基于RFID的物联网技术在制造业企业的应用研究

1、长沙学院 CHANGSHA UNIVERSITY物流设施与设备课程论文设计（论文）题目：基于RFID的物联网技术在 制造业企业的应用研究 系部： 工商管理系 专 业： 08级物流管理 学 生 姓 名： 屈亚琴 班 级： 1班 学号 指导教师姓名： 王爱武老师 成 绩： 长沙学院二一 年 十一 月摘 要随着全球信息革命的深入，物联网技术正受到业界的广泛关注，而其中RFID技术在各个行业的研究和应用得到了迅速发展。如何提升企业管理水平降低物流成本已成为当前制造企业面临的一个现实问题，将RFID技术应用于其中将带来巨大收益。本文首先介绍了物联网技术的概念、发展状况，然后具体介绍了RFID技术在库存管

2、理及生产管理中的应用，最后对制造企业应用物联网技术提出了一些建议。关键词：RFID技术，物联网，制造业，库存管理，生产管理1引言企业的信息化是实现自动化的关键手段，特别对于以制造业为主的中国来说尤为重要。中国制造业市场竞争日益激烈，客户需求日趋个性化，国内市场国际化的趋势加剧，国际资本加速进入中国制造业，这些因素共同促使中国制造企业应更为关注信息化建设以提升企业的核心竞争力1。随着多数企业和产品的生产模式从按库存生产向按订单装配或按订单设计模式的转变，对包括原材料、在制品、零件和最终产品等所有物料的跟踪和控制就显得越来越重要。如今，条码已普用于制造业，然而对许多条码系统而言，往往需要在生产过程

3、中手动修改和更新，费时费力。RFID 技术相比条码具有准确、快速、可靠的优势，且能提供实时数据，这对大批量、高速的制造企业特别重要2。因而，如何提升企业生产物流，加强内部物流管理，已成为企业管理的一个现实课题。现代生产物流管理的基础和依据是大量的物流信息。因此首先要解决的问题是来自生产过程和管理中的大量的数据如何自动录入的问题。只有这些大量的底层数据录入到计算机，才能实现对生产过程、物流管理、生产计划、调度和质量等的监控和控制。RFID技术的出现可以很好解决底层数据采集的“瓶颈”难题3。它将大大提高物流活动各环节的自动化处理水平，提高物流效率，降低物流成本。2RFID 和物联网技术理论介绍2.

4、1物联网技术介绍物联网4（The Internet of things）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。物联网从2005年国际电信联盟(ITU)发布ITU互联网报告2005：物联网来解读，就是随时随地实现人与

5、人（通过PC和非PC）,人与物，物与物之间的交互。物联网除了交互以外更重要的是通过基于这些交互信息之后提供的智能决策。另外物联网是互联网的自然延伸，以后更多的通过传感器收集的信息将极大的丰富互联网的资源，并且基于这些收集的信息长远而言将有可能实现更多的基于交互信息的智能服务。图一 物联网示意图2.2 RFID技术的实现RFID5 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。RFID 的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。

6、该技术是通过读写器和粘贴在目标物上的射频标签，利用射频信号将物品的相关信息由射频标签传送至读写器来达到自动识别对象获取相关数据的。一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份组成, 其工作原理是Reader 发射特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理6。而广泛运用于制造业型企业的RFID 标签一般有两种：有源标签和无源标签。通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描

7、器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯便构成了物联网的概念。RFID 技术的普及，正带来一场供应链革命，这便是物联网技术的在企业中的广泛运用。图二 RFID的工作原理3基于RFID 的物联网技术在制造企业中运用物联网技术在目前已经开始运用在各生产企业中，我们熟知的手机生产商诺基亚在芬兰率先测试RFID 项目7。他们通过商用热能打印机在手机产品上贴上彩色编码标签，该打印机与客户出货流程系统相连，通过一个智能读码板将信息传递到安全网络服务器上。在物料采购流程中，诺基亚的包裹被卸在英国的仓库，通过一个读码器将信息自动传递给诺基亚分公司物料经理的手机中。在目前广

8、泛运用的物联网中8，基于RFID 技术的电子标签是其中关键技术之一，它是一种提高识别效率和准确性的工具，该技术将完全替代条形码，通过电子标签能精准地识别出你所需要的物体。惠普公司着手发掘RFID 在实际制造流程中对我们的帮助。RFID 能确保他们在制造中使用正确的元器件。在该公司现有的系统下，惠普员工需要对生产线上的在制品进行扫描，然后再扫描元器件，以判断两者是否吻合。采用RFID 标签后，通过验证元器件系列编码自动保证了选用元器件的正确性。在企业分销中和零售业配送中，RFID 从货物离开仓库的那一刻起就已经开始发挥作用。当整车货物离开分销中心时，系统对拖车上的货物进行扫描，扫描后通过无线传输

9、方式将信息上传到互联网中，这样，商店经理就可以跟踪来自于商店仓库信息系统的每一条发运信息，知道发出了哪些货物，它们什么时候到达。当拖车到达商店时，再经过一次扫描，看一看是否丢失了什么，这样，就不再需要检查每一个拖车和实际统计货物数量。一旦商品摆在货架上，当货架商品量出现短缺时，嵌入的RFID 阅读器向商店后端办公系统发送一条消息，随后货物就会按需补充，这样就避免了由于商品短缺造成的销售损失。另外，RFID 阅读器还可以跟踪商品的销售速度和销售最好及最差的商品，并具有安全防盗功能，只要标签中的防窃功能处于激活状态，那么商店出口处的传感器就能发出告警信息，而在收款台，防窃程序会自动取消。在收款台，

10、带有标签的货物会再经过最后一次扫描，同时更新库存。另外，商店的顾客可以直接了解他们所想要的商品，并立刻得到带有标签的商品的有关信息。另外，EPC9 系统的出现让基于RFID 技术的物联网技术有了新的定义和应用。 EPC（Electronic Product Code）系统是在计算机互联网和射频技术RFID 的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。其将为供应链管理提供前所未有的、近乎完美的解决方案，以该软硬件技术构建的物联网，可实现全球的万事万物于任何时间、任何地点彼此相联，互相“交流”，将使产品的生产、仓储、采购、运

11、输、销售及消费的全过程发生根本性变化。它是条码技术应用的延伸和扩展。3.1基于RFID的制造企业库存管理运作库存管理对企业来说是一项繁琐复杂的工作，每天要处理大量的单据数据。为及时结清每笔业务，盘点库存和货物流动情况，保证企业生产用料及货物安全，库存管理人员要花费大量的人力物力和时间来做数据记录和统计工作10。如采用条形码技术(特别对于大型物品，不知道条码标签放什么位置会比较好)，需要大量的人工介入进行条码扫描，效率低下、差错率高，所提供的信息准确性和实时性得不到保证。而将RFID技术应用于制造企业的库存管理11。由于RFID实现数据录入的自动化，可以减少大量的人力物力，同时还可以提升库存管理

12、，降低平均库存水平。其作用对象包括原材料、零配件、在制品、半成品、产成品等，通过动态实时的库存控制能够有效降低库存成本、入库和出库。当贴有电子标签的货物运抵仓库时，人口处的读写器将自动识读标签，不需人工扫描。根据得到的信息，管理系统会自动更新存货清单。这一过程将传统的货物验收入库程序大大简化，省去了繁琐的检验、记录、清点等大量需要人力的工作。出库则与此入库环节类似，可实现自动操作。盘点库存时不需进行人工检查或扫描条形码，因此库存盘点时的工作量和不必要损耗的大大减少，为管理者在库存控制方面减轻了很大的难度。在制品的跟踪与管理就是对在制品进行计划、协调和控制。仪器、工具、器材和仓储的管理：在贵重和

13、经常移动的仪器、工具和器材上附有电子标签，在车间、仓库的大门或有关部位设置阅读器，通过管理信息系统的计算机可以实时监控和追踪。采用RFID监控原材料、半成品和产品的进出库和在生产线上的流向，可以控制流通、减少库存，提高劳动生产率和经济效益。RFID技术的应用可以对生产过程中产生的大量的实时数据实现自动化快速收集，进一步帮助计算机网络就可实现数据的实时处理。RFID技术的应用使企业更轻松地管理生产数据，提高产品的品质，减少和避免半成品的积压，从而提高企业效率。由于RFID实现数据录入的自动化，可以实现更多的信息收集和跟踪操作，使得确定货物的位置更为精确具体。因此，借助RFID技术可实现精确的库存

14、管理。3.2基于RFID的制造企业生产管理运作制造业既包含了采购和销售，也包含着将低价值的物料转换成高附加值产品的生产制造。快速响应(Quick ReSponse)和敏捷(Agility)是制造业成功的关键因素12。而生产物流是制造业整个物流的核心环节。生产物流和生产流程同步，是从原材料购进开始直到产成品发送为止的全过程的物流活动。原材料、半成品等按照工艺流程在各个点之间不停顿地移动、转移，形成了生产物流。它是制造产品的生产企业所特有的活动，如果生产中断了，生产物流也就随之中断了：反之亦然。现在的客户对产品的质量和个性化要求越来越高，客户订购和制造厂生产都会选用各种样式、不同材料及其组合的产品

15、。制造厂要实行多品种、少批量生产和“即时生产”才能适应这一要求。加上许多高科技产品体积小和比较昂贵，因此制造厂需要一个非常复杂和严密的生产控制系统和监视系统。在生产流水线上配置RFID，加工装配用的元件和零部件都有电子标签，随着流水线到达每个工位，在每个工位都有读写器，这样可以保证在每一个工位上的加工和装配是正确的。实现了生产的自动控制、自动分拣和监控，保证了产品的质量，提高了劳动生产率。德国宝马汽车公司的汽车生产是按用户提出的式样要求进行的，用户可以从上万种选项中选择。公司在汽车装配流水生产线上应用RFID，汽车的零部件带有可重复使用的电子标签，流水线的每一个工位都设置了读写器，由此保证了汽

16、车装配的正确性。在集成电路制造厂，晶片生产基于化学和超净的要求不能使用条形码，而可以使用RFID，用来核对封装了电子标签的容器内的晶片半成品，监控生产工序13。借助RFID技术，原材料、零部件、半成品和在制品上的电子标签使得生产计划管理人员能够对其迅速定位、了解原材料的耗损情况。这将大大提高生产的效率和质量，RFID技术还能够对产品进行信息的收集、处理，帮助生产人员轻松掌握整个生产线的运作情况和产品的生产进度进度。由于RFID 的可读写特性，其可提供不断更新的实时数据流，与制造执行系统互补，RFID所提供的信息可刚来保证正确地使用劳动力、机器、工具和部件。从而实现无纸化生产和减少停机时间，促进

17、生产物流进行。更进一步将RFID 与现有的制造信息系统如ERP、CRM 等相结合14，建立更为强大的信息链，并且实现在准确的时间及时传递准确的数据，从而可以提高资产利用率、增强生产力、进行各种在线测量以及支持质量控制。4总结与建议由于RFID具有许多其它自动识别技术所没有的优点，所以它在包括制造业在内的许多领域中获得广泛的应用。但是，由于目前还没有RFID的国际标准，我国也没有标准，这成为RFID产业化和应用进程的一大障碍。因此，今后对RFID及其应用要有更进一步的深入研究。RFID技术15的应用会带来巨大的收益前景，但是伴随着巨大收益的同时，也会带来实施这项新技术的巨大挑战。因此，对于大型制

18、造企业来说，在实施RFID技术之前，必须做好前期规划，为以后成功实施RFID系统奠定坚实的基础。(1) 进行成本效益分析。一份成本效益分析报告对成功实施RFID非常重要。当前实施RFID技术还存在诸如成本、技术、标准等方面的问题，一些企业对于实施RFID技术还处于观望态度；但是RFID技术可带来巨大的效益，包括间接效益，如提高客户满意度。这些都应该列入报告中，并根据实际情况进行投资收益分析。(2) 进行应用系统分析。在实施之前，要明确部署RFID 系统在业务上的需求， 并对这些需求进行分析。同时还要充分考虑在开发部署RFID系统时的种种因素，统筹规别。规划做完后， 要将这一规划交到有真正决定权

19、的人手中，以此确保他们会被真正贯彻实施。(3) 制定实施计划。结合应用系统分析报告，制定RFID实施计划。RFID项目的实施可以分为四个可行阶段的计划，逐步实现平稳缓慢的过渡。即：起步、测验和验证、试点实施以及真正实施四个阶段。对于制造企业来说，其关键在于如何使用RFID信息，实现与企业现有系统的信息整合，优化内部业务流程，提高企业的核心竞争力。尽管通往RFID的道路并不容易，需要重组现有的生产流程，进行大量的员工培训，与供应链伙伴进行互动等等。但是，对于那些勇于接受挑战、具有远见的组织来说，应用RFID技术将会带来巨大的好处。参考文献1李传涛. 中国电信在无锡设立物联网基地 Z. 通信产业网讯, 2009.2C. M. Roberts. Radio frequency identification (RFID) J. Computers & Security, 2006, 25 (1): 18-26.3张琪. 我国物联网要把握技术创新这一命脉 J. 中国信息化, 2009: 1115.4王保云. 物联网技术研究综述 J. 电子测量与仪器学报, 2009, 23 (012): 1-7.5J. Whitaker, S. Mithas, M. S. Krishnan. A field study of RFID deployment and return