每一個待裝配產品，監控整條混裝線的運行狀態；將實時反饋的裝配進度信息、裝配線狀態與工藝物料清單BOM (Bill OfMaterial)、生產節拍信息集成起來,計算線邊物料消耗情況,更新線邊庫存余量,生成線邊物料需求；車間物料存儲區結合主動服務理念，以工位為中心,及時、準確、主動地做好線邊物料的精準供應，從而保障車間裝配生產平穩有序進行。
[0032]RFID技術以及物料精準化供應方法的應用，使整個裝配現場物料消耗和庫存情況更加透明，使裝配進度信息采集自動化，并能自動生成物料需求，指導車間物料存儲區進行精準化的物料供應服務，從而取代傳統人工巡線等方式，同時降低工人操作負擔，盡可能地降低人力成本和人為誤差。
[0033]本發明的物料供應系統和方法通過在待裝配產品上附著存在產品型號信息的RFID標簽，利用在混合裝配生產線的各個裝配工位入口處設置RFID讀寫設備對經過裝配工位處的待裝配產品進行數據讀取，以實時獲得相關產品型號及裝配信息，并將其存儲至數據庫服務器中，從而實現車間裝配進度信息以及裝配線狀態信息的自動采集，以解決目前車間信息采集依賴人工操作、不及時不準確等問題。
[0034]通過本發明的基于RFID的混合裝配生產線物料精準化供應系統及其相應的物料精準化供應方法，將實施反饋裝配進度信息、裝配生產線狀態信息、工藝物料清單Β0Μ、和生產節拍等信息集成，準確預測生產線邊物料需求，指導車間物料存儲區進行精準的物料供應服務，更好地應對裝配線生產狀態頻繁變化、生產計劃零食變更等突發狀況，提高生產線邊物料配送需求的響應能力、敏捷程度和配送效率。
[0035]以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1是PPS生產拉動系統的物料拉動邏輯圖；
[0037]圖2是本發明的基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統的物理模型；
[0038]圖3是本發明的基于RFID混合裝配生產線物料供應系統的總體架構；
[0039]圖4是本發明的基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法的流程圖；
[0040]圖5是本發明的基于RFID混合裝配生產線物料供應方法的線邊物料配送提前期的示意圖。【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0042]本發明的基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統是利用在待裝配在制品上配備相對應的RFID標簽，其中RFID標簽安裝于待裝配在制品的頂部或者前側；通過RFID讀寫設備、中間件以及數據存儲和應用模塊對生產線邊物料進行處理，具體如圖2所示。裝配生產線上的各個裝配工位處均安裝有RFID讀寫設備，RFID讀寫設備通過配備在待裝配在制品上的RFID標簽，利用無線通信協議讀取各個待裝配在制品的相關信息，其相關信息包括待裝配在制品的型號、所需物料的庫存數量、生產線邊物料的剩余數量。數據存儲和應用模塊利用TCP/IP協議通過中間件處理RFID數據處理，其核心功能為RFID數據的采集、RFID數據處理、線邊物料需求的生產和線邊物料配送任務的管理，此外還能夠進行基礎的數據管理、運行參數的設置和生產線邊物料庫存的查詢等等，如圖3所示。數據存儲和應用模塊對生產線各個工位處的RFID讀寫設備進行多點監控，接受RFID讀寫設備采集到的信息，并對海量數據信息進行過濾、分類等，轉換成業務信息供其他應用系統使用。中間件與RFID讀寫設備之間采用RS485或RS232接口。
[0043]本發明的供應系統，實時接收生產現場生產進程信息、裝配隊列信息以及裝配線狀態信息，并與工藝Β0Μ、生產節拍等信息進行集成，系統自動計算出裝配線各工位當前需消耗的物料種類和數量，實時更新線邊物料庫存余量。并且系統可根據當前裝配進度與裝配線狀態信息，準確預測裝配線下一時刻的裝配狀態和進程，再根據線邊庫存余量和工藝Β0Μ,以工位為中心，準確生成線邊物料需求和物料供應計劃。從而車間物料存儲區可實時、準確地掌握裝配線的生產狀態和線邊物料需求，提供精準化的物料供應服務。
[0044]進一步地，本發明的基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法是利用本發明的基于RFID混合裝配生產線物料供應系統，通過RFID讀寫設備通過采樣周期對相應的裝配工位對待裝配在制品進行信息采集 ，通過中間件由數據存儲和應用模塊對RFID進行監控待裝配在制品上配備相對應的RFID標簽，其中，RFID標簽中存儲著對應待裝配在制品的型號相關信息；在每個裝配工位處設置有RFID讀寫設備。本發明的物料供應方法是一個循環的過程，如圖4所示，其完成一次物料的供應包括如下步驟:
[0045]步驟101，確定生產線邊的待裝配物料的配送提前期:配送提前期是從車間存儲庫接收到配送請求信息到物料運送到需求工位的時間。
[0046]物料的配送是指車間物料存儲區在接收到生產線邊物料配送請求信息后，由物流人員開始分揀、裝卸，并在規定時間內見物料運輸到需求工位的過程。待裝配物料的配送提前期包括三部分:配料時間、上線時間和安全時間，如圖5所示，LT=T+T±線+Τ$4?，其中
[0047]Tsft指配料時間，主要包括車間物料存儲區接收到物料配送請求后的配料單信息轉換打印時間h、物料揀選包裝時間t2和裝車時間t3，即Tgeft =ti+t2+t3 ；
[0048]T±a指上線時間，包括車間物流人員將物料配送到相應的生產線邊的運輸時間t4和卸貨所需時間t5,即T J1H =tA+t5 ；
[0049]Τ$4?是安全時間，指為應對生產波段或配送過程可能出現的延時誤差以及物料質量問題等規劃出來的預留時間。[0050]步驟102，確定RFID讀寫設備的采集周期以及中間件對RFID讀寫設備采集的數據的取用周期:
[0051]為保證及時采集到裝配線生產進度信息和動態情況，滿足線邊物料需求生成數據計算要求，RFID讀寫設備的數據采集周期一般選在一個生產節拍以內。
[0052]在本發明的一個較佳實施例中，設定RFID采集周期為1/2個生產節拍。
[0053]為降低數據處理難度、減少重復數據所帶來的影響以及避免重復判斷是否產生生產線邊物料需求，本發明設置的用于計算生產線邊物料需求生成的RFID數據的取用周期為Ta~LT (LT為線邊物料配送提前期)。假定車間裝配線以一定的速度連續移動，生產節拍為t，則在一個線邊物料配送提前期LT內，裝配線移過的工位數:
—LT—
[0054]
【權利要求】
1.一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統，其特征在于，對所述生產線上待裝配在制品配備RFID標簽，所述供應系統包括RFID讀寫設備、中間件以及數據存儲和應用模塊； 所述RFID讀寫設備安裝于所述生產線上，用于采集待裝配在制品的RFID標簽信息； 所述中間件與所述RFID讀寫設備通過RS485或RS232接口連接，用于所述RFID讀寫設備與所述數據存儲和應用模塊之間的數據傳輸，以及對所述RFID讀寫設備進行讀寫操作； 所述數據存儲和應用模塊通過TCP/IP協議與所述中間件通信，用于監控所述RFID讀寫設備和所述中間件、獲取所述中間件讀取的所述RFID標簽數據和進行數據存儲、以及制定物料配送方案。
2.如權利要求1所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統，其中，所述RFID讀寫設備安裝于所述生產線的每一個裝配工位的入口處。
3.如權利要求1所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應系統，其中，所述RFID標簽配備在待裝配在制品的頂部或者前側。
4.如權利要求1所述的一種基于RFID的混合轉配生產線物料供應系統，其中，所述RFID標簽信息包括待裝配在制品的型號信息。
5.一種使用如權利要求1所述的供應系統的基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其特征在于，確定生產線邊的待裝配物料的配送提前期、所述RFID讀寫設備的采集周期以及所述中間件對所述RFID讀寫設備采集的數據的取用周期； 所述物料供應方法完成一次物料供應包括如下步驟: 步驟(103)，按照所述取用周期，所述數據存儲和應用模塊監控所述中間件取用所述RFID讀寫設備采集到的各個裝配工位處的狀態信息，并更新待裝配物料的所述生產線邊物料庫存余量信息； 步驟(104)，所述數據存儲和應用模塊計算生成所述生產線邊待裝配物料的需求量； 步驟(105)，所述數據存儲和應用模塊根據所述揀料單和運輸車輛生成所述生產線邊待裝配物料的配送方案； 步驟(106)，按所述配送方案進行配送，并在配送的裝配工位處利用RFID讀寫設備更新配送后的物料的生產線邊庫存信息； 步驟(107)，結束；所述物料供應方法是按照所述一次物料供應的步驟不斷循環的過程。
6.如權利要求5所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其中，所述配送提前期包括配料的時間、運輸物料的時間和安全時間。
7.如權利要求5所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其中，所述RFID讀寫設備的所述采集周期為1/2個生產節拍。
8.如權利要求5所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其中，所述生產線邊物料分為通用物料和JIT物料。
9.如權利要求8所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其中，所述通用物料采用整箱配送的運作，所述JIT物料采用定量準時配送的原則。
10.如權利要求5所述的一種基于RFID的混合裝配生產線物料供應方法，其中，所述配送方案包括所述生產線邊物料的配送箱數、所述運輸工具內物料箱的擺放方式和數量。
【文檔編號】G06K7/00GK103473669SQ201310461153
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】鄭宇 , 賀長鵬 申請人:上海交通大學