我國是世界最大的服裝生產(chǎn)和出口國，服裝企業(yè)為GDP高速增長貢獻(xiàn)突出。但多數(shù)服裝企業(yè)仍沿用傳統(tǒng)生產(chǎn)管理方式，信息化程度低、問題和弊病明顯，主要體現(xiàn)在以下幾方面：無法掌握實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)和物料狀態(tài)，不能針對(duì)性進(jìn)行任務(wù)和物料的分配、調(diào)整，職工有效生產(chǎn)時(shí)間往往不足工時(shí)的60%~70%；出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題難以準(zhǔn)確追溯到責(zé)任人，無法嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)管，產(chǎn)品質(zhì)量水平偏低；無法準(zhǔn)確追蹤生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)間物料流轉(zhuǎn)，物料丟失、浪費(fèi)現(xiàn)象頻繁，成本人為提高；無法掌控各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)的實(shí)時(shí)進(jìn)度，訂單逾期風(fēng)險(xiǎn)高，多任務(wù)生產(chǎn)資源調(diào)度協(xié)調(diào)困難。

這些問題嚴(yán)重影響了服裝生產(chǎn)企業(yè)的整體效益。2008年以來，隨著人民幣升值、勞動(dòng)力成本上漲、金融危機(jī)造成外需減少等多種不利因素，服裝行業(yè)面臨更大的生存壓力。服裝企業(yè)要繼續(xù)生存和發(fā)展，采用信息化手段解決生產(chǎn)管理存在問題、提高企業(yè)核心競爭力，變得十分必要。

服裝生產(chǎn)信息化的難題與解決手段

服裝生產(chǎn)企業(yè)普遍存在產(chǎn)品款式多、工藝復(fù)雜、批量小批次多、訂單個(gè)性化要求高等特點(diǎn)，反映在信息模型上就是信息量大、種類多、信息之間關(guān)聯(lián)和處理規(guī)則復(fù)雜。服裝企業(yè)要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化管理，首先面臨一個(gè)難題：如何將生產(chǎn)過程中大量物料、半成品、人員、設(shè)備等底層狀態(tài)信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集并提供給管理層。

傳統(tǒng)信息采集手段無法解決這個(gè)難題，如：人工記錄方式無法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性；條碼標(biāo)簽的識(shí)別率受服裝車間粉塵、纖維污染以及物料動(dòng)態(tài)特性的影響會(huì)造成可靠性降低。有效信息采集手段的缺失，是造成傳統(tǒng)MES等信息化系統(tǒng)在服裝生產(chǎn)過程無法充分發(fā)揮作用的重要原因之一。

RFID技術(shù)的特點(diǎn)決定其在生產(chǎn)過程信息采集方面有以下優(yōu)勢(shì)：

1、可以在不影響生產(chǎn)物料正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流和數(shù)據(jù)信息流的無縫集成；

2、采用電磁場空間耦合的方式，能夠在車間充滿灰塵、纖維等污染的環(huán)境下正常使用；

3、標(biāo)簽具備信息讀寫功能，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)對(duì)象信息本地化保存和讀取；

4、標(biāo)簽采用全球惟一識(shí)別碼及完善的安全認(rèn)證機(jī)制，可以防止標(biāo)簽偽造和數(shù)據(jù)的惡意篡改。

RFID技術(shù)在服裝生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然RFID技術(shù)在生產(chǎn)信息化方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但是目前國內(nèi)外服裝生產(chǎn)企業(yè)RFID應(yīng)用還不成熟，在少量的應(yīng)用案例中也只是用電子標(biāo)簽代替紙質(zhì)工單來存儲(chǔ)信息，沒有真正發(fā)揮RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。造成這種現(xiàn)狀的原因主要有幾點(diǎn)：

1、國內(nèi)服裝企業(yè)多處于產(chǎn)業(yè)鏈下游，利潤空間低、成本敏感，無法引進(jìn)國外昂貴的工業(yè)RFID設(shè)備與系統(tǒng)。

2、RFID技術(shù)應(yīng)用于服裝生產(chǎn)過程有相當(dāng)技術(shù)難度，而國內(nèi)在該領(lǐng)域研究起步較晚，更多停留在系統(tǒng)架構(gòu)和軟件層面的研究，缺乏對(duì)工業(yè)RFID讀寫器、中間件、實(shí)時(shí)信息傳輸和數(shù)據(jù)處理等底層關(guān)鍵技術(shù)的研究和突破。

針對(duì)RFID技術(shù)在服裝生產(chǎn)信息化的應(yīng)用需求，依托國家863項(xiàng)目資助，北京三博中自科技有限公司重點(diǎn)研究服裝生產(chǎn)過程RFID的適用性及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，并構(gòu)建了基于RFID的服裝生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)服裝生產(chǎn)過程管理中存在的問題。

基于RFID的服裝生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

典型服裝加工企業(yè)生產(chǎn)過程相關(guān)環(huán)節(jié)主要包括：生產(chǎn)任務(wù)制訂與下達(dá)、原輔料領(lǐng)取、加工生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)和整理包裝等。在典型針織服裝企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)針對(duì)性應(yīng)用 RFID技術(shù)，采集各環(huán)節(jié)的現(xiàn)場信息匯總到企業(yè)信息服務(wù)器，構(gòu)建基于RFID的服裝生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度控制、生產(chǎn)物料追蹤以及生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度等功能。

生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度控制

為了實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度的實(shí)時(shí)采集和控制，每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)從制訂下達(dá)開始就生成一張電子標(biāo)簽任務(wù)卡。任務(wù)卡保存必要的任務(wù)信息，由該任務(wù)的生產(chǎn)管理員持有。原輔料領(lǐng)取、加工生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)和整理包裝的每個(gè)生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)都設(shè)有RFID讀寫設(shè)備，用于采集或?qū)懭肴蝿?wù)進(jìn)度相關(guān)信息，并上傳給企業(yè)信息服務(wù)器供管理層實(shí)時(shí)查看和處理。

生產(chǎn)任務(wù)制訂、下達(dá)和管理由計(jì)劃部完成。計(jì)劃部下達(dá)每項(xiàng)任務(wù)時(shí)，將任務(wù)相關(guān)內(nèi)容寫入一張13.56MHz的電子標(biāo)簽（任務(wù)卡）發(fā)給任務(wù)管理員。任務(wù)卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為UID區(qū)、基礎(chǔ)信息區(qū)和過程信息區(qū)。UID區(qū)是獨(dú)立分區(qū)，存儲(chǔ)標(biāo)簽的全球惟一編碼，在標(biāo)簽出廠時(shí)被固化無法更改。基礎(chǔ)信息區(qū)存儲(chǔ)任務(wù)號(hào)、數(shù)量、款式、交貨日期等任務(wù)信息，只有計(jì)劃部擁有寫入權(quán)限，其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)于該區(qū)只有讀取權(quán)限；過程信息區(qū)為不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)劃分不同的子區(qū)域，每個(gè)環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過程中可以根據(jù)需要在對(duì)應(yīng)子區(qū)域?qū)懭牖蜃x取相應(yīng)信息。

任務(wù)信息寫入由計(jì)劃部PC機(jī)連接RS232/USB接口的臺(tái)式RFID讀寫器實(shí)現(xiàn)，任務(wù)卡信息通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)上傳給企業(yè)信息服務(wù)器。生產(chǎn)過程中，任務(wù)管理員需要在相應(yīng)環(huán)節(jié)的RFID讀寫器進(jìn)行任務(wù)卡讀取或?qū)懭氩僮鞑拍軋?zhí)行后續(xù)生產(chǎn)，該任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度信息實(shí)時(shí)上傳給信息服務(wù)器。生產(chǎn)任務(wù)全部工序完成后，任務(wù)卡自動(dòng)失效，需交還計(jì)劃部下次重新寫入。

計(jì)劃部和企業(yè)管理層可以通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的客戶端訪問信息服務(wù)器，查看各個(gè)生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)度信息；客戶則可以通過Internet經(jīng)過防火墻按權(quán)限訪問企業(yè)信息服務(wù)器，查看相應(yīng)訂單進(jìn)度信息。

生產(chǎn)物料追蹤

針對(duì)服裝生產(chǎn)過程物料在各個(gè)環(huán)節(jié)之間流轉(zhuǎn)搬運(yùn)過程易發(fā)生丟失、遺忘現(xiàn)象，采用電子標(biāo)簽對(duì)生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的輸入和輸出物料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并通過各環(huán)節(jié)的 RFID讀寫設(shè)備寫入、讀取及核對(duì)相應(yīng)數(shù)量、種類等信息。這些信息實(shí)時(shí)上傳給企業(yè)信息服務(wù)器并保存，實(shí)現(xiàn)物料流轉(zhuǎn)全程追蹤。

針織服裝企業(yè)生產(chǎn)過程主要分為裁剪、縫制、檢驗(yàn)、整理、包裝五個(gè)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)物料出庫后在這五個(gè)環(huán)節(jié)順序流轉(zhuǎn)，生產(chǎn)完畢后直接發(fā)貨或入成品庫存放。將各環(huán)節(jié)之間傳遞的物料按單元加裝電子標(biāo)簽，每個(gè)環(huán)節(jié)接收到物料必須先用讀寫器進(jìn)行識(shí)別和核驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)可以及時(shí)追查。

該功能實(shí)現(xiàn)需要在每個(gè)環(huán)節(jié)安裝RFID讀寫器、操作終端以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)和軟件。考慮到服裝企業(yè)的特點(diǎn)，每個(gè)環(huán)節(jié)都配計(jì)算機(jī)及軟件成本難以承受，且不利于管理維護(hù)。如果直接由企業(yè)信息服務(wù)器對(duì)這些現(xiàn)場分布設(shè)備進(jìn)行管理，接口中間件繁重的數(shù)據(jù)采集、通訊和處理工作量會(huì)加重服務(wù)器的負(fù)荷，從而影響整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

為了適應(yīng)服裝企業(yè)特點(diǎn)，我們提出軟硬結(jié)合、集中分布相結(jié)合的中間件概念。將中間件的主要功能按功能單元進(jìn)行劃分，每個(gè)單元由獨(dú)立硬件設(shè)備——接口控制器實(shí)現(xiàn)。接口控制器負(fù)責(zé)其功能單元內(nèi)RFID讀寫器、操作終端等信息采集設(shè)備的功能設(shè)定、操作控制、故障檢測、數(shù)據(jù)提取、過濾、格式轉(zhuǎn)換，再通過以太網(wǎng)接口將現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳給企業(yè)信息服務(wù)器。服務(wù)器端只需要一個(gè)簡單的軟件中間件實(shí)現(xiàn)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換后，提供一組標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)給應(yīng)用管理程序即可。這種軟硬件結(jié)合、分布集中相結(jié)合的設(shè)計(jì)，降低了服務(wù)器的負(fù)荷，提高了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制的穩(wěn)定性和可靠性。

以裁剪環(huán)節(jié)為例具體說明物料追蹤實(shí)現(xiàn)。裁剪環(huán)節(jié)需要用RFID讀寫器讀取原輔料的電子標(biāo)簽信息，通過接口控制器和企業(yè)信息服務(wù)器進(jìn)行通訊，核對(duì)原輔料數(shù)量、規(guī)格是否和出庫數(shù)量一致，結(jié)果在操作終端液晶屏顯示。裁剪完畢的衣片需要捆扎成包并加裝電子標(biāo)簽，通過操作終端輸入每包數(shù)量、規(guī)格信息，由RFID讀寫器將信息寫入電子標(biāo)簽，同時(shí)接口控制器將寫入信息和標(biāo)簽UID關(guān)聯(lián)上傳給企業(yè)信息服務(wù)器。

生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度

多數(shù)服裝企業(yè)生產(chǎn)針織服裝，生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)是縫制，對(duì)于產(chǎn)品總體生產(chǎn)效率和質(zhì)量起決定作用。但是縫制環(huán)節(jié)工序復(fù)雜、人員眾多，原料、輔料、半成品等物料集中，信息化管理難度大。

傳統(tǒng)縫制環(huán)節(jié)人員以班組為單位按工序依次排列，投入一批物料按順序加工，每完成一道工序后捆扎好向后繼工序搬運(yùn)。這種方式中由于物料捆扎、搬運(yùn)以及職工進(jìn)度不同造成的等待都影響效率，而且出現(xiàn)質(zhì)量問題也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

在縫制環(huán)節(jié)采用基于RFID的生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和配送調(diào)度系統(tǒng)， 其架構(gòu)如圖1所示：

圖1 基于RFID的生產(chǎn)監(jiān)控和配送調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)將待縫制衣料按件劃分，每件衣料由專人掛在一個(gè)貼有電子標(biāo)簽的吊架上，吊架在一條橢圓形主軌道上自動(dòng)傳輸。主軌道兩側(cè)按流程順序設(shè)置若干工位來實(shí)現(xiàn)不同的工序加工，每個(gè)工位加裝RFID讀寫設(shè)備，采集主軌道傳送過來的吊架標(biāo)簽信息并傳送給上位計(jì)算機(jī)，由軟件調(diào)度該吊架應(yīng)進(jìn)入哪個(gè)工位的支軌道進(jìn)行加工。某個(gè)工位完成一個(gè)吊架加工后，職工只需要按一下電鈕，吊架從支軌道返回主軌道向后繼工序繼續(xù)傳輸。吊架返回主軌道過程中，標(biāo)簽信息被RFID讀寫設(shè)備識(shí)別并傳給軟件記錄。

系統(tǒng)軟件運(yùn)行前，需要先由生產(chǎn)管理員配置生產(chǎn)工藝編排、工序分配等必要參數(shù)。該系統(tǒng)運(yùn)行中縫制生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)物料狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、每個(gè)工位職工的進(jìn)度信息都會(huì)在界面實(shí)時(shí)顯示，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)工位的物料分配達(dá)到效率最大化。而且一件衣物的每道工序加工信息都被準(zhǔn)確記錄，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題可以準(zhǔn)確追溯到個(gè)人，提高了質(zhì)量監(jiān)管水平。實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理完畢后，保存到歷史數(shù)據(jù)庫中，生成各種統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)表，產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯。歷史數(shù)據(jù)定時(shí)上傳到企業(yè)信息服務(wù)器，供管理層查詢。

系統(tǒng)應(yīng)用效果

目前，基于RFID的服裝生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)已在江蘇南通某針織服裝企業(yè)建立應(yīng)用示范工程，應(yīng)用系統(tǒng)整體架構(gòu)示意圖參見圖2。

圖2基于RFID的服裝生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)經(jīng)過半年的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，取得如下效果：

1. 核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)縫制車間的效率平均提高30%以上，特別對(duì)于小批量多批次生產(chǎn)效率可提高50%以上，訂單交貨周期平均縮短15~20%。
2. 生產(chǎn)過程物料丟失損耗情況減少80%以上，平均每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)節(jié)省原料成本3~5%；
3. 產(chǎn)品質(zhì)量問題減少70%以上，且未出現(xiàn)同一質(zhì)量問題在某批次大量重復(fù)的情況；
4. 生產(chǎn)信息化程度提高使管理層和客戶可以實(shí)時(shí)查詢?nèi)蝿?wù)/訂單進(jìn)度狀態(tài)，未出現(xiàn)訂單逾期情況，客戶滿意度明顯提高。

系統(tǒng)的意義和推廣價(jià)值

該系統(tǒng)結(jié)合服裝行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程和管理方式的特點(diǎn)，將RFID等信息化技術(shù)應(yīng)用于服裝企業(yè)生產(chǎn)過程的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度控制、生產(chǎn)物料 追蹤以及生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度等功能。通過實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，降低了質(zhì)量問題和物料損耗，使企業(yè)管理水平有明顯改善。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格注意成本控制，比如：RFID標(biāo)簽采用閉環(huán)循環(huán)使用方式，盡可能采用成本較低的13.56MHz RFID讀寫器設(shè)備，通過接口控制 器應(yīng)用減少計(jì)算機(jī)數(shù)量等。在滿足功能需求的情況下最大限度降低成本，在利潤率低、成本敏感的服裝企業(yè)會(huì)有很好的推廣前景。

此外，該系統(tǒng)特別重視軟硬件產(chǎn)品在工業(yè)現(xiàn)場的可靠性設(shè)計(jì)，RFID讀寫器、接口控制器以及監(jiān)控調(diào)度軟件在其他離散制造行業(yè)也有拓展應(yīng)用價(jià)值。