RFID技術加盟服裝生產信息化管理

我國是世界最大的服裝生產和出口國，服裝企業(yè)為GDP高速增長貢獻突出。但多數服裝企業(yè)仍沿用傳統生產管理方式，信息化程度低、問題和弊病明顯，主要體現在以下幾方面：無法掌握實際生產狀態(tài)和物料狀態(tài)，不能針對性進行任務和物料的分配、調整，職工有效生產時間往往不足工時的60%~70%；出現產品質量問題難以準確追溯到責任人，無法嚴格質量監(jiān)管，產品質量水平偏低；無法準確追蹤生產各個環(huán)節(jié)間物料流轉，物料丟失、浪費現象頻繁，成本人為提高；無法掌控各項生產任務的實時進度，訂單逾期風險高，多任務生產資源調度協調困難。

　　這些問題嚴重影響了服裝生產企業(yè)的整體效益。2008年以來，隨著人民幣升值、勞動力成本上漲、金融危機造成外需減少等多種不利因素，服裝行業(yè)面臨更大的生存壓力。服裝企業(yè)要繼續(xù)生存和發(fā)展，采用信息化手段解決生產管理存在問題、提高企業(yè)核心競爭力，變得十分必要。

　　服裝生產信息化的難題與解決手段

　　服裝生產企業(yè)普遍存在產品款式多、工藝復雜、批量小批次多、訂單個性化要求高等特點，反映在信息模型上就是信息量大、種類多、信息之間關聯和處理規(guī)則復雜。服裝企業(yè)要實現生產信息化管理，首先面臨一個難題：如何將生產過程中大量物料、半成品、人員、設備等底層狀態(tài)信息實時、準確采集并提供給管理層。

　　傳統信息采集手段無法解決這個難題，如：人工記錄方式無法保證數據的實時性、準確性；條碼標簽的識別率受服裝車間粉塵、纖維污染以及物料動態(tài)特性的影響會造成可靠性降低。有效信息采集手段的缺失，是造成傳統MES等信息化系統在服裝生產過程無法充分發(fā)揮作用的重要原因之一。

　　RFID技術的特點決定其在生產過程信息采集方面有以下優(yōu)勢：
1、可以在不影響生產物料正常運轉的前提下，實現生產物流和數據信息流的無縫集成；
2、采用電磁場空間耦合的方式，能夠在車間充滿灰塵、纖維等污染的環(huán)境下正常使用；
3、標簽具備信息讀寫功能，可實現生產對象信息本地化保存和讀??；
4、標簽采用全球惟一識別碼及完善的安全認證機制，可以防止標簽偽造和數據的惡意篡改。

　　RFID技術在服裝生產應用現狀

　　雖然RFID技術在生產信息化方面有明顯優(yōu)勢，但是目前國內外服裝生產企業(yè)RFID應用還不成熟，在少量的應用案例中也只是用電子標簽代替紙質工單來存儲信息，沒有真正發(fā)揮RFID技術的優(yōu)勢。造成這種現狀的原因主要有幾點：

　　1、國內服裝企業(yè)多處于產業(yè)鏈下游，利潤空間低、成本敏感，無法引進國外昂貴的工業(yè)RFID設備與系統。
2、RFID技術應用于服裝生產過程有相當技術難度，而國內在該領域研究起步較晚，更多停留在系統架構和軟件層面的研究，缺乏對工業(yè)RFID讀寫器、中間件、實時信息傳輸和數據處理等底層關鍵技術的研究和突破。

　　針對RFID技術在服裝生產信息化的應用需求，依托國家863項目資助，北京三博中自科技有限公司重點研究服裝生產過程RFID的適用性及應用關鍵技術，并構建了基于RFID的服裝生產信息化管理系統，以解決傳統服裝生產過程管理中存在的問題。

　　基于RFID的服裝生產信息化管理系統總體設計與應用實現

　　典型服裝加工企業(yè)生產過程相關環(huán)節(jié)主要包括：生產任務制訂與下達、原輔料領取、加工生產、質量檢驗和整理包裝等。在典型針織服裝企業(yè)生產環(huán)節(jié)針對性應用 RFID技術，采集各環(huán)節(jié)的現場信息匯總到企業(yè)信息服務器，構建基于RFID的服裝生產信息化管理系統，主要實現生產任務進度控制、生產物料追蹤以及生產核心環(huán)節(jié)實時監(jiān)控調度等功能。

　　生產任務進度控制

　　為了實現各生產任務進度的實時采集和控制，每個生產任務從制訂下達開始就生成一張電子標簽任務卡。任務卡保存必要的任務信息，由該任務的生產管理員持有。原輔料領取、加工生產、質量檢驗和整理包裝的每個生產流程環(huán)節(jié)都設有RFID讀寫設備，用于采集或寫入任務進度相關信息，并上傳給企業(yè)信息服務器供管理層實時查看和處理。

　　生產任務制訂、下達和管理由計劃部完成。計劃部下達每項任務時，將任務相關內容寫入一張13.56MHz的電子標簽（任務卡）發(fā)給任務管理員。任務卡的數據存儲分為UID區(qū)、基礎信息區(qū)和過程信息區(qū)。UID區(qū)是獨立分區(qū)，存儲標簽的全球惟一編碼，在標簽出廠時被固化無法更改?；A信息區(qū)存儲任務號、數量、款式、交貨日期等任務信息，只有計劃部擁有寫入權限，其他生產環(huán)節(jié)對于該區(qū)只有讀取權限；過程信息區(qū)為不同生產環(huán)節(jié)劃分不同的子區(qū)域，每個環(huán)節(jié)在生產過程中可以根據需要在對應子區(qū)域寫入或讀取相應信息。

　　任務信息寫入由計劃部PC機連接RS232/USB接口的臺式RFID讀寫器實現，任務卡信息通過企業(yè)內部網上傳給企業(yè)信息服務器。生產過程中，任務管理員需要在相應環(huán)節(jié)的RFID讀寫器進行任務卡讀取或寫入操作才能執(zhí)行后續(xù)生產，該任務執(zhí)行進度信息實時上傳給信息服務器。生產任務全部工序完成后，任務卡自動失效，需交還計劃部下次重新寫入。

　　計劃部和企業(yè)管理層可以通過企業(yè)內部網的客戶端訪問信息服務器，查看各個生產任務的進度信息；客戶則可以通過Internet經過防火墻按權限訪問企業(yè)信息服務器，查看相應訂單進度信息。

　　生產物料追蹤

　　針對服裝生產過程物料在各個環(huán)節(jié)之間流轉搬運過程易發(fā)生丟失、遺忘現象，采用電子標簽對生產過程各環(huán)節(jié)的輸入和輸出物料進行標識，并通過各環(huán)節(jié)的 RFID讀寫設備寫入、讀取及核對相應數量、種類等信息。這些信息實時上傳給企業(yè)信息服務器并保存，實現物料流轉全程追蹤。

　　針織服裝企業(yè)生產過程主要分為裁剪、縫制、檢驗、整理、包裝五個環(huán)節(jié)，生產物料出庫后在這五個環(huán)節(jié)順序流轉，生產完畢后直接發(fā)貨或入成品庫存放。將各環(huán)節(jié)之間傳遞的物料按單元加裝電子標簽，每個環(huán)節(jié)接收到物料必須先用讀寫器進行識別和核驗，發(fā)現差錯可以及時追查。

　　該功能實現需要在每個環(huán)節(jié)安裝RFID讀寫器、操作終端以及相應的計算機和軟件。考慮到服裝企業(yè)的特點，每個環(huán)節(jié)都配計算機及軟件成本難以承受，且不利于管理維護。如果直接由企業(yè)信息服務器對這些現場分布設備進行管理，接口中間件繁重的數據采集、通訊和處理工作量會加重服務器的負荷，從而影響整個企業(yè)信息系統的實時性和可靠性。

　　為了適應服裝企業(yè)特點，我們提出軟硬結合、集中分布相結合的中間件概念。將中間件的主要功能按功能單元進行劃分，每個單元由獨立硬件設備——接口控制器實現。接口控制器負責其功能單元內RFID讀寫器、操作終端等信息采集設備的功能設定、操作控制、故障檢測、數據提取、過濾、格式轉換，再通過以太網接口將現場數據上傳給企業(yè)信息服務器。服務器端只需要一個簡單的軟件中間件實現接口協議轉換后，提供一組標準的接口函數給應用管理程序即可。這種軟硬件結合、分布集中相結合的設計，降低了服務器的負荷，提高了現場數據采集和控制的穩(wěn)定性和可靠性。

　　以裁剪環(huán)節(jié)為例具體說明物料追蹤實現。裁剪環(huán)節(jié)需要用RFID讀寫器讀取原輔料的電子標簽信息，通過接口控制器和企業(yè)信息服務器進行通訊，核對原輔料數量、規(guī)格是否和出庫數量一致，結果在操作終端液晶屏顯示。裁剪完畢的衣片需要捆扎成包并加裝電子標簽，通過操作終端輸入每包數量、規(guī)格信息，由RFID讀寫器將信息寫入電子標簽，同時接口控制器將寫入信息和標簽UID關聯上傳給企業(yè)信息服務器。

　　生產核心環(huán)節(jié)實時監(jiān)控調度

　　多數服裝企業(yè)生產針織服裝，生產的核心環(huán)節(jié)是縫制，對于產品總體生產效率和質量起決定作用。但是縫制環(huán)節(jié)工序復雜、人員眾多，原料、輔料、半成品等物料集中，信息化管理難度大。

　　傳統縫制環(huán)節(jié)人員以班組為單位按工序依次排列，投入一批物料按順序加工，每完成一道工序后捆扎好向后繼工序搬運。這種方式中由于物料捆扎、搬運以及職工進度不同造成的等待都影響效率，而且出現質量問題也難以及時發(fā)現和處理。
在縫制環(huán)節(jié)采用基于RFID的生產實時監(jiān)控和配送調度系統, 其架構如圖1所示：

圖1 基于RFID的生產監(jiān)控和配送調度系統架構示意圖

該系統將待縫制衣料按件劃分，每件衣料由專人掛在一個貼有電子標簽的吊架上，吊架在一條橢圓形主軌道上自動傳輸。主軌道兩側按流程順序設置若干工位來實現不同的工序加工，每個工位加裝RFID讀寫設備，采集主軌道傳送過來的吊架標簽信息并傳送給上位計算機，由軟件調度該吊架應進入哪個工位的支軌道進行加工。某個工位完成一個吊架加工后，職工只需要按一下電鈕，吊架從支軌道返回主軌道向后繼工序繼續(xù)傳輸。吊架返回主軌道過程中，標簽信息被RFID讀寫設備識別并傳給軟件記錄。

　　系統軟件運行前，需要先由生產管理員配置生產工藝編排、工序分配等必要參數。該系統運行中縫制生產線的實時物料狀態(tài)、設備狀態(tài)、每個工位職工的進度信息都會在界面實時顯示，系統可以動態(tài)調整各個工位的物料分配達到效率最大化。而且一件衣物的每道工序加工信息都被準確記錄，一旦出現質量問題可以準確追溯到個人，提高了質量監(jiān)管水平。實時生產數據處理完畢后，保存到歷史數據庫中，生成各種統計和分析報表，產品出現質量問題可以根據歷史數據進行追溯。歷史數據定時上傳到企業(yè)信息服務器，供管理層查詢。

　　系統應用效果

　　目前，基于RFID的服裝生產信息化管理系統已在江蘇南通某針織服裝企業(yè)建立應用示范工程，應用系統整體架構示意圖參見圖2。

圖2基于RFID的服裝生產信息化管理系統架構示意圖

該系統經過半年的實際生產運行，取得如下效果：
核心生產環(huán)節(jié)縫制車間的效率平均提高30%以上，特別對于小批量多批次生產效率可提高50%以上，訂單交貨周期平均縮短15~20%。
生產過程物料丟失損耗情況減少80%以上，平均每個生產任務節(jié)省原料成本3~5%；
產品質量問題減少70%以上，且未出現同一質量問題在某批次大量重復的情況；
生產信息化程度提高使管理層和客戶可以實時查詢任務/訂單進度狀態(tài)，未出現訂單逾期情況，客戶滿意度明顯提高。

系統的意義和推廣價值。

該系統結合服裝行業(yè)的生產工藝流程和管理方式的特點，將RFID等信息化技術應用于服裝企業(yè)生產過程的各個主要環(huán)節(jié)，實現了生產任務進度控制、生產物料 追蹤以及生產核心環(huán)節(jié)實時監(jiān)控調度等功能。通過實際生產運行，提高了生產效率，降低了質量問題和物料損耗，使企業(yè)管理水平有明顯改善。

系統設計過程中嚴格注意成本控制，比如：RFID標簽采用閉環(huán)循環(huán)使用方式，盡可能采用成本較低的13.56MHzRFID讀寫器設備，通過接口控制 器應用減少計算機數量等。在滿足功能需求的情況下最大限度降低成本，在利潤率低、成本敏感的服裝企業(yè)會有很好的推廣前景。

此外，該系統特別重視軟硬件產品在工業(yè)現場的可靠性設計，RFID讀寫器、接口控制器以及監(jiān)控調度軟件在其他離散制造行業(yè)也有拓展應用價值。