RFID在企业模具生产中的应用

张黎红 李洪超

（东莞理工学院 城市学院，广东 东莞 523419）

无线射频识别技术自开发以来，在航空、铁路和水运交通运输系统、店铺车辆防盗系统、电子收费系统、仓库物品管理系统、 工厂企业流水线作业的自动化系统等多个领域得到了长足发展和应用[1]。 同样，无线射频技术也为模具生产管理带来了历史性的变革和机遇， 为模具的生产管理提供了新途径和新方法， 使模具生产和管理更加科学，更加有效，更加合理。

1 无线射频技术

RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别技术。 无线射频识别技数能够在没有人为干预的情况下，通过传送和存储数据，精确、自动地识别、追踪工厂生产的每一件产品的信息[2]。 一个完整的RFID 系统由3 个主要的组件构成：标签、阅读器及其附件和能整合到主机系统的中间软件设备。其中标签和阅读器是RFID 系统中的硬件设备。 RFID 标签包括一个内置芯片和天线，它能附着或者嵌入到被识别物体上，存储产品条目信息，比如生产日期、生产批次、有效期限、制造商、产品规格和分类等。 阅读器也称作询问机，是能传送和接收无线电信号的电子设备，其捕获的数据信息存储于RFID 标签中，数据通过RFID 中间软件设备在标签和主机系统之间流通。RFID 中间软件设备是RFID 系统的核心成分， 它负责监控阅读器，管理、筛选、加工和整合阅读器收集到的产品的所有数据， 然后将信息传送到特定的信息系统中。 目前，无线射频识别技术得到了广泛的使用，比如航空或铁路交通运输、店铺及车辆防盗系统、电子收费系统、仓库物品管理系统、工厂流水线作业的自动化系统等。

2 RFID 在企业模具生产中的应用

模具产生过程包括模具的设计和制造， 由一系列复杂过程组成， 从模具的设计到加工完成往往需要几个月的时间。 模具的设计、加工和最后组装整个过程不仅需要专业的设计知识， 还需要清楚如何有效地进行加工生产和组装。 模具生产的不稳定性和客户需求的不可预知性使企业在制造模具时往往存在各种各样的问题， 所以引进以RFID 为基础的新型生产执行系统对企业模具生产和管理来说是十分重要的。

2.1 RFID 在精密金属模具生产中的应用

以气缸模具生产制造为例。 高频RFID 标签具有2kb记忆容量，每个标签都有单独的ID，在气缸模具生产制造的每个环节，RFID 标签都可被读取， 并与下一个生产环节相联系，同时记录下新增的传感数据信息。 当气缸模具到达最后一个生产环节时，高频RFID 标签会进行最后一次数据读取，以甄别标签是否含有错误信息。 如果出现错误，生产线会自动停止，工作人员进行调整，直接丢掉模具或送回生产流水重新组装。 它还有助于相关工作人员检查是哪一部分发生故障， 以确保同类错误不会再次出现。 最后环节中， 高频RFID 标签读取的数据被存储在Nemak 后端系统， 数据信息与每件产品的编号是一一对应的。 最后将高频RFID 标签取下，用于下一批次气缸模具的生产制造，达到重复使用的目的。 Nemak 系统可提供查询气缸模具每一个生产步骤的信息， 如果消费者反馈气缸出现问题， 便可方便快捷地查找是组装还是模具生产环节出错。此外，在400-500℃高温下高频RFID 标签仍可正常工作。

2.2 RFID 在塑料制造业的应用

以儿童塑料智能玩具为例， 一个不起眼的小螺丝都需要设计并制造模具来进行生产。 T-RFID 模具标签技术应用于塑料制品信息的追踪， 包括塑料制品的大小、形状、集装箱位置等。 当塑料模具从生产线下来后就可随时随地监控它的存储信息与流通信息。 T-RFID 模具标签包括嵌入的无源UHF， 外包有特殊的保护性耐用材料。RFID 结合模内标签技术可在整个塑料模具生产周期中快速准确地对产品进行识别和追踪。 在塑料模具生产制造的全过程中，这个标签不惧高温和压力，耐受性极好，而且还可以在上面印盖企业或制造商标识或者条形码。T-RFID 模具标签最主要的用途是产品的管理和存储控制，其优势在于减少了劳动成本，提高了塑料模具的生产效率，能进行自动化产品信息阅读，节约了人力资源，避免了人工失误。 相对于条形码技术，T-RFID 标签技术可以同时对散装玩具产品进行读取， 可帮助管理人员在整个供应链上及时准确地掌握产品信息。

2.3 RFID 在食品制造业的应用

以巧克力生产为例， 其生产包括很多相当复杂的程序。 WDS 公司将Turck RFID 技术引入巧克力生产中，保证了工厂的生产效率和产品质量。 生产巧克力所用的所有模具都装配有RFID 数据信息载体。 在仓库、生产车间的生产线和移动信息采集系统中都安装有读写摄像头，用以追踪和监控每个模具的信息。 巧克力生产线上，数据库导向RFID 系统保证最优的模具和产品追踪，优化生产工艺及提高产品统计效率。 监控系统捕获的数据信息被统一输送到管理者的计算机上， 存储着生产线上当前所有的模具数据。 整合巧克力的生产信息和服务器上模具信息，统一进行管理和监控。 该RFID 系统既包括对生产机器的信息监控， 也包括模具清理和存储系统的管理监控。 此外，还可安装第三方软件便于消费者进行监控和溯源。

3 模具生产中的RFID 管理分析

有的模具企业已经逐步建立起基于RFID 制造执行系统框架， 其中关键技术是建立基于RFID 的车间模型、实时监控信息整合模型和动态调度车间的目标函数。 近十年的时间内， 模具企业引入生产执行系统进行产品的监控和管理， 这一系统最主要的软件是介于企业管理水平的生产计划工具和车间水平的控制或自动化系统间的生产管理工具，主要功能是管理生产车间的操作，比如产品的调度、物料配送和监测设备运行状况等[3]。 虽然这一系统在模具生产企业中得到了大量运用， 但它也存在着一定的弊端。 首先，这一系统依靠纸质记录相关数据，往往使产品数据不完整、失真或延迟。 其次，模具生产加工过程并不是一直处于一个稳定的状态， 再加上客户订单需求量无法预测，致使模具加工难以有效控制。 所以，如何优化产品生产成为模具企业要解决的关键问题。 近年来，RFID 技术越来越受到人们的关注， 不论在交通运输还是在监控防盗等很多领域都得到了广泛的应用。 但很多小型模具生产企业缺乏将无线射频技术应用于工厂生产和管理的知识和经验，模具生产和管理不科学，资源浪费严重， 这就迫切要求开发人员根据不同模具的性质和生产特点，开发和改进无线射频技术，促使企业模具的生产和管理高效进行，满足时代发展和企业发展的需要。

4 结语

建立全球产品供应链，分割市场，大规模批量定制和缩短产品生产周期成为模具生产企业间的竞争内容。 模具企业难以解决的问题是用目前流行的制造执行系统精确地管理和控制产品的生产过程， 将无线射频技术（RFID）应用于模具制造执行系统中有效地解决了这一难题。基于RFID 的生产执行系统目的在于追踪和监控模具生产加工的实时动态信息。

［1］陆东.无线射频识别技术的应用及发展研究［J］.科技资讯，2007（14）：8-10.

［2］李泉林，郭龙岩.综述RFID 技术及其应用领域［J］.射频世界，2006（1）：22-26.

［3］王伟驎，张嘉宝，王树仁.基于RFID 技术的射出成形车间模具管理系统［J］.中国机械工程，2010（1）：113-116.