当前位置:首页 > 业界新闻 > 正文
MES整合RFID力量打造工厂自动化终极目标
发布时间:2012-01-30    
摘要:如今随着RFID(无线射频识别系统)技术成熟发展,使用RFID标签取代条码,缩减制造人力成本以及提升效率,成为制造业最新发展趋势。

  MES(制造执行系统)与ERP是制造业两大关键资讯系统,尤其MES更是扮演着生产工厂与营运中心沟通桥梁的角色,过往,MES多半透过条码技术来搜集生产现场的所有资讯,如今随着RFID(无线射频识别系统)技术成熟发展,使用RFID标签取代条码,缩减制造人力成本以及提升效率,成为制造业最新发展趋势。
  台湾是全球制造重镇,许多国际品牌商的产品卷标上都能看见「Made in Taiwan」字样,范围涵盖计算机、手机、家电用品、脚踏车、雨伞、成衣…等各种不同商品,数年前,台湾制造业者在成本压力下,纷纷将生产重心转移至大陆,原本冀望藉此改善获利结构,只不过在大陆经济快速起飞、廉价劳动成本优势不再的情况下,业者不得不重新思考降低生产成本的方法,过去那种「逐低廉劳动成本而设厂」的方式已不可行,提升工厂自动化程度成为现今最被看好的做法。台湾是全球制造重镇,许多国际品牌商的产品标签上都能看见「Made in Taiwan」字样,范围涵盖电脑、手机、家电用品、脚踏车、雨伞、成衣…等各种不同商品,数年前,台湾制造业者在成本压力下,纷纷将生产重心转移至大陆,原本冀望借此改善获利结构,只不过在大陆经济快速起飞、廉价劳动成本优势不再的情况下,业者不得不重新思考降低生产成本的方法,过去那种「逐低廉劳动成本而设厂」的方式已不可行,提升工厂自动化程度成为现今最被看好的做法。
  换句话说,透过自动化生产设备与信息系统,降低人工参与的比重,进而提升作业效率与降低成本,已经变成台湾企业强化竞争力的最佳管道,这也让整合RFID的制造执行系统(Manufacturing Execution System;MES)变得越来越重要。换句话说,透过自动化生产设备与资讯系统,降低人工参与的比重,进而提升作业效率与降低成本,已经变成台湾企业强化竞争力的最佳管道,这也让整合RFID的制造执行系统(Manufacturing Execution System;MES)变得越来越重要。
  MES称职扮演工厂与营运中心间的沟通桥梁
  在制造业中,企业资源规划(Enterprise Resource Planning;ERP)与制造执行系统是最重要的信息系统,ERP主要用来整合企业营运中所需要的数据,据此做出最佳的资源分配规划,MES则如同制造工厂与营运中心间的沟通桥梁,负责搜集从接受订单到制成最终产品过程中,所有生产活动的状态与信息,藉由统一管理工厂资源的方式,达到质量管理、零配件管理、生产调度、物料管理、机台与设备维修管理、制程管理等目标,从而提高制造产业竞争力。
  在制造业中,企业资源规划(Enterprise Resource Planning;ERP)与制造执行系统是最重要的资讯系统,ERP主要用来整合企业营运中所需要的资料,据此做出最佳的资源配置规划, MES则如同制造工厂与营运中心间的沟通桥梁,负责搜集从接受订单到制成最终产品过程中,所有生产活动的状态与资讯,藉由统一管理工厂资源的方式,达到品质管理、零配件管理、生产调度、物料管理、机台与设备维修管理、制程管理等目标,从而提高制造产业竞争力。
  一般来说,MES系统主要有三大任务,第一是接收来自ERP系统的讯息,例如:工单、BOM表、供货商、库存数量、制造指令…等等;第二则是将这些ERP信息下达给位于控制层的产线作业人员与生产设备;最后再把生产结果、人员操作讯息、设备操作状态与结果、库存状况、质量检测结果等实时传输回ERP系统。一般来说,MES系统主要有三大任务,第一是接收来自ERP系统的讯息,例如:工单、BOM表、供应商、库存数量、制造指令…等等;第二则是将这些ERP资讯下达给位于控制层的产线作业人员与生产设备;最后再把生产结果、人员操作讯息、设备操作状态与结果、库存状况、品质检测结果等即时传输回ERP系统。
  为了要确切掌握生产现场的所有信息,MES系统通常会在每一道产线入口设置资料搜集器,透过搜集器来撷取各种生产讯息,或是诸如可程序逻辑控制器(PLC)、传感器、I/O、机器手臂等自动化设备的运作状态,再实时回传、储存至后端服务器。为了要确切掌握生产现场的所有资讯,MES系统通常会在每一道产线入口设置资料搜集器,透过搜集器来撷取各种生产讯息,或是诸如可程序逻辑控制器(PLC)、感测器、I/O、机器手臂等自动化设备的运作状态,再即时回传、储存至后端服务器。
  目前,数据搜集器使用的技术为一维条形码,工厂管理人员经由MES系统产生工单,工单上则有各个料件或制程的条形码编号,产线作业员在作业以前,必须先持扫描仪读取工单上的条形码,以便将生产信息记录至系统中。目前,资料搜集器使用的技术为一维条码,工厂管理人员经由MES系统产生工单,工单上则有各个料件或制程的条码编号,产线作业员在作业以前,必须先持扫描器读取工单上的条码,以便将生产资讯记录至系统中。
  这种做法虽然具备成本便宜、操作简单的优势,却无法达到全自动化制程的理想,因为条形码必须由人被动读取,扫描仪本身不具主动读取的能力,因此只能被归类为半自动化的生产作业。这种做法虽然具备成本便宜、操作简单的优势,却无法达到全自动化制程的理想,因为条码必须由人被动读取,扫描器本身不具主动读取的能力,因此只能被归类为半自动化的生产作业。 再者,工单上的条形码也许不只一个,作业员每多扫描一个条形码,就增加1秒的作业时间,将这1秒放大至整个制程时间来看,其影响绝对不会只有短短1秒而已,尤其当产品数量高达上百万件时,产线也累积了上百万个1秒,工厂产能可能就因此减少10%。再者,工单上的条码也许不只一个,作业员每多扫描一个条码,就增加1秒的作业时间,将这1秒放大至整个制程时间来看,其影响绝对不会只有短短1秒而已,尤其当产品数量高达上百万件时,产线也累积了上百万个1秒,工厂产能可能就因此减少10%。
  导入RFID落实工厂自动化终极目标
  当然,条形码应用所产生的自动化与生产效率等问题并非无解,就目前来看,RFID技术是最好的替代方案,其具备主动识别、读取距离长、数据储存容量大等优点,不仅可以落实工厂自动化的意涵,也同时提升生产效率,只要在产线的出入口或生产机台架设RFID读取器,当贴附RFID标签的工单或原物料载具经过时,读取器会自动读取、记录产品从进入工作站到离开的所有信息,省去以往由人工逐一扫描的过程,大幅缩减人力成本或作业时间。当然,条码应用所产生的自动化与生产效率等问题并非无解,就目前来看,RFID技术是最好的替代方案,其具备主动识别、读取距离长、资料储存容量大等优点,不仅可以落实工厂自动化的意涵,也同时提升生产效率,只要在产线的出入口或生产机台架设RFID读取器,当贴附RFID标签的工单或原物料载具经过时,读取器会自动读取、记录产品从进入工作站到离开的所有资讯,省去以往由人工逐一扫描的过程,大幅缩减人力成本或作业时间。
  不过,这种主动识别技术通常都会谈到有关读取率的问题,这也是RFID目前最引人争议之处,如果RFID系统不能做到100%读取的话,不如沿用传统条形码技术,虽然比较耗费时间,但至少不必担心数据遗失的风险。不过,这种主动识别技术通常都会谈到有关读取率的问题,这也是RFID目前最引人争议之处,如果RFID系统不能做到100%读取的话,不如沿用传统条码技术,虽然比较耗费时间,但至少不必担心资料遗失的风险。
  对此,市场业者表示,RFID技术在过去几年有了长足发展,目前工业级RFID读取器已能做到100%读取率,至于两个读取器距离太近容易发生的干扰与错读现象,也可以靠着系统整合商的技术与经验去克服,换句话说,制造业者只要选择对的产品与系统整合商,就不必担心读取率的问题。对此,市场业者表示,RFID技术在过去几年有了长足发展,目前工业级RFID读取器已能做到100%读取率,至于两个读取器距离太近容易发生的干扰与错读现象,也可以靠着系统整合商的技术与经验去克服,换句话说,制造业者只要选择对的产品与系统整合商,就不必担心读取率的问题。
  除了整合生产机台提升效率外,RFID设备还可以整合可程序逻辑控制器,确保生产作业的正确性,举例来说,工业用机械手臂因为造价昂贵的缘故,通常一间厂房只会有1~2台,再汇流不同生产线所制成的产品,统一交由机械手臂来加工,此时的RFID系统就变得很重要,它必需要能清楚辨识产品身分,并将数据传送给PLC,PLC才能判断需要进行的加工程序,再下命令给机械手臂,这对经常进行混线生产的工厂而言特别重要,可用来避免错误加工程序造成的损失。除了整合生产机台提升效率外,RFID设备还可以整合可程序逻辑控制器,确保生产作业的正确性,举例来说,工业用机械手臂因为造价昂贵的缘故,通常一间厂房只会有1~ 2台,再汇流不同生产线所制成的产品,统一交由机械手臂来加工,此时的RFID系统就变得很重要,它必需要能清楚辨识产品身分,并将资料传送给PLC,PLC才能判断需要进行的加工程序,再下命令给机械手臂,这对经常进行混线生产的工厂而言特别重要,可用来避免错误加工程序造成的损失。
  若要如上所述,将RFID应用工厂生产的各个环节,现行MES系统在软硬件方面必须有所变动,先就硬件来看,原有的卷标管理系统必须从条形码输出改成RFID标签输出,生产线出入口的条形码扫描机也要改成RFID读取器,至于软件方面,则要整合与RFID系统相关的中间件,才能将MES系统与RFID系统的数据串连起来。若要如上所述,将RFID应用工厂生产的各个环节,现行MES系统在软硬体方面必须有所变动,先就硬体来看,原有的标签管理系统必须从条码输出改成RFID标签输出,生产线出入口的条码扫描机也要改成RFID读取器,至于软体方面,则要整合与RFID系统相关的中介软体,才能将MES系统与RFID系统的资料串连起来。
  绿色法规把关MES与RFID整合方案前景佳
  台湾制造业者早期以代工生产为主,在导入MES系统时,多以工作现场管控、亦即所谓show floor control为主要目标,但是随着欧盟RoHS、WEEE等绿色环保法规上路,产品回收议题越来越受到重视,这也为整合RFID的MES系统带来新商机。台湾制造业者早期以代工生产为主,在导入MES系统时,多以工作现场管控、亦即所谓show floor control为主要目标,但是随着欧盟RoHS、WEEE等绿色环保法规上路,产品回收议题越来越受到重视,这也为整合RFID的MES系统带来新商机。
  制造业者可以应用RFID记录产品生产数据,做为符合绿色法规的保证书,同时也是进军欧盟市场的敲门砖,倘若产品真的发生问题,业者也能透过MES系统列出使用同一物料的相关产品ID,或是利用生产日期记录来推估是哪些产品发生问题,藉以缩短及降低回收产品的时间与数量。制造业者可以应用RFID记录产品生产资料,做为符合绿色法规的保证书,同时也是进军欧盟市场的敲门砖,倘若产品真的发生问题,业者也能透过MES系统列出使用同一物料的相关产品ID,或是利用生产日期记录来推估是哪些产品发生问题,借以缩短及降低回收产品的时间与数量。
  除了生产履历外,RFID卷标也可兼做产品生命周期管理之用,目前医疗产业已经有使用RFID管理针对、药水…等易感染物品的应用案例,倘若将此经验延伸至电子制造业,业者可利用RFID追踪废弃电子产品的去处,恰好能符合WEEE规范下,制造商必须负起搜集、回收并妥善处置废电子电机产品的要求。除了生产履历外,RFID标签也可兼做产品生命周期管理之用,目前医疗产业已经有使用RFID管理针对、药水…等易感染物品的应用案例,倘若将此经验延伸至电子制造业,业者可利用RFID追踪废弃电子产品的去处,恰好能符合WEEE规范下,制造商必须负起搜集、回收并妥善处置废电子电机产品的要求。
  未来,在自动化需求升温以及绿色环保法规要求下,「RFID版」MES系统将在制造业掀起另一波换机潮。未来,在自动化需求升温以及绿色环保法规要求下,「RFID版」MES系统将在制造业掀起另一波换机潮。