ID卡技术在服装生产线上的应用

2012-08-05彭锐波赖颖昕谭永明

东莞理工学院学报 2012年3期

彭锐波赖颖昕谭永明

(1.东莞太平洋计算机科技有限公司，广东东莞 523000;2.东莞理工学院电子工程学院，广东东莞 523808)

随着我国国民收入的不断提高，服装消费将不仅仅为了满足最基本的穿着需求，将向更高的多样化、个性化需求迈进，特别是千百万人跨入中产阶级后，对反映个性特色和品位的服饰需求越来越迫切，成就以广东、江苏、浙江、福建等省为聚集地的服装生产企业。

国内服装市场越做越大，市场细分越来越小，传统服装生产企业管理方式落后，2009年的金融危机洗礼过后，广东、江苏、浙江、福建等省为首的服装企业接连倒闭，可能是因为其生产管理方式过于落后，所以近年越来越多的企业需要新的技术来提高工厂的生产管理水平。

1 ID卡技术简介

ID卡全称为身份识别卡 (Identification Card)，是一种不可写入的感应卡，含固定的编号，主要有台湾SYRIS的EM格式、美国HIDMOTOROLA等各类ID卡。

ID卡系统由卡、读卡器和后台控制器组成。工作过程如下:1)读卡器将载波信号经天线向外发送，载波频率为125 kHz;2)ID卡进入读卡器的工作区域后，由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号，卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟，使芯片“激活”;3)芯片读取控制模块将存储器中的数据经调相编码后调制在载波上，经卡内天线回送给读卡器;4)读卡器对接收到的卡回送信号进行解调、解码后送至后台计算机;5)后台计算机根据卡号的合法性，针对不同应用做出相应的处理和控制［1］。

2 ID卡技术在服装生产线上的应用

从服装制造行业的发展进程来看，服装的信息化管理流程主要分为以下四个部分 (如图1所示)。

上述四个流程经过半个世纪的演变，已逐渐开始普及自动化阶段，前几个阶段因为效率低下，浪费人力，而且不能实时进行生产情况更新，不可以避免的要被历史淘汰。因此，利用RFID技术，进行数据采集，实现自动化管理，将是以后服装行业信息管理的主流。而在RFID技术中，ID卡技术最为成熟，其使用也最为广泛，而且价格低廉，非常适合应用于对成本非常敏感的服装制造企业。

通常服装生产企业的生产流程是将服装从裁床到尾部包装出成品分成以下几个工序，包括排料、拉布、裁剪、中烫、缝制、打扣眼、大烫、剪线、订扣、查货、挂吊牌、包装、装箱等。生产线上的每一位工人负责其中一个或多个工序的工作。

图1 服装信息化管理流程的发展

基于ID卡技术的服装生产线管理系统为每扎物料绑定一张工序ID卡和为每个工人绑定一张员工ID卡，通过实时采集每个工序的工序ID卡的数据和工人的员工ID卡的数据，并上传到PC服务器做相应的处理、控制和记录，管理者从系统平台获取实时的生产数据，可随时随地了解关于生产进度、员工表现、工位状态、在制品数量等各方面的综合信息。同时ID卡为管理人员、公司高层和车间一线工人建立了一个连接渠道，每个工人的生产进度可以直接反馈到管理者面前，实时统计工人计件工资，评估工人表现，不同角度的多种分析数据，以便管理者客观决策和深层有意义的数据挖掘，从而提高制造企业的生产效率和管理决策能力［2］。该系统的工作示意图如图2所示。

图2 基于ID卡技术的服装生产线管理方案

在此架构下的生产线管理系统由以下几部分组成:工序ID卡、员工ID卡、工位阅读器、ID卡发卡器、嵌入式数据服务器、PC服务器。其中工位阅读器主要是负责采集工序ID卡和员工ID卡的信息并上传给数据服务器，并可以将后台电脑服务的指示数据显示出来，其内部架构如图3所示。

图3 位阅读方案

工位阅读器由于要同时采集工序ID卡和员工ID卡的信息，使用普通的ID卡读头方案即会发生如图4所示的冲突问题，两张ID卡同时工作，它们的射频信号会互相干扰。

图4 双ID卡互相干扰

所以该工位阅读器使用单核双ID卡读头技术，该技术只用一个MCU便完成了双ID卡读头的功能，两个电磁线圈刚好分别放在两张卡的下面，两个读头不是同时工作，而是交替工作。处于停止状态时候的读头不会发电磁波，ID卡得不到电磁波的能量而处于休眠状态，只有工作状态中的读头对应的卡被电磁波激活而发射本身数据。因此在读头交替工作的模式下，在任意时刻只有1张卡处于工作状态，从而解决了双卡互相干扰的问题［3－4］。

工位阅读器采用了通过RS485通信方式连接数据服务器的网络拓扑结构，而不采用阅读器自带TCP/IP通信功能的网络拓扑方式，这样能大大节省阅读器的成本，同时亦大大减少PC服务器的使用数量，因为一台PC服务器只能管理30个阅读器。使该生产管理系统具有更高的性价比。而且工位阅读器使用集中供电方式，阅读器的电源由数据服务器提供，无需为阅读器添加独立电源适配器，这极大地方便了系统在服装生产线上的安装和实施。因为工位阅读器一般是在已经建成投产的工厂进行加装，如果使用通用的方式，每个阅读器都配置1个12 V电源，那么在工厂现场将需要很多的220 V电源插头，这对于已经运作的工厂来说是很不现实的。采用RS485通信方式和集中供电方式使整个基于ID卡技术在服装生产线上的应用方案成本得到了很大的下降。

该方案中的另一个主要设备是数据服务器，它的主要作用是管理32台工位阅读器，对工位阅读器发过来的数据进行整理筛选再上传至后台电脑服务器，这样就大大的减轻了后台电脑服务台的工作量，同时将后台电脑服务器的数据转发至任意一台工位阅读器上。另外，数据服务器可以为每一台工位阅读器供电，即集中供电的模式。数据服务器的方案原理如图5所示。

图5 数据服务器方案图

在一个数据服务器中使用了32个485芯片的基础上，使用FPGA对32个485芯片进来的工位阅读器数据进行接收，编写Verilog代码进行32路串口数据解码，并且做了数据缓存，使得485通信数据不冲突、不丢失、不溢出。按照先进先出原则由FPGA将串口数据发出到ARM主控芯片，ARM主控芯片对数据进行相应的处理和筛选再通过TCP/IP模块将数据上传至后台电脑服务器，同理亦将电脑服务器的数据转发至任意一台工位阅读器上。

3 结语

通过以上分析，将ID卡技术应用到服装生产线上，能帮助生产制造企业实现管理的精细化、实时化、可视化、个性化，及时发现问题和瓶颈加以调整，有利于生产从“少样多量”转为“少量多样”，帮助生产制造企业升级转型，提高生产效率，降低生产成本，节约大量的人力和物力。员工工作量和收入能及时查询，减少劳资纠纷，和谐劳资关系。ID卡可以循环使用，而条码是一次性使用。这样便节约了资源，减少不必要的浪费，具有环保作用。因此本系统具有非常高的社会效益。目前，该系统已被东莞市泰富服装有限公司采用，使用效果良好。具体应用情况如图6所示。

该生产管理系统一般是在已经建成投产的工厂进行加装，尽管是集中供电方式，但现场布线比较麻烦，如果能使用无线通讯方式，可以解决布线问题，但无线通讯技术的一个难点在于物品、墙壁对无线电波的阻挡和衰减，及500个甚至更多的阅读器在一起使用时，互相之间的干扰和通讯协调等问题仍需要进一步研究解决。