制造业中RFID技术与MES、ERP应用集成

IT界的两大热门话题、两个倍受瞩目的技术——自动识别技术（RFID）和企业资源计划（ERP）自然的走到一起了。它们的结合将给制造业、物流业、供应链管理带来新的概念、新的功能和新的增长，同时IT业出现了新的市场和机会，将出现类似核能释放的效应。联信融富借助集团公司的产业链及世界知名企业EM、iPico、WDI的技术优势，率先推出封装了ERP、MES、RFID、无线移动通讯技术的全面解决方案。本文简明地介绍RFID技术在完善制造业ERP、MES等应用方面的作用，说明电子标签和ERP、MES集成应用的效益，突出通过RFID技术与MES、ERP集成对全面改进制造过程所具有的巨大潜力。

一、前言

　　根据有关预测，我国有可能在 2015 年前后制造业的产值占全球制造业总产值的 10% ，成为世界制造中心。但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更为关注信息化建设，希望借助信息化提升企业的创新能力，实现精益化管理，加强与上下游企业之间的协同，提升企业的核心竞争力。

　　由于 RFID 具有寿命长、读取距离大、可加密、存储数据容量更大等优点，因此， 2004 年， IBM 、 SAP 、微软、 QAD 、 SSA 、思博等国际 IT 巨头纷纷推出 RFID 与 ERP 系统的集成方案。 2005 年，我国 ERP 厂商对该领域也开始进行关注，并研发相应的解决方案。

　　射频识别（ Radio-Frequency Identification ， RFID ）技术之热潮对北美市场的冲击绝不亚于前不久南亚海潮的“力度”，并且这股热潮正一步步开始搅动中国内地市场。 RFID 技术已成功地用于一些著名的跨国公司如 Tesco 、 Marks and Spencer 、 Nokia ，并扩展到制造业和零售业等。不少 IT 服务商正在为其客户创造专用的开发软件包以连接 RFID 网络到现有的企业系统。

　　对于制造业来说 RFID 的价值主要体现在制造流程、仓储、运输三个环节中。在制造业的库存管理和供应链管理方面， RFID 可以帮助企业减少短货现象、实现差异化生产、快速准确获得物流信息，同时还可以把整个供应链在此基础上进行规划从而达到降低成本、提高效率的目的。我国的市场调查报告显示 RFID 的发展是迅猛的，在我国的增长率可能超过 300% 。

二、 RFID技术在制造业中的应用

　　现代制造业作业的过程是依靠制度和规范保障的一个精确的执行过程，这必然要求对计划和执行进行精确的比对，即生产过程的每一个环节包括入库检验（ IQC ）的数据都要准确记录，并同计划比较，这需要过程中更多的进行自动识别，保证计划和执行相符合，并针对不符合的及时采取措施调整。由于现代制造业的品质是依靠管理，而不是检验，因此 RFID 自动识别技术是一种管理的手段，而不是检验的手段，这在制造业实施有关的自动识别技术的具体项目上有一定的指导意义。

　　RFID 在制造业中的影响是广泛的，包括：信息管理、制造执行、质量控制、标准符合性、跟踪和追溯、资产管理、仓储量可视化以及生产率等，以下分别做简短介绍：

　　１、制造信息管理

　　将 RFID 和现有的制造信息系统如 MES 、 ERP 、 CRM 和 IDM 等相结合，可建立更为强大的信息链，以及在准确的时间及时传送准确的数据，从而增强生产力、提高资产利用率以及更高层次的质量控制和各种在线测量。通常从 RFID 获取数据后，还需要中间件将这些数据进行处理，馈送到制造信息系统。

　　２、制造执行、质量控制和标准的符合性

　　为支持精益制造和 6 Sigma 质量控制， RFID 可提供不断更新的实时数据流。与制造执行系统互补， RFID 提供的信息可用来保证正确使用劳动力、机器、工具和部件，从而实现无纸化生产和减少停机时间。更进一步地，当材料、零部件和装配件通过生产线时，可以实时进行控制、修改甚至重组生产过程，以保证可靠性和高质量。 RFID 能提供附加的信息流，使制造执行系统紧密地符合和通过标准的认证。

3 、跟踪和追溯

　　要求符合 FDA 质量规范的呼声不断增强，促使消费用包装品，食品、饮料企业在其整个供应链中要求精确地跟踪和追溯产品信息。在这些方面， RFID 能和现有的制造执行系统互为补充，对大多数部件而言，制造执行系统已能搜集如产品标识符，时间戳记、物理属性、订货号和每个过程的批量等信息，这些信息可以被转换成 RFID 编码并传送到供应链，帮助制造商跟踪和追溯产品的历史信息。

　　４、工厂资产管理

　　资产（设备）上的 RFID 提供其位置、可用性状态、性能特征、储存量等信息。基于这些信息的生产过程，维护、劳动力调整等有助于提高资产价值，优化资产性能和最大化资产利用率。由于减少停机时间和更有效地进行维护（规划的和非规划的），因此能积极地影响非常重要的制造性能参数，例如装置的整体有效性（ Overall Equipment Effectiveness ）。

　　５、仓储量的可视化

　　由于合同制造（ Contract Manufacturing ）变得越来越重要，因而同步供应链和制造过程的清晰可见就成为关键。 RFID 适合于各种规模的应用系统（局部的或扩展到整个工厂）。 RFID 可以对进料、 WIP 、包装、运输和仓储直到最后发送到供应链中的下一个目的地，全方位和全程的可视化，所有这些都和信息管理有关。

　　如今，条形码已普遍使用于制造业，然而对许多条形码系统而言，往往需要在生产过程中手动修改和更新，费时费力。 RFID 的一个直接作用是解放劳动力，消除这种人工操作，而且能准确、快速、可靠地提供实时数据，这对大批量、高速的制造企业特别重要。 RFID 能明显地改进和提高制造过程的各项关键性能，经济效益突出。

三、 RFID与MES、ERP集成应用的优势及效益

在制造业里， RFID 与 MES 和 ERP 集成的优势有：

•  对在制品和原材料提供实时的跟踪；

•  动态的更新或改写在包装或标签上的信息，不需要人工介入或不必在可视环境下完成对产品信息的扫描；

•  减少供应链交接的信息传递和采集，以至暂时脱离 ERP/SCM 数据库获取或读出信息；

•  可以利用射频识别技术提供实时定位系统用来跟踪成品的位置，如军工车辆、工程机械的生产、汽车等；

•  在每一件离开生产线的成品上贴上 RFID 标签，可以很容易的在从最后测试到装载运输的移动过程中跟踪每一个产品；

•  在精益生产中，用 RFID 的在制品跟踪系统构成无看板的拉式生产解决方案。零件上贴有 RFID 标签，标签阅读器嵌在在制品缓冲库存的货架上，当零部件消耗到达指定界限时，可向上游发送信号通知生产补充零部件。这种自动看板 JIT 系统使精益生产的可视化和反应速度大大提高；

•  RFID 实现车间现场数据采集的自动化。只要零件进入生产线或到达完工区，将自动记录工序、设备和工人的 ID 号、加工时间，避免了大量人工进行的滞后的数据输入、条码扫描等操作和由此带来的可能的不精确数据。彻底解决了 ERP 系统 MES 实施的信息获取瓶颈问题；

•  复杂产品销售和维修服务中，产品上的 RFID 标签是一个随产品移动的数据库，随时可以读出它的历史和质量的记录，避免了书面材料的人工传递或对远程的主机数据库的访问。

　　必须看到，随着多数企业和产品的生产模式从 MTS 向 ATO 或 ETO 模式转变，从大量生产方式向精益方式转变，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。物料和质量的跟踪将是 ERP 系统的繁重任务。而采用以 RFID 等自动识别和数据采集手段，则是化解这日益加重的信息识别和采集问题的有效方法。

　　在技术发展方面，未来五年 ERP 将更加紧密地与 MES 、 PLM 、 CRM 、 SCM 和 BI 进行集成，并与 RFID 技术实现集成应用，充分结合精益生产、及时生产、 6 σ等先进的管理理念，实现从计划、管理到控制的一体化。我们认为， RFID 等先进自动识别技术与 ERP 的集成，不仅是对 ERP 数据处理手段的补充，还对实现 ERP 真正的物流、信息流的集成、对充分发挥 ERP 的功效起着强有力的杠杆作用。

四、 RFID与MES、ERP的集成应用举例

　　在制造业中， RFID 电子标签可以应用到 ERP 的全过程，下面举例说明 RFID 技术在制造企业的业务过程中的应用。

示例一：到货接收

　　即便是成功应用了 ERP 的到货管理系统，也需要用人工将到货物料的品种规格输入到系统中去，然后再找到采购合同、采购订单与之对应，是一个很烦琐的过程。聪明的软件可以通过页面或 Form 提供特定范围的列表选择减少部分手工输入，减少了工作量和提高准确度。即便如此，到货物料的识别核对仍旧是整个物流过程的瓶颈。

　　采用电子标签发货标签以后，系统的运作流程将发生很大的变革：

1 、到货经过读出以后直接采集该物料的数据，自动完成到货与采购定单核对的过程，改进了 ERP 使用的效能和实施的难度；

２、同时可以支持直送工位的供货方式，大大节省采购到货至存储的过程时间、降低库房面积、物料搬运作业和其它物料处理的成本，是采用精益生产方式的企业增加库存周转所必不可少的措施；

3 、电子标签的数据经过解码以后还有助于提高原材料批次跟踪水平，方便的查找出物料的来源和去处，这对无论是对 ISO9000 的贯彻，还是采用招回制的行业（如汽车和医疗设备）以及军工生产都可以极大提高跟踪响应速度、降低质量成本和有助于挽回企业的信誉。

示例二：原材料和半成品库存

　　在有发货标签、并且发货标签上有物料去向指令的情况下，物料到达库房或车间，用手持读头终端读取该电子标签，记录该物料的到达。主机控制器、 ERP 系统发出该物料去向指令——地点、库房库位，并预报它的消耗进度。库管员或工人按指令存放，并扫描库位或生产线位置上的条码标签，验证该项物料的位置。每一次扫描都引导下一次任务的执行并更新 ERP 系统的数据。

　　在库存盘点时，电子标签将大大的提高效率，减少库存冻结的时间。通过手持无线终端，收集盘点商品信息，然后将收集到的信息由计算机进行集中处理，从而形成盘点报告。

　　电子标签和 ERP 集成的系统可以降低 30% 处理成本、提高物流流转速度，并改善库存、在制品或产成品的跟踪。

示例三：现场和在制品管理

　　多数企业仅仅在最终产品离开工厂的发货标签上应用条码，这个条码主要是在客户方或返维修时才发挥作用。而电子标签更有效的作用是在生产过程中对零件的标识和跟踪。电子标签的介入生产过程越深越广，对劳动力和物料成本的节约将越大。

　　现场再制品跟踪最常用方法是在装配件上如在汽车底盘或计算机机箱上贴标识 ID 号标签，在每一个工位的通过采集装置记录重要零组件的信息，如汽车的发动机、计算机主板号、硬盘驱动器等的序列号。每个工序完工后读入作业工人的 ID 号、完工时间、检验信息等，并驱动下一工序接收。

　　在制品的电子标签能实现从原材料到最终产品的全面跟踪。当发现某个供应商的某批原材料有问题时，能够准确的确定受到影响的零件或最终产品的范围，无论是在库存状态或是已经发运给客户。减少产品招回所波及的范围和成本。 RF-MES 也可以自动建立支持 ISO 质量保证体系所要求的质量跟踪和工作历史文档、实现复杂的批次跟踪。

示例四：质量控制

　　对物料或批次的生产跟踪可以在发现缺陷时将废品或返工的影响范围缩减到最低限度，从而不仅减少大量的劳动和材料成本，还可以尽量挽回时间的损失。质量跟踪的关键仍旧是对生产过程的记录。用 RF-MES 生产各个阶段物料跟踪的经验和技术同样可以应用于样品的跟踪和质量控制。