Промышленное производство
Как производственные предприятия могут использовать RFID для прозрачности производства и отслеживания активов
В сценариях промышленного производства традиционные системы штрих-кодов все чаще не могут удовлетворить-потребности сбора данных в реальном времени, связанные с высокочастотным-потоком, сложными процессами и совместной работой нескольких-станций. Многие компании переоценивают ценность внедрения RFID (радиочастотной идентификации) в промышленных условиях, особенно в таких отраслях, как автомобильные детали, механообработка, производство пресс-форм, электронная сборка, литье под давлением, кабели, аккумуляторы, а также складирование и логистика.
Для производственных предприятий RFID — это не просто модернизация, призванная «заменить сканеры штрих-кодов», а, скорее, базовая система сбора данных, которая обеспечивает автоматическую идентификацию и обратную связь с данными для «заготовок, оборудования, персонала, инструментов, полуфабрикатов и незавершенного производства (НЗП)».
Xminnov уже давно поставляет RFID-метки, промышленные считыватели, анти-металлические метки, высоко-термостойкие метки и решения для автоматической идентификации для промышленного производственного сектора. В следующем анализе будет рассмотрена конкретная логика применения RFID в промышленном управлении, начиная с реальных-сценариев промышленного производства в мире.
Почему промышленное производство все больше зависит от RFID?
Пробелы в данных на производственных предприятиях обычно возникают на следующих этапах: невозможность подтвердить движение заготовки в реальном времени, задержка данных в системе, неточное количество продукции, неотслеживаемые положения пресс-форм и инструментов, а также высокий уровень пропущенных сканирований при ручном сканировании штрих-кода. Это особенно актуально в многопроцессных производственных цехах, где одна заготовка может подвергаться: сырье → обработка на станке с ЧПУ → очистка → термообработка → покраска → сборка → проверка → упаковка.
Если ручное сканирование штрих-кода остается основным методом, возникают многочисленные проблемы: пропуски сканирования на рабочих станциях, загрязнение штрих-кода, задержки загрузки данных и пробелы в отслеживании партий.
Основная ценность RFID заключается в автоматической идентификации партии без необходимости визуального выравнивания. Это означает, что системы RFID по-прежнему могут обеспечивать стабильный сбор данных даже на высокоскоростных-конвейерных линиях, автоматизированных производственных линиях, системах обработки автоматизированных транспортных средств и закрытых оборотных коробках.
Типичные сценарии применения RFID в промышленном производстве
1. Работа-в-отслеживании процессов (НЗП)
Самая большая проблема традиционных MES-систем заключается в том, что статус производства, записанный в системе, не отражает фактический статус-на объекте. Например, система может показать, что заготовка поступила на станцию покраски, но она все еще может застрять в зоне термообработки, обычно потому, что она не была просканирована вручную.
В решениях RFID поддоны с заготовками или оборотные коробки связываются уникальными кодами EPC. Когда заготовка с RFID-меткой проходит через считыватель, система автоматически обновляет ее текущее местоположение. Руководители производства могут видеть текущий процесс, время простоя, аномальные задержки, время производственного цикла и объем работы-в-процессе в режиме реального времени, что имеет решающее значение для уменьшения перегрузки производственной линии.
2. Управление инструментами и приспособлениями
В производстве распространенными проблемами являются потерянные пресс-формы и неподходящие инструменты, особенно в цехах автомобильной сварки, литья под давлением, механической обработки с ЧПУ и-литья под давлением. Многие приспособления для инструментов в течение длительного времени подвергаются воздействию сред с маслом, металлическими помехами, высокими температурами и ударами, что делает обычные метки непригодными для длительного-использования.
Поэтому на промышленных объектах обычно используются анти-металлические RFID-метки, жаростойкие-метки и метки с винтовым креплением. После установления уникального идентификатора для каждой пресс-формы он позволяет: вести статистику использования, напоминания о циклах обслуживания, заимствовать и возвращать записи, а также предотвращать неправильное изготовление пресс-форм.
Некоторые автомобильные заводы даже связывают RFID с MES (системой управления производством); если при входе на рабочую станцию обнаруживается неправильная форма, запуск оборудования немедленно блокируется.
3. AGV и планирование логистики
AGV становятся все более распространенными в промышленном производстве. Однако основная проблема планирования AGV заключается в том, как автоматически идентифицировать целевые транспортные средства и их местоположение.
Развертывание RFID в таких областях, как ориентиры, контейнеры, поддоны и буферные зоны, позволяет AGV автоматически выполнять такие задачи, как позиционирование, подтверждение задачи, переключение пути и идентификация материала после считывания RFID-тегов.
4. Управление промышленными активами
Многие производственные компании борются не с запасами, а с «движимыми активами», которые часто перемещаются.
Традиционное управление Excel часто приводит к таким проблемам, как отсутствие оборудования, повторные покупки и просроченные калибровки.
Для управления активами RFID обычно используются анти--металлические метки УВЧ, стационарные считыватели и портативные карманные компьютеры для автоматизации инвентарных проверок, сигнализации доступа в зону, учета срока службы оборудования и регистрации пользователей. На некоторых заводах эффективность инвентаризации может быть снижена с 6 часов до 20 минут.
Как развернуть систему RFID в промышленном производстве
Шаг 1. Подтвердите расстояние чтения и окружающую среду
Многие неудачи промышленных RFID-проектов происходят не из-за проблем с программным обеспечением, а из-за неправильного выбора метки.
Перед повторным развертыванием тегов необходимо подтвердить следующее:
Это металлическая среда?
Это при высокой температуре?
Есть ли жидкость?
Требуется ли чтение на-расстоянии?
Это высокоскоростная-среда движения?
*Существуют ли электромагнитные помехи?
Это поможет выбрать правильный тип тега.
Шаг 2: Определите полосу частот.
Распространенные диапазоны частот в промышленном производстве:
УВЧ RFID (860-960 МГц)
Подходит для складирования, отслеживания незавершенного производства, AGV и управления логистикой.
Преимущества: Большое расстояние считывания, поддерживает идентификацию партии, подходит для автоматизации.
ВЧ/NFC (13,56 МГц)
Подходит для: подтверждения рабочих станций ближнего-диапазона, предотвращения неправильной эксплуатации, привязки инструментов.
Преимущества: более устойчив к воздействию жидкостей, контролируемая зона считывания.
Шаг 3. Разверните устройства чтения.
Стационарные считыватели обычно устанавливаются в таких местах, как конвейерные линии, складские двери, автоматизированные системы хранения и поиска (AS/RS) и станции AGV в промышленных условиях.
Портативные КПК используются для инспекций, инвентаризации активов и проверки аномалий.
Часто задаваемые вопросы: Технические проблемы в промышленных проектах RFID
Вопрос: Почему расстояние считывания внезапно уменьшается, когда RFID-метка установлена на металлическую заготовку?
О: Это типичная проблема с расстройкой антенны. Обычные RFID-метки работают за счет резонанса антенны.
Когда метка находится близко к металлу: электромагнитное поле поглощается и отражается металлом, что приводит к: изменениям импеданса антенны, сдвигу резонансной частоты и ослаблению эха.
Решения обычно включают в себя: использование анти-металлических меток, добавление слоев изолирующего пенопласта, использование керамических антенных конструкций и изменение направления установки.
В промышленных условиях различные металлические материалы (алюминий, нержавеющая сталь, углеродистая сталь) по-разному влияют на качество чтения.
Вопрос: Почему RFID-метка все еще считывается после нанесения покрытия, но скорость считывания значительно падает?
О: Многие материалы покрытия содержат металлический порошок или проводящие материалы на основе углерода-, которые влияют на распространение радиочастот. Кроме того, изменения толщины покрытия также изменяют расстояние между меткой и металлической поверхностью.
Общие решения включают резервирование окна считывания перед нанесением покрытия и использование тегов с высоким-усилением.
Вопрос. Почему на высокоскоростных-конвейерах происходят промахи RFID?
О: Отсутствие считывания в сценариях с высокой-скоростью обычно является не проблемой метки, а скорее меткой, попадающей в зону действия антенны на слишком короткое время, особенно когда скорость конвейера превышает 2 м/с.
Решения обычно включают в себя: использование нескольких антенн для покрытия, уменьшение области чтения, улучшение управления сеансом, настройку параметров значения Q-и использование антенн с узким-лучем.
Некоторые промышленные проекты также включают фотоэлектрические датчики для запуска показаний.
Вопрос: Приведет ли наличие большого количества металлических полок в промышленных помещениях к перекрестному-чтению?
О: Да, особенно на складах.
Радиочастотные сигналы после отражения от металла будут распространяться по нескольким путям. Это может привести к чтению тегов из областей, отличных от целевой.
Решения включают в себя: регулировку поляризации антенны, снижение мощности передачи, добавление поглощающих материалов, использование направленных антенн и изменение конструкции зоны чтения.
В Xminnov нас больше волнует долгосрочная-стабильность RFID в сложных промышленных условиях, а не только лабораторные параметры. Потому что то, что действительно определяет долгосрочную-работу промышленного проекта, зачастую:
Структура упаковки тегов
Металлическая адаптируемость
Высокая-температурная стабильность
Полевая конструкция с защитой от-помех
Возможность совместного чтения на нескольких-устройствах.
Это также самое большое различие между промышленными проектами RFID и обычными проектами складских меток.