基于RFID技术的射出成形车间模具管理系统

王伟驎 张嘉宝 王树仁

勤益科技大学，台中，411

基于RFID技术的射出成形车间模具管理系统

王伟驎 张嘉宝 王树仁

勤益科技大学，台中，411

近年来自动化资料搜集技术为配合科技发展的需求已从有线阶段发展成为无线阶段，资料载体的应用也从条码延伸到无线射频识别（RFID）标签，其目的是能更安全、大量、快速地存取资料。基于此，构建了一套无线射频识别（RFID）计算机化模具管理系统，采用该系统可随时掌握模具的动向及其相关数据，通过该系统可有效改善对射出成形车间模具的管理，提升模具的使用率。

模具；模具管理；RFID；自动资料搜集

0 引言

不论高科技或传统产业，模具都是工业产品生产中不可或缺的工艺装备。此外，工业技术的不断提升、行销手法的翻新，以及消费行为的改变，导致新产品的需求多样化、复杂化且产品生命周期缩短，致使模具数量的需求逐年增加，管理工作逐渐复杂。因此，模具管理的重要性日益凸显。

随着资讯科技的蓬勃发展，无线射频识别（radio frequency identification，RFID）技术已有许多创新性的突破。目前RFID技术已建立了一些国际标准和规范，相信在这些标准和规范整合后，RFID的成本将会随之降低，企业势必也将会跟进，开始使用RFID技术来增进企业的经营效益。

许多产业为了提升自身竞争力，引进了ERP（enterprise resource planning）系统，但是大部分的ERP系统都是针对财务、人力、资料分析、供应链管理、制造与物流、办公室应用等方面作综合改善，而对于最重要的生产工具所作的管理仍不够完善，导致模具的使用无法配合生产计划［1］，唯有搭配RFID模具管理才能使产业的ERP发挥最大效益。

1 RFID概述

在二次大战之时，RFID已被英国空军采用，用以侦测并确认前往机场的飞机是否为己方所有，避免己方战机遭到误击。该技术用的是远距离主动式RFID，直至目前，飞机航空安全系统仍使用RFID进行识别。进入21世纪，RFID所具备的可远距离作业及一对多读取、小型化、信号的穿透性及抗污性强、可重复使用、高存储量等特性，让这项技术在自动化管理领域的应用日渐瞩目。

RFID技术可广泛应用于自动辨识功能与供应链活动中。该技术中最重要的是基本硬件与RFID系统信息传输模式。硬件包括RFID服务器（Server）、RFID读取机（Reader）与 RFID标签（Tags）。大部分RFID系统信息传输模式分为三个部分：应用区块（application layer）、传送与接收区块（data link layer）以及程序撰写区块（physical layer）［2］。通常RFID系统是以感应频谱方式运作的，运用电磁或静电来连接射频频谱中的无线电波频谱，从而与RFID标签进行沟通。读写机通过网络或一般计算机再将这些信息送进计算机的处理系统中，而计算机则可以使用不同的应用程序来分析信息，为使用者提供决策参考，以缩短信息管理的作业流程［3］。

2 RFID系统用于模具管理之比较

模具是一种生产工具，若能让模具保持可生产的状态，不但能降低成本，还能提升生产力。

一般而言，模具管理可分成三个阶段。第一阶段是要实现模具基本数据与模具成本管理［4］。第二阶段是模具使用管理［5］。第三阶段是模具维护管理，包含保养、维修、定检与报废。

图1所示为模具管理各阶段之重点。本文研究的模具管理针对的是模具用于生产时的所有管理过程。

图1 模具管理各阶段之重点

大部分的产业对于生产用模具的管理仍然非常缺乏，从而导致模具的使用率下降，或造成不必要的成本浪费。以下针对未导入RFID系统和已导入RFID系统两种情况下的模具管理进行比较。

2.1 未导入RFID系统的模具管理

未导入RFID系统的模具管理流程如图2所示。在收到客户订单后，管理部门随即编制制令单、领料单至现场，生产人员便要到模具架或仓库查找模具，之后经过吊模、上模、试模、领料的过程，即开始生产，生产完后必须填写生产日报表；在生产过程中若模具发生问题，要将问题及时回报给现场主管，并填写维修单，送至维修部维修。通常企业所要生产的产品随机性大，大部分为小批量生产。为了满足生产需要，生产过程中经常要自制或外包一些模具，长期累积下来，仓库里堆积了大量的模具。由于客户订单的不确定性［1］，因此模具在工厂内移动频繁，且根据产品特性的不同，生产时所需的内外模也会有所不同，要找到相对应的内外模十分不易。模具的数量庞大，在做盘点及搜寻的动作时经常需要耗费大量时间［6］。在数据管理方面，经常使用种类繁多的窗体来记录各种信息，窗体数量庞大，使用、查询及管理都相当不易。

2.2 已导入RFID系统的模具管理

图2 未导入RFID系统之模具管理流程

已导入RFID系统的模具管理流程如图3所示，通过将RFID与信息管理相结合，可获得前种情况无法达到的效益。以模具的搜寻而言，前一种情况下，模具的搜寻需要花费人力来进行，而导入RFID系统后通过RFID随时掌握模具的动向、状态、可用性，且管理人员可随时监控模具的使用状况，避免模具用于不适用的机台上而造成模具或机台的损坏。由于模具的成本很高，因此需让模具达到其最高效用，避免模具损坏、额外成本产生、模具闲置等问题发生。前一种情况下，有很多地方都需要纸张来记录数据，这非常不符合现今处处讲求环保的要求。在图3中可以发现，传统的记录方式已完全改为由RFID信息管理系统记录或将数据输入到PDA中，这样可使模具管理的过程实现完全无纸化。

3 RFID模具管理系统

3.1 RFID模具管理系统架构

RFID模具管理系统中，在每个模具上都安装有一个RFID主动式标签，该标签会主动发送资料信息，每个卷标内部存有模具的ID编码。通过RFID读取机读取贴附在每个模具上的RFID标签，可快速搜寻到所需要的模具。在过去，现场作业工人要得知模具的信息需要去查阅相关档案数据，而现在通过RFID模具管理系统，现场作业工人可实时掌控模具的相关管理数据。

图3 已导入RFID系统的模具管理流程

RFID主动式标签的应用范围大多集中在对象与资财管理、行李管理等，而模具管理则可属于资财管理的一种，且其读取距离远，数据传输速度快，可以满足模具管理所需的资料及时性。

图4 RFID模具管理系统硬件架构图

图5 RFID模具管理系统软件架构图

图4所示为RFID模具管理系统硬件架构，由于RFID卷标频率为2.45GHz，对于金属有较好的穿透力，可提高标签的读取率。本研究中，RFID采用SYRD245－2C的2.45GHz标签，RFID Reader采用SYRD245－1N的读取机。RFID Reader需要通过RS－232／485与计算机连接，PDA则通过WLAN－820.11b与计算机连接，而标签则是安装在模具上，对模具作控制管理，随时掌握模具的相关信息。

图5为RFID模具管理系统软件架构图，本研究所使用的操作系统为Microsoft Windows Server，系统开发工具主要为C＃，通过C＃先建立RFID Middleware来采集RFID Reader所读到的Tag数据，数据库则使用Microsoft SQL Server，OA主要包含了模具的相关管理功能以及生产管理方面的功能，而最后给使用者使用的应用端即为模具管理系统。

3.2 RFID模具管理系统功能说明

RFID模具管理系统主要包括八大功能，如图6所示。

图6 模具管理系统功能架构图

3.3 操作实例

下面以模具缴库管理作业为例来进行系统的操作说明。首先进入到“模具发派管理作业”界面，如图7所示；接着即可作存档的动作，如图8所示；最后即可作发派报表输出的动作，输出所需报表。

图7 系统选单

4 结束语

若能做好对模具的管理，可带来显著效益，通过RFID模具管理系统可随时掌握模具相关信息，因此若能导入该系统并配合生产管理，不但能优化管理过程，更能提高模具使用效率进而降低生产成本，提升生产效益。此外，通过以太网（Ethernet），Server也可与企业ERP系统作搭配，使企业内部资源规划更有效率。

［1］ 范思乐，黄小芬，郑静文，等.模具管理调查报告［R］.香港：香港生产力促进局，2006.

［2］ Konstan H，Pohl H.RFID Security［J］.Information Security Technical Report，2004，9：39－50.

［3］ 翁兴中，刘圣幸.RFID系统于航空产业的应用方法［D］.中坜，桃园：元智大学，2006.

［4］ 卢晓春，郭盛，阮锋.模具质量保证与管理系统的建置与实施［J］.机床与液压，2003（4）：3－5.

［5］ 付翔.浅议模具的使用与管理［J］.现代机械，2002（4）：112－112.

［6］ 王春元，葛正浩，杨妮，等.信息化管理在模具企业生产管理中的应用［J］.机械工程师，2005（7）：48－50.

［7］ 王伟驎，林江鸿，张嘉宝.以RSSI为基的RFID立即寻址系统建构之研究［C］／／第二届海峡两岸科技与人文教育暨产学合作研讨会.台中，2008：296－302.

Research on Injection Mold Management System Based on RFID

Wang Weiling Zhang Jiabao Wang Shuren
Chin－Yi University of Technology，Taichung，411

In recent years，mold making industry tends to increasingly fierce competition，fast and correct information will be needed to collect in real－time.Recently，automated data collection technology to meet the demands from wired into wireless mobile technology，the application of the data carrier from barcode extends to RFID，a view to safer，large，fast access to data.This research brought up a RFID computerized mold management system，it can control the trend and information of the molds，and improve the management of the molds and utility rate of the molds.

mold；mold management；radio frequency identification（RFID）；automatic data collection

signal strength indication）信号接收强度值为基础通过欧几里得距离算法的RFID立即寻址系统，可提供射出成形车间厂区内各种模具的实时位置，以达到模具管理的目的，提高模具管理的时效性，进而提升生产绩效，RFID模具管理系统硬件及软件架构如图4及图5所示。

TN911；TP315

1004—132X（2011）01—0065—04

2010—01—05

通过文献［7］研究的以RSSI（

（编辑 郭 伟）

王伟驎，男，1960年生。勤益科技大学工业工程与管理系助理教授。研究方向为自动化数据搜集技术、自动化生产系统与RFID应用。张嘉宝，男，1962年生。勤益科技大学工业工程与管理系副教授。王树仁，男，1954年生。勤益科技大学工业工程与管理系副教授。