无线通讯RFID服装制衣实时生产管理系统方案

1、无线通讯技术应用于RFID 服装企业生产线动态管理解决方案系统采用 ZigBee 无线通讯技术1前言中国是世界上纺织及服装生产大国，海关数据显示，2008 年，我国纺织品服装出口增速持续放缓。据我国海关数据显示，2008 年我国纺织品服装出口总额达 1896 亿美元，同比增长 7.98%，从数据来看,纺织出口仍保持持续增长趋势。当同时也应该看到，国内外经济形势也出现了新变化。外部经济的不确定性因素加大，人民币升值超过 6%、出口退税率下调 2 个百分点、贷款利率上调幅度达到 14.48%、劳动力成本压力持续上升，国家从紧的宏观政策也给行业发展带来了压力。面对这样的形势应该看到全球纺织科技日新月

2、异，落后就要被淘汰，没有创新就没有效益。目前国内外形势的变化，应该看作是中国纺织工业全面发展的新时期，我们应该抓住机遇，在创新中积极加快产业升级，不要在历史发展的紧要关头坐失良机。中国服装信息化大致分为以下阶段1.初期阶段（手工机算）工人将自己生产的产品、数量、工序用笔记录在本子上，月底计算工资时将本子统一汇总，有专门人员统计。这种方法只能用在小型规模的厂商，否则工作量呈几何级上升。此种方法的缺点是，一旦发现某些工序数量有异常，很难跟踪到底是哪个工人、哪天出的问题，可能造成多发不必要工资等。2.图章化阶段（纸标签阶段）将工人用的工票（菲），用印章的模式印在固定的一张纸上，每扎衣服一大张菲票，然

3、后每工序一个小菲，工人生产某道工序的时候用剪刀将相应工序的小菲剪下来，作为自己生产产品数量的凭证，然后统一汇总到电脑（或者手工），统计总数量根据工价计算工资。这种方式比手工计数提高了很多，避免了工序超数的问题。但是仍然需要大量的人工输入，人工核对等繁琐的数字工作。3.半电脑化阶段（条码计菲阶段）借助于电脑和打印机，将一扎货上的大菲每道工序用条码的方式打印出来，工人在生产的过程中根据自己的生产状况，用剪刀剪掉自己的工序条码，作为生产凭证，然后统一汇总，由专人将工人的条码菲（工票）扫描到电脑系统。比上个阶段有如下提高：条码计菲比印章菲提高了一个层次，但是也有不可避免的缺点： 依赖扫描设备，不同的扫

4、描设备误码率不同 工人和计算工资人员仍然有很大的工作量 扫描的效果严重依赖打印的效果 计菲成本居高不下 纸张浪费不符合社会发展的环保要求4.自动化阶段（电子计菲阶段）电子计菲是借助于 RFID 生产实时动态管理系统，将每个菲票在分扎时为每张 RFID 智能卡对应工序、数量将信息通过 RFID 控制器输入并实时传输到后台管理中心，工人根据自己的工序，通过 RFID 控制器（工票/工菲读卡器）将产品的数量、加工内容（工序）等信息直接发送到电脑，完成计菲工作。这种方式有以下优点：A：实时性高、B：安全稳定、C：上通下达，信息共享； D：分析流水，解决阻滞、E：节约成本、F：提高管理； G：循环利用，

5、绿色环保、H：解决了软件的数据采集问题。科启奥自动化动态管理系统流程科启奥 RFID 生产线自动化实时动态管理方案是运用无线射频识别技术(RFID)以及无线通讯技术（zigbee），通过引入 RFID 电子工菲技术创造性的设计出了新一代的工菲产品：用 ID 卡替代纸菲，用读卡器替代人手入菲，然后通过系统实时的把数据收集上来，再加于分析提供给管理层实时精确的分析报表，管理层通过这些实时数据报表可以时实了解一线生产动态，发现生产瓶颈，优化工序从而缩短生产周期。通过后台管理中心实时动态交换工人生产信息以及监控工作效能，为工厂提供一套完整的解决方案。帮助管理者从系统平台获取实时生产数据，可随时随地了解

6、关于生产进度、员工表现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息。同时动态管理系统为管理人员、公司高层和车间一线工人建立了一个连接渠道，每个工人的生产进度可以直接反馈到管理人，实时统计工人计件工资，评估工人表现，不同角度的多种分析数据，以便管理者做出客观决策和深层挖掘更有意义的数据。从而提高服装企业的生产效率和管理决策能力。系统实现原理 每种工序的物料在裁切困扎发飞时，配上一张智能卡。 每个工人都配有一张工卡。 在每台制衣机车上安装一台无线工票/工菲读卡机（RFID 控制器）。 工人在加工时先读一下自己的工卡，每完成一道工序后将分扎上配的智能卡在无线工票/工菲读卡器上感应一次，系统实时与管理后台

7、交换数据，完成一个工单后换下一个工单的物料卡。 系统自动记录每个工人在哪些时段在做哪些工单，耗时多久。 生产线上困扎工序使用工们读卡器自动完成后道工单的数量获取。 员工可以通过自助刷卡终端来查询自己全天的生产记录。 系统实时统计并计算出每个组、每个工位、每个工序的生产进度情况，给予管理者的工人调配提供最佳精确的生产数据，提供工作效率，减少人力资源浪费。1.直接效益 管理规范化 提高生产力和生产线透明度，节省薪资，责任到个人，减少瑕疵品，优化生产管理流程，减少在制品在生产线上的积存。 运作自动化 自动采集生产数据资料，较少录入人工，自动核算薪资，彻底淘汰工票，杜绝转送工票现象，节约成本。 信息数

8、据化 即时监测生产瓶颈，精确计算产能与生命周期，自动产生各种智能分析报表。 工作高效化 通过系统提供的精确实时生产进度数据，降低人力浪费2.系统的价值飞跃应用科启奥的 RFID 生产实时动态管理方案后，除了为企业带来上述效益以外，还可以为企业带来额外的价值的飞跃：工艺改进的永动机 目前国内的制造业工厂，真正设置 IE 部门的很少，即使有也是几个人的部门。设计的生产工艺动作无法做大规模的验证 应用本解决方案后，相当于把所有的一线工人都纳入到 IE 部门来，系统永远都能在众多的从事相同工序操作的工人里找出操作最快的几个工人，很容易使他们的哪怕是小小的改进进步都被发现，并得到推广。 使个别的小改进变

9、成全员的改进。而且这一发现过程是永远都会重复的。所以真正称得上是工艺改进的永动机。 如果每天都能把生产效率在原来基础上提高 1%，那么 70 天后是什么结果？效率是 70天前的 200%！做到公平 IE 所制定的工序单价很多都没有实现经过大量的验证，导致有的工序相对简单又值钱，有的麻烦又不值钱。现场分工时会造成人为的分配不公平。 应用本解决方案可以精确的知道 IE 估算的每道工序工时单价是否合理，如何去修正，做到公平。均衡生产，实时调度投资回报分析 可以节省人工成本 5-8% 生产损耗降低 10-20% 生产力提高 10-30% 减少在制品于生产线上的库存 对客户提高更好的服务时效性比较这个时

10、效性往往是被忽略的一个大课题。之前企业对工菲统计的认识到往往是停留在纯粹的计算工资的层面，所以只要工人把工菲交上来，月底能顺利计算工资就万事大吉了。所以一般是两三天交一次菲，最勤快也大不了每天到晚上才交一次菲，但入菲的员工却不会加班入菲，所以计算起来也是一天多统计一次。这样一来生产动态就严重失实，所有在此基础上生成的分析报表的作用力也因此会大打折扣，轻则延误货期，重则影响管理层的战略部署。以其中一个典型的客户为例，车工有 3000 人，平均每月薪水 RMB2000，每月车工工资总额约 450 万，应用 RFID 生产管理系统后，平均节约工资 5%，即 22.5 万，节约耗材 3万/月，统计员工

11、资 8 万元/年，另外生产效率提高了 8%，假设以 10%毛利率计算，该客户今年同比可多赚 300 万利润 可以节省人工成本 8% 降低生产损耗 10% 缩短生产周期 18% 提高生产力 30% 提高员工客户满意度无线通讯优势为什么使用无线通讯技术我国现行智能卡设备从上世纪 90 年代中期开始规模化普及至今已经有 10 多年的大规模发展历史了，其间智能卡经历了多次升级，从接触式智能卡发展到非接触式智能卡，从存储卡发展到逻辑加密卡、CPU 卡，设备功能也经历了多次升级。但其联网方式发展很慢，其中与 PC 机的联网方式 80%以上的设备仍然使用 RS485 / RS422 网络；少数设备开始内置

12、TCP/IP 通讯模块，使用五类线联网，但成本较高，联网距离较近（100 米）。个别系统使用 CAN 总线，成本适中，联网距离在 1000 米左右，通讯速度在 19.2-100kbps 较好。目前使用 RS485 网络通讯的智能卡设备其最大通讯距离 1200 米，通讯速率在 9.6-19.2kbps 左右，半双工模式，联网数量在 128 台以内。因联网方式的滞后，导致智能卡设备的联网通讯瓶颈产生，尤其需要急速解决的是施工便捷性、通讯速度、通讯距离等方面。目前智能卡设备因受通讯方式的限制，给设备的安装普及带来了极大的限制；例如，在一些密度较高的使用场所，如校园课室、工厂车间等，需要铺设密集联网线

13、路，通常是每课室铺设 1-2 条电缆，一个校园要铺设几百个信息点，线路铺设成本高、施工周期长。尤其是后期因线路故障而导致的维护工作量大、查找故障点效率低。为什么说我们的无线通讯是稳定的首先，我们使用的 ZigBee 无线通讯技术是符合国际 IEEE 802.15.4 规范，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的无线通讯技术解决方案。ZigBee 无线通讯技术这是一个工业级无线网络，专门针对工业控制优化，具有长距离、低功耗、低复杂度、低成本、低速率、高稳定性、高抗干扰能力、高穿透力等特点，这种无线通讯技术不是由我们公司所创造，我们在 2004 年首次成功把 ZigBee 无线通讯技术引入一卡通行业

14、，并成功研发出国内唯一基于 ZigBee 无线通讯技术的一卡通设备，至今已历经四年的市场考验。凭借四年间无数用户的反馈改进意见和自身不断改进优化，今天我们的无线一卡通系统的稳定、易用、优秀的扩展性能、快速组建、节省资源等优势已得到无数用户肯定。我们的无线通讯技术使用国际 ISM 开放频段。在中国开放的频段分别有：27MHz（玩具）、315-450（对讲、民用无线电）、915MHz（RFID）、2.4G（Wi-Fi），其中我们使用的频段是 433MHz。我们的无线通讯功率非常低，一般 Nokia 手机在通话时功率为 1.2W-1.5W，待机状态功率为 0.5W，我们的无线通讯设备功率待机状态下功

15、率<10mW，通讯时最大值为：l 一卡通设备（消费机、考勤机）：10db=10mW；l 普通型无线收发器、中继器：20db=100mW；l 增强型无线收发器、中继器：30db=1W。因此使用增强型通讯时最大功率相当于手机在通话。而且我们的设备在通讯时 1W 仅为最大值时的功率，我们每隔 0.6s 发射一次信号，平均功率小于 100mW，见下图示意：无线、有线投资分析对于某些已经建好的场所如：工厂、车间等，因建设初期考虑不足未能预留网络管线，只能考虑打墙、挖地等重新敷设管线，结果往往施工造价已经远远超过了智能卡设备总投入。选择无线传输，无需布线施工，节省费用，不影响室内外装修美观，使有些不

16、能进行布线施工的场所亦能轻松应用系统。使用专用的无线传输方式，避免了其它无线传输易受干扰、处理速度慢的缺点。最高工作速率达 250Kbit/s，对用户来讲并没有任何传输的滞后反应。无线通讯可以大量减少线缆的使用，以平均每台机使用 50 米线材，一个车间 300 个工位计算，如果使用五类线，则节省 4 万多元的线缆成本；如果以每米 5 元的布线施工成本计算，则节省 7 万多元的施工成本，同时实施周期也大大的缩短了，时间=金钱，在现今企业要求高效的工作效率下，这是传统布线根本无法企及的，另中央建设节约型社会的政策下，无线智能卡设备的普及具有明显的社会效益。与现有网络对比：无线网络局域网RS485网

17、络结构串（树）状结构星状结构总线结构传输方式无线微波TCP/IP差分传输通讯模式全双工全双工半双工通讯速度250Kbps100Mbps19Kbps最大传输距离半径 1 公里90 米1200 米单个网络链路可连接设备数量650001127障碍跨越能力有无无线缆消耗无很高中抗干扰能力强弱强初期建设成本低高中硬件对比要点无线工票读卡器有线工票读卡器网络布线无需网络布线，即买即可在车间使用，每站点节省 40-100 元网络布线投资费用需布置网线，并需专门管道屏蔽网线刷卡响应时间0.1 秒-0.5 秒，不受工作站点数影响，采用主动上传技术，员工读卡校验的时间只需0.1 秒，采用主动上传方式，当每个读卡器

18、有数据产生时主动上传到服务器，节约时间1 秒-5 秒，工作站点数越多响应越慢，有时刷卡需等很长时间才有响应。采用轮询技术，即控制器逐个扫描读卡器，影响采集数据速度，特别是当设备用量多的时候，员工读卡校验的时间需 5 秒以上，浪费工人生产时间，影响产量服务器要求普通电脑就可做服务器，方案运行速度快专用服务器，要求配置高，方案对服务器负载大。断开网络工作是否会丢失数据网络或者服务器出现故障、断电等，读卡器工作会自动检测网络状态，通过显示屏告知员工设备状态，网络恢复时自动上传数据，不会因为各种原因影响车间采集数据。读卡器不能存储数据，网络或服务器出现故障、断电，不能工作，影响车间生产，意外停电时会丢

19、失当前正在传输过程的数据。后台管理中心与读卡器是否可互动因采用全双工通讯方式，不但可以读卡上传数据，而且可发各种消息至读卡器，比如当前工作站显示前道工序产量，效率低时自动提示，增加工人生产紧迫性采用半双工模式，只负责发送数据，只能读卡，不能互动。更换工序处理可在读卡器里显示工序名称，并可随时菜单选择，简单方便。需要刷工序卡，操作不实用应用趋势无线网络便捷、维护方便，真正的免施工免布线，免维护，未来的发展趋势落后的解决方案，施工周期长，布线麻烦，维护量大，应用空间越来越小。行业解决方案制衣行业生产线项目背景目前国内大中型（1000 台衣车以上）制衣厂普遍采用非自动传送的人工流水线生产方式，生产流

20、程基本相同。典型的生产流程如下：1. 裁剪部门按照生产计划单领料、铺布、裁剪，填写裁床单；2. 裁剪后把相同部位的多层衣片按照尺码、布层、颜色等规则捆扎起来，并把根据裁床单录入并打印出的扎单捆绑在每一捆衣片上，扎单上记录有该衣片的属性，比如款号、尺码、颜色、批次、裁床号，以及工序号、扎单号和件数等信息；3. 缝纫车间到裁床部门领取捆扎好的衣片，按照生产流程把相同扎单号的衣片配套捆绑在一起，并徒手递送到对应的工位上；4. 工位上的工人领到衣片后进行规定工序的操作，操作完成后在扎单存根上签上工号，同时剪下扎单上的一条（称作飞仔），以作为核算计件工资的凭证；5. 配扎工把前道工序完成的半成品收集起来

21、，再次和相同扎号的其他部位衣片配套捆绑，手工传送到下一道工序；6. 重复操作 4、5 步骤，直至所有工序完成，成品包装并入库。扎单的作用是标示衣片的属性、裁剪的批次，指示该捆衣片需要执行的加工工序和本批次产品的件数，以及记录各工位工作量信息。布料裁剪完成后，工人完全依靠扎单上的信息来进行生产操作，以保证每件衣服都是遵照计划好的工序、由相同属性的衣片缝制而成的。同时，执行每道工序的工人也要凭借保留的扎单条来结算计件工资。所以，扎单是一个把所有的生产作业环节联系在一起的关键工具。需求分析1. 通过使用扎单对生产进行管理是制衣行业经过多年的摸索后总结出来的一套现行解决方案。这套方案简单而实用，与整体

22、信息化水平不高的制衣业相匹配。不过，随着客户对快速反应式生产和可视化生产监管的需求的不断提高，扎单管理方式显现出了很多待改进的地方：2. 生产进度的监控只停留在纸面上，车间每天下班时汇总一次，这样，生产管理部门无法实时准确地掌握生产进度。这种状态造成的结果是企业决策者的信息滞后，因此不能立即了解生产状况，对产能的发挥无法准确把握，以致影响后期的生产计划安排和缺乏订单谈判的决策支持。3. 制衣业内 99%的工人工酬体系是计件工资。现在制衣业采用的工资计算方式是通过统计扎单存根上的工人签名记录和工人剪下来的扎单条来计算工作量，再乘以单位工价，得出每个工人的工资。这项工作需要大量的人力，而且容易出错

23、，经常引起纠纷。另外，由于无法实时记录工人在每一道工序上所花费的时间，每道工序工价的核定就很主观，容易引起分歧。因此，制衣厂里基本上每天都会出现工人对工酬有异议的情况。4. 扎单内容无法灵活定制。因为现在的扎单都是打印在印制好的扎单纸上，所以不同的产品信息都只能打印在相同格式的扎单纸上，有时裁床工人需要手写来补充内容。产生以上问题的主要原因是纸质扎单无法满足实时准确的生产信息采集、整理和分析的要求。人工记录主要工序的完成状态和掐秒表计算每道工序的完成时间是目前制衣厂里唯一的生产信息采集方式。而扎单则是跟踪每批产品生产进度的主要线索。通过这种信息采集方式只能获得滞后的信息反馈，以此为根据所做出的

24、生产计划和商业决策也必然是会有误差的。因此，实时的生产信息采集方式就是制衣企业提高生产效率、优化管理方式和获得决策支持的关键之处。解决方案以采用非接触式智能卡技术的代替纸质扎单，每完成一次加工则在工位机上刷卡，记录人员、时间记录。智能卡电子扎牌跟随衣片被传递到各道工序；在每个工位上布置数据采集终端，所有读头都与主服务器连接构成一个系统网络。当衣片被传递到规定工序进行加工时，工人在数据采集终端上扫描电子扎牌，系统记录该加工工序的起始时间，加工完成后，工人按结束键，通知系统该工序已经完成。每个员工都配有智能卡工卡，进入工位时以工卡进行登记，这样该工位所执行的所有操作都与员工工卡相关联，从而实现自动

25、统计工作量，自动结算工资，并可以追溯质量责任。针对行业的特殊性，我们的考勤系统稍作修改，设计成为专门针对行业解决方案，使用无线通讯方式，超简易的安装模式，解决了传统 RS485 安装速度慢、对安装人员技术要求高、维护难度大、实时性低等一系列问题。无线读卡系统，在客户端电脑上使用 RS232 连接一个无线收发器，收发器通过 ZigBee无线通讯技术与读卡机组建无线网络，无线通讯距离 80 米。超过此距离可以安装无线中继器，无线收发器与中继器间通讯距离极限 250 米，无线中继到读卡机 80 米，无线中继器与无线中继器间 250 米，同一路由最多连接 5 个中继。除此之外，针对该行业读卡机，还拥有

26、以下功能：1. 能够上传打卡数据和手工输入的数据，接收数据时也能够区分是打卡的数据还是手工输入的数据，上传的数据要经过系统返回信息后才生效，现在还存如果打卡的数据没有进行确认，那么下次重新读卡时还会读到此打卡记录，正常情况是如果此数据没有得到确认，那么下一次将会失效；2. 读卡器能够及时收到系统发送的中文提示信息；3. 读卡器开机后能够自动显示；A.编号:B.工号:C.工序:D.状态:脱机（联机）4.支持 4 行中文显示；5.键盘输入的数字如果有错，可以清空后再输入，点击确定后再提交；6.能够通过命令控制键盘是否可以进行输入；7.能够通过命令发送正常和异常的声音提示。标准无线 RFID 动态自

27、动化管理系统构架图无线工票/工菲读卡系统简介我们公司自主研发生产的K500DW 设备引进目前最先进的非接触式射频RFID 技术和无线传输技术，全面实现与后台管理中心实时交互自动化。K500DW 工位机完备的功能可设置各种不同的工组、工序，并能自动识别，还可根据后台软件按要求对其作特殊的设定。持卡人在读卡机刷卡时显示持卡人姓名及卡号。对用户来说，应用工票/工菲读卡系统最大目的是节省时间、减少资源浪费，实现电子化结算、报表。K500DW 系列电子工票系统帮助企业从日常繁琐的计件统计工作中释放出来。工票/工菲读卡机外观K500DW 工们读卡机无线工票/工菲读卡机基本参数型号K500DW设备类型无线读卡机菲票类型TK28工作频率125KHz读卡距离2.5cm-10cm（与电子菲票类型有关）无线发射功率读卡机：10db（10mW）增强型无线收发器、增强型无线中继器：30db（1W）读卡时间小于 0.2 秒响应时间0.2-0.5 秒（与后台服务器有关）通讯方式无线传输通讯速率38400bps通讯距离无线读卡机与无线收发器通讯距离 80-150 米；（与无线设备功率有关）显示方式4 行中文蓝色背光液晶屏，刷卡显示持卡人姓名及卡号供电方式DC 9V 800mA工作环境温度0 50工作环境湿度10 90%安装方式壁挂外形尺寸长 x