1导言
在轮胎制造企业中，轮胎生产信息的正确采集和存储将在轮胎生产过程控制、质量检测和质量跟踪中发挥重要作用。目前，企业MES系统依靠人工记录和条形码扫描来采集数据。由于轮胎生产过程众多且复杂，半成品材料有十几道工序。人工记录和传统的人工条码扫描复杂且容易出错，不利于企业的精细化管理。当轮胎质检不合格时，很难通过条形码快速追溯到故障原因，造成资源浪费。
因此，在轮胎企业的MES系统中，有必要寻求一种新的识别技术来提高信息采集的自动化水平。随着科技的发展，RFID作为一种非接触式自动识别技术，实现了信息的快速流通。故障跟踪识别功能能够满足轮胎生产线的实际需求。因此，RFID技术在轮胎企业MES系统中具有良好的应用前景。
RFID系统简介
RFID系统主要由RFID标签、读写器和应用系统组成。该系统利用射频信号无线传输数据，根据RFID标签的唯一识别码对产品进行高效区分、跟踪和管理，实现查询、结账、库存控制和统计等功能。
2.1 RFID标签(Tag)
电子标签核心主要由带存储器的芯片组成，芯片中存储着包括被识别物体的身份码和技术参数在内的信息。电子标签可以安装在待识别物体的适当位置。与条形码相比，电子标签的主要优势：
更多的信息存储空间，为未来的信息扩展提供可能。产品信息的动态存储。在整个轮胎生产过程中，这些信息可以自动提示工人关于材料的信息，提高了生产效率。二次封装后，电子标签可以适应振动、腐蚀、金属潮湿等恶劣的工业环境。读写信息时，标签不一定要在天线的可视范围内，可以嵌入载体、工装、托盘中，使用起来非常方便。
2.2读者/作者
主要包括读写主机、天线和连接线等。天线安装在待识别物体经过的通道上或必要的数据采集点上。读写器采集的信息包括待识别物体的识别码信息，如产品型号、序列号、生产时间等需要记录的信息。在轮胎生产过程中，主要利用读写器的非接触识别、快速读写等特点，避免人工干预，减少误差，实现生产信息采集的自动化。
2.3应用系统(应用系统)
应用程序是RFID系统框架的重要组成部分。它是一个用于管理阅读器、PC/PLC、服务器等的通信接口。负责硬件设备的信息交互和与IVIES系统的兼容性。
3.原轮胎企业的MES系统
目前轮胎企业广泛使用的MES系统有“密炼车间控制网络系统”、“半成品及成型数字控制系统”、“轮胎条码物流管理系统”。这些iVIES系统基于条形码技术采集数据，已经覆盖了轮胎生产的所有业务环节，如原料仓库、炼胶车间、成型硫化车间、质检程序、成品仓库管理、轮胎销售、三包售后等。由于条码技术本身的缺陷，MEs系统在实际轮胎生产过程中经常出现以下问题：
在生产过程中，每个环节的信息都是手工输入，容易出现错误，导致工作步骤无法正常衔接，影响生产效率。
当产品出现质量问题时，由于记录不完整，无法追溯到发生质量问题的过程和工位。
生产部门对现场信息的掌握不完全，容易产生半成品轮胎生产物料的大量库存，影响企业的生产经营。
管理者不能
RFID技术应用后，可以解决上述问题：它可以动态存储每个流程的内容；监控和管理生产线，使需求计划更加及时和准确；减少时间和资源的浪费；轮胎每道工序的加工信息都可以跟踪定位，提高了生产质量和效率。
图1目前轮胎企业MES系统示意图
3.2 RFID系统在轮胎加工生产线中的应用设计
轮胎生产线是一个封闭的循环系统，阅读器与站机通信，各站PC由后台集中控制和管理。轮胎生产材料的各种工装上都安装了标签，各工位的读写器在工装安装到机台座上时进行读取，识别工装材料的信息，并清晰的显示在工位机上，让操作人员可以清楚的识别。
以轮胎生产半成品——魏式流程为例，详细介绍了基于RFID技术的MES系统的现场应用设计。
图2基于RFID技术的MES系统框架
目前轮胎半成品成型过程中使用的工装可分为工字轮、百叶车、台车三大类。以常用的三鼓成型机为例，一个轮胎成型工艺需要13种材料。使用现有的条形码，需要扫描每种材料的线码，繁琐且容易出错。但应用RFID技术后，操作人员在相应工位安装物料工装，系统会自动识别每种物料的信息，无需额外操作。并将正确的物料信息录入MES系统。如果材料安装不正确，系统会提示错误信息，从而避免生产的浪费。RFID标签采用防金属技术，安装在工字形轮辐上，读取天线安装在车站顶部附近。对于百叶窗等工具，标签可以安装在车下，天线安装在地下。整个系统布置好后，当操作员更换工装材料时，安装在附近的天线会自动读取更换后的工装上的标签信息，并自动记录在MES系统中。
在轮胎生产的每个过程中安装RFID系统后，可以追溯轮胎生产的每个过程的生产质量。
图3基于RFID技术的各工序物料质量追溯流程图
3.3基于RFID技术的MES系统应用操作流程设计
3 . 3 . 1 RFID系统的操作流程
RFID标签初始化
3354工人在换班后在站机上输入要生产的物料种类和所需原料。
3354工人收到原材料后，会通过贴有标签的工装自动识别并存放在使用位置。
在3354的生产过程中，当工人将贴有标签的工装安装到飞机座位上时，系统自动识别工装信息，并
会显示在3354工作站上进行检查验证，电子标签初始化完成。
3354工装材料生产出来，写好生产信息，材料就进入下一个流通环节。
读写电子标签。
3354待加工的工装物料在成型工位安装时，MES系统通过RFID自动读取并显示当前物料的信息，避免装错物料，并将当前物料的信息记录在成型工位机器上，完成追溯连接。
3354换料时，工人先在工位机器上确认当前使用的物料，再确定和生产下一个物料。
3354如果材料有误，系统会给出错误报警，这样工人就可以清楚地知道哪种材料有误，并及时有效地进行更正。
提取电子标签信息。
3354轮胎半成品材料统一放置在存储区。当质检员发现它们不合格时，从读写器中提取书面信息，定位并追溯到该物料的生产站，以便找出质量原因并及时纠正。
3354通过对物料存储区工装标签的识别和统计，实时掌握当前物料信息，为后续安排计划和生产任务提供科学依据。
4企业的功能设计
各车间职能部门可以共享生产数据，了解相关工序的生产进度，便于生产协调。准确确认交货时间，实现批量管理。
流程反馈修正：及时修正流程错误，缩短流程修正周期。
处理数据的有效性：减少人工操作和纸张传输：便于质量追溯。
智能看板：完整的质量信息收集和质量分析。
扩展物流管理：RFID批号、条形码和产品。
4.2系统包括以下功能设计
4.2.1总体架构和系统模型的构建
通过对网络架构、工厂设备、通信路由、软硬件组合、系统规模和性能的深入分析，建立了监控系统软件和数据采集硬件设备的层次关系，确定了各功能模块的划分和模块间的接口，完成了总体架构。充分考虑系统的集成性、可配置性、适应性、可扩展性和可靠性。
4.2.2软件平台架构建设
基于面向对象的设计技术、分布式网络、各种先进的数据库和组态技术，易于扩展和修改，适合实时、现场和远程监控的系统软件基础平台，充分体现面向轮胎生产特点的系统应用集成，支持实时活动，实现基于现场管理规则和综合管理知识的管控结合。
主要包括软件系统功能定位、平台选择、数据采集、数据存储、网络应用、客户端查询和浏览等。
4.2.3功能模块的设计
模块的具体软件开发包括：生产计划和生产管理；现场资料收集；物料信息管理和跟踪查询；半成品信息管理及跟踪查询；产品生命周期文件；设备管理：输出监控与分析：质量与性能分析与查询。
4.4工作流程设计
设计工作流模型和网络数据流规划，支持各种控制和通信策略，支持生产过程的各种工作流，实现自动驾驶、记录、跟踪、分析、信息共享等。制造生产和管理流程，轻松实现与ERP、PDM等的无缝集成。形成畅通的信息流动渠道。
5 RFID硬件设备选择
RFID硬件设备主要是电子标签和读写器，其选择要从以下几个方面考虑：工作可靠性、高性价比、识别距离、工作频率、系统可扩展性、产品提供和维护的便携性、是否有成功的应用案例。
基于以上考虑，选择UHF频段读写器，工作在902'-928 MHz，符合EPCGen2标准，读写距离0 ~ 15 m，电子标签为EPC Gen2标准的防金属UHF标签。
6结束语
随着轮胎企业信息化的发展，MES系统的功能不仅仅在于企业，还在于基于产品全生命周期管理的信息交互和共享。RFID技术与MES的集成应用改善了业务流程，大大降低了制造过程中的成本和误差，提高了生产率，使经济效益更加突出。目前，RFID标签的数据内容编码尚未形成统一的全球标准，已经出台了区域性标准。这样，通过互联网，RFID不仅可以实现制造执行系统内部的信息交换，还可以实现与企业其他应用系统的集成，从而使产品信息识别和实时信息共享成为可能。来源；中国工业控制网
