RFID技术提高涂装效率,实现机器人装卸等生产自动化

能源技术公司施耐德电气在位于肯塔基州列克星敦的第一家智能工厂中使用IoT技术，实现在各部门之间共享数据和分析的能力。该公司基于物联网的EcoStruxure架构可捕获并可视化来自多种技术的数据，包括增强现实、人机界面、可编程逻辑控制器和连接技术，如无源HF RFID。

列克星敦工厂的EcoStruxure Advisor解决方案可以分析这些数据，并在工厂的各个部门共享。据施耐德电气称，去年这套系统推动了现有设备的数字化。这种数字化可以减少生产停工时间，提高效率并降低能耗。

包括RFID系统在内的一些技术已经使用多年，但截至2018年11月，施耐德电气已经将这些技术集成到其EcoStruxure解决方案中。施耐德电气目前正在与那些对创建自己的智能工厂解决方案感兴趣的客户分享其系统和经验。

施耐德智能工厂的RFID技术最初用于其产品的自动化喷漆过程。据施耐德电气的报告称，自从2009年投入使用以来，被称为Osisense的RFID系统已取消了非自动化流程所需的128英里日常叉车驾驶过程，并把WIP库存成本降低了50万美元。施耐德在北美供应链绩效创新领导者Mike Labhart表示，这使该公司在不到一年的时间内获得了33%的投资回报。事实上，他表示RFID技术提高了涂装效率，并实现了机器人装卸等生产自动化。

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现在，为了改善数据管理，公司已将其他智能工厂系统的RFID数据采集集中在一个解决方案中。在工厂的中心，基于云的数字化解决方案可以显示喷漆过程中的WIP和供应水平以及其他生产业务。列克星敦工厂已有60多年的历史，但它是一个高度现代化、自动化的工厂，每年生产近130万个负载中心和大约80万个安全开关。

施耐德报告称，随着EcoStruxure系统的出现，这家工厂不仅是一个生产设施，还将作为一个展示平台，让客户和合作伙伴了解它如何利用物联网技术做出决策，从而提高盈利能力、管理绩效和运营效率，同时实现更智能、更高效的员工团队。当RFID技术在10年前推出时，它的目的是追踪产品在自动单轨运输系统上的运动轨迹。实际上，RFID解决方案使自动输送系统能够运行。

公司将符合ISO 15693标准的13.56 MHz无源HF RFID标签应用于载有部件加工和涂漆的支架上。公司能够通过RFID技术将每个运营商与特定产品连接起来，并在生产过程中穿过各个区域时读取到每个运营商的标签。物料搬运输送系统很复杂，事实上，它能够将主要与涂装相关的大量产品从10个制造点或装载点移动到10个装配线点。Labhart说，工厂总共有大约900个传送带标签贴在载体上，产品在经过读取过程时会被暂停。

首先，生产中的每个新产品都连接到机架上，然后再连接到载体上。当时，工作人员向系统输入五个详细信息，并将数据写入RFID标签。这些详细信息包括产品是否根据其来源或目的地进行跟踪其状态(如装载、卸载或喷漆)以及其零件、机架和托架编号。

整个设施中有75个读取器，在处理每个项目时捕获标签数据。当标签进入每个读取器的三英寸读取范围内，机器会捕获每个标签经过的相应时间和路径。当一个项目进入涂装部分时，该产品的油漆配方也会写入标签。用户可以实时查看每个载体标签的上一次读取位置，从而获得有关WIP或材料和供应可能减少的数据。但是，数据以前在边缘捕获，而未存储，因此以后无法对其进行分析。

Labhart说：“工作流程中存在的知识仅在过程中的特定点上才知道。”没有可用的历史记录，个人需要在计算机前才能查看WIP数据。其他基于物联网的系统也是如此。“我们的设施是垂直整合的，并且相当自动化。”他解释道。工厂中有多个专有系统，后来发展成数据包，这些数据包可能表明哪些是可以使用但不能自动与其他部门共享的供应材料。

“我们一端有SQL软件，在工厂的另一端设置纸质文件。而其他人则使用了未与其他操作集成的传统软件系统。”Labhart这样说道。因此，对于那些在工厂或监督生产的人来说，收集数据可能是一个复杂的项目。他指出，实现边缘级别之外的可视化一直是一个挑战，他补充道，“我们没有这些数据的历史记录，数据当时存在于边缘，但随后就消失了。没有办法分析WIP数据，也无法将给定的WIP计数与另一个相关联，以评估性能，更别提共享信息。”

然而，自2018年11月以来，由RFID系统捕获和管理的数据已经集中。因此，现在存储信息用于分析目的，可以与其他部门共享并且可以触发警报，例如通知人员供应水平可能低。通过下一步，现在可以捕获材料计数并将其存储在云中，如果材料级别达到警报点或需要采取措施，负责人会收到推送通知。

2009年，位于威斯康星州斯特根湾的Thermo-tron-X公司将RFID系统与“动力和自由式输送机系统”集成。这是当时该产品的首次安装，由施耐德与自己的能力中心合作开发。“我们进行了大量的产品测试，”Labhart说，其中包括使用各种标签和读取器来捕获每个组件的唯一标签ID以及书面数据，而传送带以每分钟60英尺的速度移动贴附标签的载体。所选的RFID标签和读卡器硬件由施耐德电气传感器能力中心提供。

施耐德电气在位于俄亥俄州代顿市的能力中心对其输送系统的模拟版本进行了RFID解决方案测试。从那时起，施耐德继续使用相同的技术，并为它增加了机架、标签和读取器。它还开始在其装配线的最后阶段部署这项技术，其中货物装载到托盘上;每个托盘都有自己的RFID标签。

Labhart表示，自EcoStruxure Advisor工具上线以来，系统的优势得到了提升。“我们已经看到负载中心停机时间减少近6%，这是因为公司能够在类似低供应水平的通知和事态变严重之前做出反应。”他补充道，通过集中数据，他们更好地理解不同系统中材料的消耗。”

施耐德电气目前正在对输送系统进行复杂的建模。来自材料运输时的RFID数据，加上对Ecostruxure Advisor解决方案(如Aveva Insight)的描述性分析，使公司能够在修改之前预测和验证系统性能。

Labhart说，RFID系统已经为公司有效地工作了10年，而且自推出以来，这种情况一直没有改变。他表示，“我们的RFID系统没有任何问题，它坚如磐石。在刚开始使用这种系统时，我们对其复杂性建立了一个很大的学习曲线。”事实上，公司在不停止生产的情况下部署了该系统。“在云端协调物流，保持生产运行，而不是中断系统，这是一次令人大开眼界的体验。”