电子标签rfid生产应用 RFID在制造业的应用场景及案例

RFID在制造业的应用场景及案例

在智能制造转型趋势下，RFID作为一种非接触式的自动识别技术，可以通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，由于RFID实施和部署成本较低，数据采集和传输方式十分便捷，因此受到企业越来越多的关注。相对于条形码、磁卡、IC卡等技术，RFID的应用优势是可以实现批量处理、远距离非接触读写，数据容量大，可重复使用，对污染不敏感，适应各种复杂的工况。

RFID的工作原理很简单：标签进入磁场后，读写器会感应到标签信号，标签通过无线射频信号获得能量(无源标签或被动标签)或标签主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)，然后解读器读取电磁波并转化为数据，送至中央信息系统进行有关数据处理。

图1 一套完整的RFID系统

因此，一套完整的RFID系统包括阅读器与、电子标签及应用软件系统三个部份组成。从RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及感应方式来看，大致上可以分成：电感耦合和电磁波耦合两种。

表1 电感耦合和电磁波耦合对比

电感耦合主要应用在无源标签上，无源标签通过磁场感应获取信号能量，由于RFID芯片支持频率较低，识别距离较短，识别速度最快在100张/秒，实施成本较低。

电磁波耦合可以是无源标签或有源标签，由于有源标签支持超高频和微波频段，且自带电源，识别距离和识别速度都要比电感耦合更远、更快，实施成本也相对较高。

无论是有源RFID系统还是无源RFID系统，作用都是为了识别货物和读取数据。但两种类型的RFID系统在信号强度、感知范围和读取速度方面有所不同，各自支撑应用场景也不尽相同。

RFID与传感器不一样，传感器是动态连续获取设备运行状态数据，而RFID是只有标签进入到感应范围内时才会读取数据并进行传输。因此，RFID技术应用主要集中在车间、物流和定位等应用场景。

1.RFID在智能车间中的应用

1)产线混流制造

混流制造是企业在一定时期内在一条流水线上生产多种产品的生产方式，将工艺流程、生产作业方法基本相同的若干个产品品种，在一条流水线上科学地编排投产顺序，实行有节奏、按比例的混合连续流水生产，并以品种、产量、工时、设备负荷全面均衡为前提。

图2 混流制造

随着用户个性化需求的增长，在制造企业的工业生产中选配和定制已经逐渐成为趋势，混流制造的混合流水线生产模式能很好地满足个性化的定制选配生产需求。通过在复杂零件和托盘上安装RFID标签，在加工设备和线体上安装工业读写器，实现产品和设备的智能通讯，有效的避免因数据采集不及时导致工序管理混乱等诸多问题。通过及时采集在制品状态和生产工序状态为MES提供数据支撑，保证MES可及时的生产调度每个工作站，使每个工作站周期内都处于繁忙状态，以完成最多的操作量，从而减少闲置时间，提高生产效率。

目前，上汽通用五菱通过在缸体缸盖加工生产线安装RFID标签，实现6种以上的缸体混流生产，产线全过程质量数据和过程数据都被有效采集。美的家用空调在工厂的柔性装配线、工序、工板上安装RFID标签，实现家电装配过程数据自动采集、数据采集率提升至99%，每条线单件产品减少人工条码扫描事件5分钟，MES数据准确率提升至90%。

2)刀具全生命周期管控

刀具管控的目的是实现对刀具全生命周期信息管理，及时的了解刀具的使用和库存状态和位置。在刀具采购入库前，为刀具加装电子标签，作为刀具的唯一身份识别信息。在刀具的调度和使用过程中，通过及时采集刀具的信息，能在系统中清楚的了解刀具是否已经上刀，具体对应的机床以及使用的周期和时长等。通过及时跟踪刀具位置状态、使用状态，企业能及时的了解刀具磨损情况并进行更换，保证刀具的使用安全。

图3 刀具管控

武汉重型机床是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全的大型骨干企业，刀具作为机床最重要的部件，企业通过为机床RFID芯片及时读取刀具的信息了解刀具使用状态数据，并根据刀具磨损状态反馈系统及时更换刀具。提高刀具使用安全，保证机床加工生产效率处于最高效状态。

3)智能维护

东莞一家专注于电极管生产的企业，通过打通模具从设计到制造的信息流和制造流，提高CNC加工效率，减少仓库人员，减少测量人员，提高EDM稼动率20%以上。

具体实现方式是对每个电极管安装RFID标签，从晶体管入库、生产、测量、放电的全流程进行瓜农空。通过对库存、配置、现场的数据采集，从电极的设计延伸到制造、测量和使用的全过程，使数据和制造无缝交互，实现全流程的自动化，无人化。

图4 电极数据采集与信息跟踪

2.RFID在智能物流中的应用

1)物料配送周转箱管理

RFID技术应用于物流周转箱管理可以大大提高物流体系作业效率，实现数字化仓储管理(仓储货位 管理、快速实时盘点)等，使管理更加科学、及时、有效，确保供应链的高质量数据交流，由此将带来物流效率的大幅提高，从而降低系统的总体花费成本。

图5 物流周转箱管理

在三一重工18号厂房，所有的物料配送出口都安装RFID读写器，装配线边装都有RFID领料器，所有物料的出入库以及线边领料信息都会及时的被采集并反馈到后台系统。码垛立库智能识别系统能通过自动立库、RFID智能小车、RFID托盘等智能部件，实现配送过程透明化和智能引导，提高装配物料配送效率和精度。

2)供应链车辆引导与卸货管理

过RFID、智能交通技术，结合厂区物料供应需求，实现厂区供应商车辆预约、排队、身份识别，厂区卸货资源智能化分配。这有点像乘车订票系统，在没到车站(工厂)之前，供应商通过在线预约系统进行预约排队(购票)，到工厂(车站)之后按照指示牌到预约卸货位卸货(等待和上车)。

图6 供应链车辆引导与卸货管理

目前美的微波炉马龙基地通过部署实施供应链车辆引导与卸货管理系统，实现物料拉动式供应链模式，通过RFID系统来了解整个厂区的物流资源状态，对厂区物流资源进行疏导，实现对供应链车辆的入厂时间、卸货资源安排指引、时间控制，提高厂区物流资源利用率。该工厂通过对厂区车辆和卸货资源统一调配和引导，提高物流资源使用率30%以上，送货准确性15%以上。

3.RFID在智能产品中的应用

智能板卡配合RFID技术，可以实现从设计、生产、销售、巡检、诊断维修、信息统计、报废全周期的信息管理、运行信息记录反馈、诊断与分析等功能。对提升产品智能化形象，实现产品全生命周期智能化有重要价值。

图7 智能板卡配合RFID技术

美科智能冷柜通过在产品内部嵌入智能板卡及RFID芯片，实现从研发、制造到销售的全生命周期管理。在制造生产环节，利用RFID推动实现生产制造诸多环节一体化，实现跨越式的智能产品新价值。通过采集家电产品的使用状态数据，为客户提供更好的服务体验。

一文带你了解RFID标签的四大主流应用场景

随着物联网行业的发展，RFID技术逐步大众化，应用在我们的日常生活中，给人们的生活带来方便快捷。RFID(Radio Frequency Identification)的实质是借助无线射频技术(RF)来实现对物品的身份和信息识别。

零售业从采购、存储、包装、装卸、运输、配送、销售到服务，整个供应链环环相扣。企业必须实时地、精确地掌握整个商流、物流、信息流和资金流的流向和变化，而RFID则有效地为零售业提供业务运作数据的输入/输出、业务过程的控制与跟踪，以及减少出错率等。因此，RFID技术对注重物流和库存管理的零售业的吸引力是相当大的，零售业巨头们对其也倾注了极大的热情。

本文将盘点RFID在零售业的四大应用场景(案例)。

应用场景一：超市卖场基于RFID的供应链管理

近几年来，RFID技术的迅猛发展为零售行业的供应链管理带来了跨越式的发展机遇。随着沃尔玛、玛莎百货公司、麦德龙、艾伯森、塔吉特等国际零售巨头陆续发布强制使用RFID供应链管理技术，成品供应链之间的抗衡已经成为未来零售行业竞争的成败关键所在。

应用场景二：鞋服零售企业基于RFID的库存管理

随着RFID电子标签在零售行业越来越高的渗透率，服装也逐渐开始引入RFID技术在整个管理体系上应用，预计在未来的几年，渗透率将得到较快的增长。有数据显示，2016年年底，以服装为主的全球连锁零售行业对RFID标签的需求数量超过50亿枚。诸如国外的迪卡侬、ZARA、优衣库，国内的海澜之家、拉夏贝尔、UR等都已全面实施RFID项目。

RFID电子标签在服装行业应用之高，其中有两大原因：首先，这一场景下的标签属于易耗品，一旦电子标签流转至最终环节，即消费者手里，电子标签的使命随即完成;而另外一个原因，是得益于其越来越低的制造成本，目前国内该应用场景下的单枚电子标签的平均成本不到1元钱，这对于一件服装的售价而言，大体上不到1%。

应用场景三： 无人便利店的RFID应用

无人便利店门派林立，然而基本都离不开RFID技术，在每件商品上面均贴上RFID标签，用于结账收款，此外还配备了监控系统、远程客服等功能。

应用场景四：供应链物流RFID的应用

通过使用RFID技术，可以提高供应链物流管理的透明度和库存周转率，有效减少缺货损失，提高企业内的物流效率。

一快：物流效率快，货品交接点数快，提高物流作业效率;

二准：数据准，在物流管理的各个环节对货品的流通数据采集准确。

根据目前仓储管理的现状和对RFID技术在物流管理中的可行性研究，在WMS系统中嵌入先进的RFID数据采集手段就可以实现对RFID标签标识的库位和托盘的管理。以此，既能实现企业物流管理的信息化与现代化，还能提高企业物流管理水平和管理效率，降低企业管理成本。

从未来中外物流发展的动向来看，网络信息化建设是仓储物流未来发展的趋势。以射频识别(RFID)为代表的新技术正在深刻地影响着仓储管理和仓储管理系统，甚至孕育着一场“物流革命”。

总结：RFID优点与不足

Technavio Research的一项研究数据显示，到2019年，全球零售业RFID应用市场规模预计将达到39.1亿美元，在预测期内此类应用的全球RFID市场复合年增长率将达到40%。从概念上讲，RFID类似于条形码技术。条形码技术是将条形码信息依附在物品上，通过扫描枪对物品上的条形码进行扫描，从而获得物品的信息。而RFID技术将RFID标签依附在物品上，通过射频信号将标签中的信息读取到RFID读取器中，从而获得物品的特有信息。相较于传统的条形码，FRID技术优点如下：

1、快速扫描

RFID辨识器可同时辨识读取多个RFID标签，相比之下，条形码每一次只能有一个条形码受到扫描。

2、穿透性和无屏障阅读

在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。“无人零售店”之所以能做到无人收银，也主要是利用了RFID技术的这一特点。

3、数据的记忆容量大

一维条形码的容量是30个字符左右，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数兆字符，随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。

4、体积小型化、形状多样化

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质，不像条形码容易产生形变和破损等问题而导致无法识别。

但实际上，虽然目前低频段、高频段在国内已经应用很广泛了，比如校园卡、身份证、手机NFC模块等;但是在消费领域，条形码也能基本满足对单个物品的描述能力且在推广时已有一套成熟的配套体系，RFID标签还无法取代条形码。因此，想要用RFID标签全面取代条形码并非一件容易的事情，其在普及方面至少还面临以下挑战：

1、成本

尽管RFID标签、读写器及软件的成本一直在下降，但对于许多想要进行商品库存跟踪的公司，RFID部署所需的成本仍然是无法承受的。

2、技术标准难以统一

对于RFID的技术标准，国际上目前难以做到统一，使得产品开发和应用定位比较混乱。

3、读取准确率需要提高

数据完整以及正确性是决定RFID系统性能的重要因素，多目标识别既是RFID的最大优势，也是急需解决的技术难点。

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