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基于RFID射频识别技术的模具管理解决方案

一、项目背景

　　随着国内制造加工行业的发展，各种模具使用的数量日益增加，由于模具质量重体积大价值高种类繁多等特点，采用现有的人工纸质记录等方式已经无法及时有效的对模具资产进行管理，无法及时了解到模具的使用情况以及模具的储存、维修、报废等情况。

　　而模具的管理影响着制造加工企业产品的品质以及生产排期，所以模具的管理对提升制造企业效率以及资产安全管理尤为重要，引入先进的信息采集手段来替代现有的人工管理方式迫在眉睫。

二、需求分析

　　上海岳冉通过对现场观察以及与现场工作人员交流了解到目前在模具的管理方面存在如下需求：

　　1)模具使用次数统计：

　　模具在冲床上进行冲压件的加工工艺时，整个模具的从上冲床直至模具出现损坏进行维修工作，使用者无法获知冲压模具的使用次数情况。

　　这种情况造成对于模具的使用情况以及模具的寿命目前无法进行有效监控，如果在生产加工过程中使用了已经产生质量问题的模具，会影响到该模具加工产品的品质。所以用户希望可以借助RFID技术来对已经在冲床上进行加工工作的模具进行管理，从而可以对模具的冲压使用次数进行统计，可以提前了解该模具的使用寿命，在加工过程中可以避免使用有瑕疵的模具，而影响到产品加工的品质。也可以提前预知模具的维修期限，提高后续的维修保养工作效率。

　　2)模具出入库管理

　　当前模具在进行出入库时，现场操作人员使用叉车将模具运送到仓库中，放置到货架上，然后仓库管理人员采购纸质记录的方式进行模具的进出和盘点管理。采用人工记录方式有以下缺点：

　　a.效率低：工作人员使用纸质记录每次出入库的情况，记录的效率较低，且有可能出现漏记的情况。

　　b.记录保存和检索工作复杂：采用纸质文档进行记录会产生大量的纸质文档，后续文档的归档保存需要专人管理，且如果需要调出某些出入库记录时，翻查调取工作也会增加人员的工作量，影响工作效率。

　　3)模具实时状态管理

　　当模具被放置到仓库货架之后，管理人员进行人工点数，采用纸质报表统计，按照内部规定周期性进行上报。人工管理方式影响了模具的盘点工作的效率，而对于盘点数据的实时性也有影响，管理人员无法在第一时间知晓仓库中模具的状态。

　　4)现场堆放的模具以及其他相关资产状态监控

　　除了在仓库中货架上放置管理的模具之外，在冲压车间中也随意堆放了一些模具以及相关的检具等资产，这些模具资产的状态目前无法进行监控。

　　5)模具维修保养数据记录

　　目前模具在进入到维修车间到完成维修，整个维修流程没有进行数据记录，在后续模具报废需要进行维修记录调阅的时候，无法提供相应的数据，管理人员无法得知模具的维修流程工艺等信息。

　　针对以上需求以及模具在管理中遇到的问题，在此引入RFID射频识别技术对模具从入厂到报废的全生命周期进行管理。

三、RFID技术介绍

　　射频识别(RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

　　无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池;也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

　　RFID系统工作示意图：

四、系统方案架构

该模具管理方案主要有以下几个功能模块构成：

模具冲压次数统计
模具出入库管理
模具状态检测
模具数量盘点
模具维修保养管理

五、解决方案

1.模具冲压次数统计

　　在模具四个面上分别固定4个UHF RFID抗金属标签，在冲床上安装UHF RFID读写器以及RFID天线，读写器默认状态下不进行读取工作并与冲床进行数据通信。

冲床对模具每冲压一次，传输一条指令给读写器并触发读写器读取模具上的标签一次，读写器将读取到的标签ID号传送到后台数据库中记录，表示该模具被冲压一次，以此来达来监测模具使用情况的目的。

2.模具出入库管理

　　在模具仓库出入口安装RFID读写器架设RFID天线，在出入口形成RFID信号覆盖。当工人使用叉车将粘贴RFID标签的模具运输到仓库经过RFID信号覆盖区域时即可被读写器读取到，读写器将读取到的数据传输到仓库出入库软件中，即可完成入库。

在仓库出入口架设两道RFID天线组成的识别通道，每一道通道的天线ID都不相同，以此来进行出库或者入库的逻辑判断。

3.模具状态监测

　　在仓库的货架上架设RFID天线，对货架上模具的RFID标签进行识读，将读取到的数据通过网络传输到后台系统，以帮助管理者及时了解当前模具在仓库中的状态。

4.模具维修保养记录管理

　　在维修车间出入口架设RFID读写器和天线，组成RFID通道，模具在损坏进入到维修车间，经过RFID通道被识别，即表示该模具有被维修的记录。

5.模具数量盘点

　　车间人员配备RFID手持式读写器，在手持式读写器上安装RFID盘点程序，当需要进行盘点工作时，盘点人员使用手持式设备对车间里所有模具上的标签进行读取，并将读取到的数据与手持机软件上的盘点清单进行比对，如果与清单没有出入则所有模具资产数量正确。反之，模具资产数量出现异常，工作人员即可进行排查。

六、硬件产品选型

FU104超高频RFID读写器

上海岳冉FU104超高频RFID读写器是一款基于Impinj R2000芯片深度开发的高性能UHF超高频电子标签读写器，拥有完全自主知识产权设计，结合专有的高效防碰撞处理算法，在保持高识读率的同时实现对电子标签的快速读写处理，可广泛的应用于各种RFID系统中。

超高频RFID电子标签

上海岳冉TU106系列标签是一款PCB材质的通用型超高频抗金属标签，专门为金属等复杂环境设计，其在安装于金属物体表面的情况下，读写性能优异，且耐高温防护等级强，可使用在各种恶劣的环境中。

FU100超高频桌面式发卡器

上海岳冉FU100超高频桌面式发卡器使用业内最具性价比的UHF RFID 芯片和最高性能的元器件，读写标签无盲区拥有出色的读写标签性能，使用 FT232 USB转串口芯片，提供业内最稳定的USB通讯。温漂系数极低，可在恶劣环境下工作。拥有丰富的接口，支持USB 2.0、 RS-232、韦根26、韦根34接口，支持USB供电，支持独立电源供电。

HA500超高频RFID手持终端

上海岳冉HA500安卓超高频手持终端是一款集成ISO18000-6C(EPC GEN2)外置超高频RFID模块的工业PDA，专为超高频RFID远距离应用设计。拥有先进的防碰撞算法和尖端的射频电路设计，具有防碰撞能力强、读写距离远、灵敏度高、稳定可靠的特点。同时，它又是一款坚固耐用、集多功能于一体的工业级移动数据采集终端，可灵活配置1D/2D条码扫描、指纹识别、身份证识别等功能，可实现条码、UHF和HF等同时配置，满足复杂环境下的应用需求。

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