跟踪制造进度

说到自动化，如果你必须猜测这个或那个技术是从哪里开始的，你肯定会选择汽车行业。因此，RFID技术在汽车制造和组装领域的发展并不令人惊讶，它跨越了多个层次的供应商以及汽车制造商本身。

该公司的项目工程经理马克•西佩尔(Mark Sippel)指出，RFID一直与自动化本身联系非常紧密巴鲁夫．他说:“自动化程度越高，你就越有可能尝试实现某种跟踪或可追溯性。”

自动化在其他行业的价值越大，对自动化跟踪和跟踪的需求也就越大。“随着自动化程度的提高，手动跟踪或追踪正在经历这一过程的东西的能力就会降低。特别是如果有机器人参与，为了安全，人类是不允许进入的，”西佩尔说。即使是转盘上更小的部件对人类跟踪也可能是问题。“一个部件进入和离开一个直径可能有几英尺的转盘，在一个封闭的环境中，以人类无法跟踪或追踪的速度。那时你可能会有一个射频识别标签，允许每个工作站在运行过程中写入信息。”

跟踪和追踪

跟踪和追踪能力对于食品、饮料和制药业务无疑是至关重要的，在这些业务中，需要100%的可追溯性来记录和报告其过程，并在出现错误时追溯到其起源。RFID提供了一种自动跟踪容器、配料、灭菌/清洗过程等的方法，实时定位系统的业务发展主管Nicole Lauther指出西门子．

但是，跟踪和追踪对其他行业也变得越来越重要。Lauther说:“每个行业为了保持竞争力，对跟踪产品的需求都很重要。”“给物体打上标签使其变得智能，我们能够在现场收集数据，这意味着工业识别和定位技术是实现数字化的助力。”

这直接导致RFID应用于越来越多的在制品(WIP)应用，特别是随着成本下降和利益实现的增长。该公司的RFID产品经理唐•艾希曼表示:“这一点在制造业的多个领域尤其适用，比如汽车和制药行业，在这些领域，产品和部件跟踪至关重要。Turck．

Lauther说:“随着越来越多的公司意识到他们在生产过程中需要透明度，这当然是一个越来越多的用例，这意味着他们了解跟踪部件和了解物体状态的好处。”她补充说，它的好处包括流程灵活、生产步骤更快、避免出差、避免错误和遗漏操作、避免损坏、及时交付材料、自动归档和可追溯性。“所有这些都有助于企业节省时间和成本。”

Eichman说，汽车行业的发动机制造商可以发现RFID技术的多种应用。他说:“例如，当匹配发动机缸体和凸轮等部件时，如果知道哪些部件可以组合在一起，就可以在堆叠过程中节省时间。”

RFID已经在家电行业流行起来，尤其是合同制造商经常将多个产品组合在一条线上——无论是同时进行还是一个接一个地进行。Sippel指出，标识信息随着产品在自动化装配过程中移动，因此它总是可以验证为特定产品执行的工作。

航空航天在制造过程中一直必须遵守更高程度的可追溯性。“在过去，大部分都是通过纸质跟踪手工完成的，”西佩尔说。“例如，现在它正在转向使用射频识别(RFID)来提供这种可追溯性——有时即使仍然是手工操作。”

消费品也在更多地关注RFID，不过主要是电子产品等高端产品，主要是在组装和制造过程中。

机床可以安装射频识别标签来跟踪和下载偏移测量(从预置器)，设置参数，使用和刀具寿命数据。来源:巴鲁夫

应用程序的正确标记

有几种不同的识别方法，哪一种是最好的，这取决于制造商想要达到的目的。在广泛的层面上，随着实时定位系统(RTLS)的使用越来越多，有像RFID这样的工业识别以及工业本地化。Lauther说:“其中一个主要的区别是，在工业识别中，当它通过某个读取点时，你可以说出它是什么，它在哪里。”“通过工业本地化，你可以实时说出具体在哪个位置。你可以在WIP中使用两者;这取决于你想要多精确地跟踪它，以及为了优化流程你需要获得什么信息。”

像很多自动化行业一样，早期的RFID技术更加专有——由于多种原因，一家公司的系统无法与另一家公司的系统兼容。这在某种程度上仍然是正确的，但技术已经更多地向开放标准发展。

西佩尔说，低频(LF)标签往往是非常专有的，并没有真正受到联邦通信委员会(FCC)的监管，因为频段太低了。它今天仍然存在，通常用于牲畜标记，这是推动该行业的原因。在制造领域，LF最常用于机床-模具和模具跟踪，机床用于追溯。

高频(HF) RFID在13.56 MHz范围内运行，在工业制造应用中更为普遍。虽然较早的协议(ISO/IEC 14443)通常更专有，并且仍然主要用于安全系统，但较新的ISO/IEC 15693协议是一个开放标准。有了15693，任何在该协议上运行的制造商都可以访问另一个组织的内存和其他信息。Sippel指出，这也意味着只生产标签或阅读器的供应商更容易在市场上竞争。“在我看来，这才是真正开始推动市场和更多竞争的原因。”

最近，超高频(UHF)标签已经开始使用。这项技术的运行范围在860- 928mhz之间，最初是由消费市场驱动的——例如，由沃尔玛这样的销售点推动的，他们希望以非常低的成本(不到一美分)标记发货，一直到单个项目。西佩尔解释说:“他们将能够把这些东西放在货架上，跟踪它们在货架上的位置，然后你穿过收银台的入口，它就会给你打电话。”但这并没有奏效。其中涉及的物理问题太多了，它的成功非常有限。”

但超高频正在制造业中找到一席之地。Lauther说:“随着超高频技术多年来的发展，使用基于高频射频识别应用的制造商现在有了更广泛的可能性，因为超高频射频识别技术可以提供新的功能。”“然而，超高频并不比高频好，只是不同的性能和不同的部署挑战。”

与基于高频的RFID技术相比，UHF提供了更长的读取距离(高达26英尺，而不到3英尺)，一次可以读取更多的条目(约1000项)，读取速度更快。在工厂车间，那些较长的读取距离是很有用的，如果在购物车的一边有什么东西伸出来阻止标签接近读取器-超高频将允许更长的距离能力。西佩尔说:“这给了我们在这些类型的环境中使用RFID更大的灵活性。”

它在卡车、拖拉机和公共汽车等重工业的制造中也很有用。“这些是规模更大的生产线。超高频确实是适合这种情况的技术，”西佩尔说。

这一直是蓝牙信标的工作领域，因为它们可以工作更长的距离。但由于超高频技术是被动的，不像蓝牙信标，它不需要电池，往往更划算，西佩尔说。“通常情况下，你不会将一项主动技术留在车辆上;这很贵，”他说。“但你可以带上一个被动式超高频标签，这可能最多花费你几美元，你可以把它留在车上。这样更有吸引力。”

然而，UHF提供较低的存储容量，Eichman指出，制造商更可能需要系统集成商的帮助。他补充说，如果客户需要更高的存储容量来存储标签上的数据、近距离读取和更坚固的可重复使用的标签，高频通常更有意义。他说:“对于对内存要求较低的远程应用，超高频可能更合适。”“通过这项技术，数据存储在PLC或更高级别的企业系统中，而不是存储在标签本身。”

每个集装箱上的RFID标签可以跟踪工作过程中的材料丢失情况。射频识别系统与PC或PLC主机集成，可以在物料损失超过规定限度时向操作人员和管理人员提供通知。来源:西门子

实时位置

当需要实时定位对象时，RTLS就会发挥作用。Lauther说:“与RFID相比，它在整个生产过程中提供了更高的透明度，但这同样取决于你在生产过程中所需的最高效率的信息。”

西门子最近收购了agilion，为RTLS提供了关键的超宽带(UWB)技术。西门子的Simatic RTLS采用了超宽带技术，使用极宽的频率范围(3-7 GHz)，带宽至少为500 MHz来传输微弱的无线信号。这防止了与其他系统干扰的风险，并提供精确的目标定位精度可达10厘米。

RTLS技术是斑马技术“MotionWorks，提供对生产操作中关键资产、货物和人员的位置、条件和性能的见解。它结合了6.5 GHz UWB有源RFID、2.4 GHz有源RFID、蓝牙低能耗信标(BLE)和无源RFID来跟踪资产和材料。

斑马公司以追踪橄榄球场上的NFL球员而闻名，但它发现在制造过程中追踪汽车的要求其实不那么高。在一个场景中，一名职业足球运动员佩戴两个RFID标签——一个在垫肩两侧，另一个标签在球上。

“这些标签每秒发出7次信号。这是我们使用的灵敏度最高的标签，可以测量6英寸以内的人，”斑马制造和现场移动高级总监吉姆·希尔顿说。“想象一下，教练和训练师突然可以看到这些数据——你跑得有多快，你在第一节跑的路线与第二、第三或第四节跑的路线。是的，这是有区别的。所有这些瞬间都变得清晰可见。”

这和福特汽车在汽车出厂时使用的跟踪技术完全相同。希尔顿说:“但我们不需要经常或精确地知道这些。”

一家航空航天制造商使用MotionWorks来跟踪专门的工具，这些工具用于完成制造一架飞机所需的数千个手工过程。放错地方、挪用、未归还或损坏的工具可能会导致飞机在运输途中和交付过程中出现延误。实时工具和设备可见性提高了20%的设备利用率，减少了80%的工具丢失导致的工作延迟，并减少了30%的过期工具。该制造商还减少了50%的资本支出，以替换“目前没有找到”的项目。

主动与被动

希尔顿解释说，你需要什么样的技术，需要花多少钱，会因你想要解决的业务问题而不同——你想看到什么，你想要完成什么。他说:“一般来说，它在20-30英尺的范围内。”“这种标签不需要每小时或每隔几小时发出一次信号。这将使主动标签的电池寿命延长到数年，而无需更频繁地监测。”

主动标签需要电池，因为它们发出的信号可以从100英尺到几英里外被接收，这取决于标签的强度和正在解决的问题。有了活动标签，托盘可以随时指示它的位置。希尔顿解释说，放置在生产区的垃圾桶也可以在达到一定重量时发出信号，表明需要补充。

虽然被动标签不发送信号，但它们在其他应用中很有用，而且不需要自己的电源。相反，当它靠近时，阅读器就会读取标签。例如，生产线上的一辆汽车上的被动标签，不仅可以表明这是什么车，还可以表明该工位的工人需要在这辆车上做哪五件事。被动标签，根据它们的应用，可能便宜到7-10美分一个，所以它们可以与产品一起运送出去，再也不会回来。

Eichman说，蓝牙是一种活跃的技术，非常适合用于更高级的通信，比如系统监控应用。他补充说，它通常有额外的传感器嵌入其中，所以它可能要贵得多。

希尔顿说，BLE信标的价格可能高达15至20美元，使用年限为5年。它们通常固定在资产之类的东西上，并用于接近目的。希尔顿解释说:“如果你走在一个带着移动电脑的工厂里，而每条铁轨上都有信标，我可以知道你在哪里，因为信标感应到你的移动电脑就在附近。”“它有各种低成本、低干扰的解决方案，因为你不需要建立必要的基础设施——你只需要在你试图追踪的任何东西周围放置信标。”

希尔顿补充道:“在生产环境中，与生产线的距离很近是很重要的。“也许我不希望系统能够启动，除非每个人都离开了那条线。这是一种非常廉价的实现方式。”

然而，通过蓝牙，你不能像使用主动和被动RFID一样，将信息写入或重写到它上面。RFID标签可以存储资产的信息，它在那里停留了多长时间，它的保证书是什么，它被使用了多少次，等等。希尔顿说:“所有这些都可以写在标签上，告诉员工他们即将从事的工作。”“信标会举手说，我在这里。主动或被动标签不仅说明我在这里，而且这是你想知道的关于他们的一切。”

了解你的环境

RFID系统和应用的开发者现在有更多的工具来满足更广泛的生产需求。Lauther指出:“但是，考虑到这些额外的工具，他们需要特别了解目标用户的场景，包括场景的特定操作环境，以及被读取或写入的标签物品、箱子或托盘的物理形状和材料组成。”

并非所有环境都适合RFID技术。sipel指出:“某些东西暴露在高腐蚀性或高温度的环境中会使RFID无法使用。”“标签本身无法在环境中生存。”

然而，仍然有方法处理RFID技术可以提供的信息。Sippel举了一个工具制造商的例子，该制造商只在给定的范围内使用RFID。“当工具开始硬化或处理时，它会破坏标签。然后这些信息被存入数据库，直到零件返回为止。”“当它们从那种环境中回来时，这些信息就会被恢复到标签中，继续工作。”

Eichman说，极端温度可能是一个挑战，但并非不可能克服。西佩尔说，事实上，在更恶劣的环境中实现RFID的技术进步“永无止境”。

“有一段时间，它们无法超过85°C。但如今，它们可以承受200°C或400°F的温度。温度上升得非常快，”西佩尔说。腐蚀性环境对RFID的损害也不像以前那么大了。“过去，为了生存，产品看起来像一个小盒子。它有一个非常严格的时间限制。现在它的曝光时间相当长，可以运行半小时或更长时间，仍然有生存能力。这就是电子技术和容忍度以及类似事物的发展。”

在恶劣的环境中，许多功能都是根据客户特定的需求实现的。例如，外壳将根据RFID所接触的环境进行定制。西佩尔说:“有成千上万种不同的焦散物质，所以必须更加专业。”“最大的困难来自于渗透剂。有了去离子水，有一些标签可以存活下来，但就能存活的材料而言，它非常狭窄。”

艾希曼说，几乎所有的制造环境都可以使用RFID技术。“然而，这需要技术和过程的平衡，”他补充道。随着用户了解如何更有效地使用这些识别技术，所有这些技术的采用率都在增长。“随着我们知识的增长，产品的能力也在增长。”