一、 項目概述
1. 背景簡析
制造業(yè)與物流業(yè)聯(lián)動發(fā)展已成為制造業(yè)與物流業(yè)的普遍共識。隨著信息技術(shù)的日新月異以及制造業(yè)的全球化，制造業(yè)的商流、物流、信息流、資金流的全球協(xié)同越來越有賴于信息技術(shù)的普遍應(yīng)用。RFID技術(shù)以其非接觸式、遠距離、實時準(zhǔn)確、動態(tài)海量交互物品信息的特點，免除了跟蹤過程中的人工干預(yù)，使企業(yè)能夠?qū)崟r、精確、高效的掌握整個供應(yīng)鏈上的信息的流向和變化，提升企業(yè)信息化程度和競爭實力。
目前，低頻無源RFID應(yīng)用較廣，但低頻技術(shù)決定了其無法滿足超遠距離自動識別的要求；而有源電子標(biāo)簽（Active RFID）自身配備電池，可提供全部器件工作的電源，有效閱讀距離也較前者有所增加。但是，實現(xiàn)遠距離（幾米至幾百米）讀寫的超高頻標(biāo)簽讀寫器，往往體積笨重、安裝困難、造價很高，且遠距離識別大多是通過加大讀寫器的發(fā)射功率實現(xiàn)的，除了對環(huán)境的電磁污染，也可能對使用者帶來潛在危害。簡而言之，現(xiàn)有的有源電子標(biāo)簽技術(shù)無法滿足超遠距離、低發(fā)射功率、標(biāo)簽長壽命（省電）、高抗碰撞、區(qū)域精確定位、高可靠性等制造業(yè)物流的綜合要求。
2. 項目創(chuàng)新點
本項目采用的解決方案，以西谷完全自主知識產(chǎn)權(quán)的i3RFID專利技術(shù)體系為基礎(chǔ)，運用2.4GHz軍用直序擴頻（DSSS）多信道協(xié)同技術(shù)體系，能夠完全滿足制造業(yè)物流對超遠距離、精確定位、海量讀寫、靈活省電的特殊要求。
與普通有源標(biāo)簽不同的是，西谷i3RFID標(biāo)簽具有0.1W左右的發(fā)射功率，超過2000米的讀寫距離，絕大多數(shù)時間處于深度睡眠狀態(tài)，只有進入讀寫定位器工作范圍時，標(biāo)簽才轉(zhuǎn)換到低功耗監(jiān)聽狀態(tài)；若接到工作指令，標(biāo)簽即在毫秒級完成工作，而后轉(zhuǎn)入低功耗監(jiān)聽狀態(tài)；工作指令結(jié)束，標(biāo)簽則自動進入深度睡眠狀態(tài)；從根本上減少了電池的能量消耗，同時避免了對外的環(huán)境電磁污染，避免了多標(biāo)簽的讀寫沖突，同時保證了信息安全。
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針對制造業(yè)物流各個環(huán)節(jié)的特殊要求，西谷i3RFID標(biāo)簽更能夠根據(jù)協(xié)調(diào)器的指令，在25種之多的工作模式間（普通有源卡、監(jiān)聽、區(qū)域定位、精確定位、海量讀寫模式等）按需空中動態(tài)或自適應(yīng)轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)采購、識別入庫、盤點、物料定位、轉(zhuǎn)儲、整車出廠、銷售等多種場合的差異化需要。
二、 用戶需求
重慶新區(qū)裝配廠物流系統(tǒng)體現(xiàn)了裝配制造業(yè)對物流信息的多樣化綜合需要，對RFID系統(tǒng)的技術(shù)水平提出了很高的要求。用戶要求以周轉(zhuǎn)盛具（臺車、塑料箱、倉儲籠等）為管理單位，自采購環(huán)節(jié)開始，經(jīng)入庫、盤點、物料揀選、裝配乃至整車出廠及經(jīng)銷商環(huán)節(jié)，全程實現(xiàn)對小至螺母等裝配零件、大至出廠整車成品的自動化物流信息協(xié)同管理。
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新區(qū)裝配廠主要包含CKD倉庫、維修車間、制造車間、發(fā)貨倉庫以及連接各區(qū)域的通道等部分。廠區(qū)數(shù)據(jù)庫應(yīng)能實時查詢到各周轉(zhuǎn)盛具目前所處的位置，以及當(dāng)時盛具內(nèi)零件的類型和數(shù)量：
1. CKD倉庫區(qū)及其通道實現(xiàn)自動出入庫識別，同時自動盤點及查找：
要求入庫通道全自動識別供應(yīng)商的發(fā)貨（發(fā)貨即以周轉(zhuǎn)盛具將零件裝箱），并在倉庫內(nèi)分配一個儲位，同時通過物流信息管理系統(tǒng)向供應(yīng)商發(fā)出收貨確認(rèn)；盛具入庫并進入儲位，庫區(qū)能夠?qū)崟r定位盛具，并記錄進入儲位的確認(rèn)信息；庫區(qū)全自動盤點，無需人工手持讀寫器掃描；
2. 維修車間、制造車間內(nèi)實現(xiàn)盛具信息實時更新
盛具出入車間采用自動識別記錄。盛具內(nèi)零件經(jīng)揀選后，更新信息能夠及時記錄在盛具標(biāo)簽內(nèi)，管理人員可實時查詢到最新的零件利用信息。空盛具出車間后，在空盛具區(qū)域自動新分配儲位并傳送給盛具標(biāo)簽，同時提示運送人員儲位信息；有剩余零件的盛具應(yīng)發(fā)回原倉庫原儲位，并檢驗儲位是否吻合；
3. 發(fā)貨倉庫實現(xiàn)整車經(jīng)銷信息交互
裝配整車攜帶標(biāo)簽，出廠自動識別掃描；經(jīng)銷商處倉庫自動入庫掃描并發(fā)回確認(rèn)收貨信息。賣出整車后，標(biāo)簽可收回再利用。
三、 系統(tǒng)架構(gòu)
1. RFID硬件組成
西谷i3RFID電子標(biāo)簽
西谷i3RFID電子標(biāo)簽作為最基本的硬件單元，主要貼放在周轉(zhuǎn)盛具和大型部件、產(chǎn)品等處的表面，用于記錄盛具內(nèi)部盛放內(nèi)容信息；
西谷i3RFID無線讀寫定位器/讀寫器：
安裝于通道、倉庫各部分、車間入出口、廠區(qū)出入口等位置，主要用于識讀或者獲取并修改其工作區(qū)域內(nèi)電子標(biāo)簽內(nèi)信息，并傳遞給中央數(shù)據(jù)采集器； 讀寫距離遠，網(wǎng)點少，覆蓋面積大，可自動進行盤庫和物流監(jiān)控；
西谷i3RFID手持式讀寫器：
用于收貨清點零件，車間零件揀選等必須人工參與的場合，即時更新周轉(zhuǎn)盛具標(biāo)簽所含的盛放內(nèi)容信息，并無線上傳至中央數(shù)據(jù)庫；
西谷i3RFID協(xié)調(diào)器：
根據(jù)不同的應(yīng)用場合和需要，動態(tài)調(diào)整標(biāo)簽工作模式、工作信道及相關(guān)工作參數(shù)，如在需要區(qū)域定位或精確定位的場合，從默認(rèn)監(jiān)聽模式調(diào)整為定位模式，實時定位標(biāo)簽物體，或在大型倉庫內(nèi)采用海量閱讀模式，抗碰撞高速率實時監(jiān)控各盛具的運送和入儲位匹配信息；
西谷i3RFID中央數(shù)據(jù)采集器：
將讀寫器發(fā)回的信息上傳至控制中心計算機的數(shù)據(jù)庫。
2. 信息管理軟件系統(tǒng)
廠區(qū)原有SCM
數(shù)據(jù)交互子系統(tǒng)：分為讀取模塊、寫入模塊、動作指令模塊、數(shù)據(jù)傳送接口。系統(tǒng)將信息通過Webservice發(fā)布XML文件給SCM系統(tǒng)，或者將SCM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)解析后傳給RFID系統(tǒng)。
四、 功能實現(xiàn)
盡管各車間或各環(huán)節(jié)物流需求各有不同，但發(fā)貨、入廠、維修、整車等多個環(huán)節(jié)的基本流程比較相似，可劃分為“出入庫自動識別”、“倉儲區(qū)域盤點”、“貨品查找及精確定位”及“零件采購揀選”等四個基本流程。
1. 出入庫遠距離自動識別
該流程涵蓋盛具進出廠區(qū)、倉庫、通道及各車間的自動識別環(huán)節(jié)，也適用于整車下線、出廠、經(jīng)銷商銷售的入庫出庫環(huán)節(jié)。通過出入庫自動識別流程，用戶能夠獲知標(biāo)簽物體目前存在于物流的哪個環(huán)節(jié)，廠區(qū)的哪個部分。
供貨商確認(rèn)發(fā)貨后，周轉(zhuǎn)盛具的i3RFID標(biāo)簽包含的信息即確定。盛具經(jīng)運輸?shù)竭_廠區(qū)，安裝在廠區(qū)、倉庫進出門禁處的協(xié)調(diào)器喚醒周轉(zhuǎn)盛具上的電子標(biāo)簽，使其進入與門禁讀寫器通信的狀態(tài)： i3RFID標(biāo)簽發(fā)射自身ID號以及盛具標(biāo)簽內(nèi)存儲的零部件信息至讀寫器，經(jīng)中央數(shù)據(jù)采集器進入數(shù)據(jù)庫，標(biāo)簽重新進入睡眠狀態(tài)。此時。SCM系統(tǒng)便可調(diào)出供貨商發(fā)貨清單進行比對。同理，盛具在進入各車間及區(qū)域間通道時，安裝在門口的協(xié)調(diào)器和讀寫器即可以同樣的方式，獲取盛具的信息，并更新該盛具所處的位置及攜帶的零件信息。
其中，西谷i3RFID讀寫器天線沒有方向性的限制，讀寫距離可達2000米，對超大型物流倉庫及庫區(qū)來說，僅需少量布點簡單施工，即可達到全區(qū)整體物流信息協(xié)同管理的目的；標(biāo)簽的海量讀寫模式更能適應(yīng)大吞吐量下貨物出入庫及轉(zhuǎn)儲的信息交互要求。
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2. 全自動倉儲區(qū)域盤點
倉庫盤點歷來是通過倉庫管理人員遍歷所有的貨架，對貨物進行依次清點的。RFID技術(shù)應(yīng)用于物流行業(yè)后，現(xiàn)行的大多數(shù)方法是使用手持讀寫機對集裝箱、貨柜、貨品條碼或者電子標(biāo)簽進行依次盤點，其遍歷的本質(zhì)并未發(fā)生變化。西谷i3RFID以其遠距離多信道協(xié)同技術(shù)體系優(yōu)勢，完全能夠使盤點這一環(huán)節(jié)脫離人工干預(yù)，實現(xiàn)全自動盤庫。
具體實現(xiàn)上，盤點倉庫庫區(qū)定點安裝3個或多個讀寫器，讀寫器可用無線或有線連接方式與中心控制計算機進行通訊。中心計算機向協(xié)調(diào)器發(fā)出盤庫指令，協(xié)調(diào)器按該指令的需要喚醒托盤上的電子標(biāo)簽，標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送ID信息，確認(rèn)該貨品在盤點庫區(qū)的范圍內(nèi)；如果需要，標(biāo)簽也可同時發(fā)送標(biāo)簽內(nèi)存儲的貨品清單，經(jīng)數(shù)據(jù)庫庫位存放信息傳送至管理信息系統(tǒng)進行比對。
不僅如此，西谷i3RFID系統(tǒng)也能完全支持傳統(tǒng)的盤庫方式。用戶可以在叉車上固定讀寫器或盤庫人員手持讀寫器，經(jīng)一定的巡檢路線對倉庫內(nèi)電子標(biāo)簽進行巡檢，與傳統(tǒng)盤庫不同的是，叉車司機或盤庫人員無需走近每一個托盤的標(biāo)簽，而只需已特定的路線巡檢，由于西谷i3RFID具有超遠讀寫距離，盤庫時無需走過所有的貨架，只需事先安排特定的簡單線路，讀寫半徑覆蓋所有貨架即可。
該盤點工作方式除了倉庫區(qū)域，也可用于特定區(qū)域的信息查詢。比如，用戶需要知道某一時刻某車間或倉庫內(nèi)現(xiàn)有多少盛具，盛具內(nèi)有多少零件，是否有盛具可以調(diào)撥其他環(huán)節(jié)使用，也可通過盤點的方式，實時查詢感興趣區(qū)域的盛具數(shù)量。
3. 貨品查找及精確定位
西谷i3RFID標(biāo)簽和讀寫器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)盛具進出廠區(qū)、進出倉庫、進出各通道、進出各車間的自動識別，而且能讓用戶獲知，感興趣盛具目前存在于車間或倉庫的哪個庫位。這樣一來，揀選零件等精細(xì)查找便可不再依賴數(shù)據(jù)庫查詢或庫管人員的尋找。采用西谷i3RTLS實時定位專利技術(shù)的RFID系統(tǒng)，能夠以RFID硬件條件，實現(xiàn)精確定位的功能。查找?guī)煳惶崛×慵r，協(xié)調(diào)器向目標(biāo)盛具的標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號，標(biāo)簽監(jiān)聽時收到指令，其自帶的蜂鳴器和二極管指示燈開始工作，提示盛具位置；制造車間內(nèi)，協(xié)調(diào)器命令標(biāo)簽進入定位模式，標(biāo)簽與讀寫器協(xié)同工作，實時上傳盛具所在位置。
4. 零部件采購、揀選及運送
CKD部件要經(jīng)過供貨商發(fā)包、廠區(qū)入庫、揀選分盛具等步驟，最終運往制造或維修車間供生產(chǎn)使用。散件均采用條碼或無源標(biāo)簽標(biāo)示，對其進行掃描需要人工輔助，難以實現(xiàn)自動出入庫及查找等功能。
西谷i3RFID標(biāo)簽安裝在散件的盛具上，實現(xiàn)了從供應(yīng)商環(huán)節(jié)到制造車間散件應(yīng)用一條龍信息傳遞和更新服務(wù)。
采購環(huán)節(jié)
供應(yīng)商用廠區(qū)專用的帶標(biāo)簽盛具裝運零件，每清點完畢一個盛具的零件，通過計算機直連的無線讀寫器或手持讀寫機，將零件清單寫入標(biāo)簽，清單信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)SCM系統(tǒng)發(fā)往廠區(qū)。
入庫清點
廠區(qū)入庫時，同樣采用計算機直連的無線讀寫器或手持讀寫機，讀取零件清單，打開盛具清點完畢后，更新標(biāo)簽信息，確認(rèn)收貨。
零件分揀
根據(jù)車間需要的零件清單進行零件揀選和分放，并采用盛具運送，分揀處可用庫門處的無線讀寫器或手持讀寫器，對新盛好的單位標(biāo)簽進行寫入，注明接收車間、責(zé)任人等信息。
零件運送
新寫入信息的盛具標(biāo)簽隨盛具運送至各個車間，在通道內(nèi)、車間門口處均安裝有無線讀寫器，實時追蹤盛具的位置和更新信息。
五、 客戶評價
重慶新區(qū)裝配廠的RFID物流系統(tǒng)順利實現(xiàn)了全廠區(qū)各車間、倉庫、通道等全套建筑設(shè)施的全面部署，網(wǎng)點少，成本低，讀寫距離超乎用戶原有想象，識讀沒有方向性限制，與現(xiàn)有物流管理軟件系統(tǒng)完美對接，大大扭轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)讀寫距離不足、識讀方向受限、盤庫仍需人工掃描等不方便的印象，進一步提高了制造業(yè)物流信息化管理的水平，是信息技術(shù)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實力的又一高水平示范項目。
附錄：公司簡介
西安西谷微功率數(shù)據(jù)技術(shù)有限責(zé)任公司是專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案及產(chǎn)品供應(yīng)商，以自主研發(fā)的國內(nèi)首顆2.4G超低功耗射頻PSoC(可編程片上系統(tǒng))“唐芯一號”物聯(lián)網(wǎng)核心引擎為基礎(chǔ)，構(gòu)建了完全自主產(chǎn)權(quán)的多信道協(xié)同架構(gòu)射頻識別i3RFID技術(shù)體系，是2.4GHz有源RFID國家標(biāo)準(zhǔn)以及2.4G RTLS實時定位系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)的起草單位。
西安西谷微功率數(shù)據(jù)技術(shù)有限責(zé)任公司
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