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群创光电成功建置RFID智能仓储

发布时间:2018年08月30日 来源:中国自动识别网

液晶显示器制造商群创光电在其厂区建置恒隆科技股份有限公司(以下简称恒隆科技)设计发展的无源式UHF RFID仓储自动管控系统,以追踪其运货卡车及栈板货品的进出管理、自动仓储系统(Automatic Storage and Retrieval System, or ASRS) 进出货管控、厂间无人驾驶货车进出码头管控,及无人搬运车(Automatic Guided Vehicle, or AGV ) 仓储收送货物及栈板管控。这套系统,利用RFID主动侦测特性,取代人工操作,成功提高30%整体作业效率,有效防止可能发生的货物短装、错装等异常问题。
2003年成立的群创光电(Innolux),是鸿海/富士康集团旗下的子公司,是世界最大的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造商之一,制造销售—系列应用在消费电子产品如电视、桌面计算机、平板计算机及无数触控组件等的面板及触控屏幕,其客户包括联想、华为、Dell、HP、LG、三星电子及Sony等知名公司。液晶显示器通常体积都不小,完成品和半成品,都需要占据不少的仓储空间,仓储的运作成功与否,对整体效率及质量形象提升,存货(Inventory)降低,都相当重要。
群创光电在中国台湾有14个厂区,员工总数达6万多人,其制造流程甚为复杂,并非所有制造流程都在同一厂区完成,半成品在其中一个厂区完成后,接着要运送到另外一个或数个其他厂区继续完成,全部完成后再运送给客户;因此货柜车必须在各厂区间来回穿梭,运送原物料、半成品等,并将完成品运送给客户。所以仓储管理对群创光电一直是个很重要并具难度的工作,其主要项目包含:货柜车进出码头、进出货数量及品项管理;自动仓储系统进出货管控;厂间无人驾驶货车进出码头管控;无人搬运车码头仓储收送货物及栈板管控等。
群创光电最早曾想过应用有源式RFID系统,管制其码头的货物进出,但并没成功,主因是读取器会读到多个标签的信号,系统无法辨认货柜车或栈板的正确位置。2015年群创光电与恒隆科技合作,希望在其主要厂区建置无源UHF RFID系统,先从“货柜车进出码头”、“进出货品项及数量管理”开始,期望该系统能侦测到货柜车的进出,分布在厂区哪些区域,在哪个码头装货或卸货,数据不仅要能全部记录下来,并且可以实时更新。
系统的建设,有不少技术上的挑战,如金属材质的RFID标签,是RFID系统最难读取的部分之一,开发货柜用的RFID标签,就是一个难题,另外开发供成千上百、不同形状、不同材质,甚至是金属的原物料用RFID标签,更是大问题,除了这些硬件,RFID收集到的资料,如何先行分析,分析的中介软件都是难题。
恒隆科技逐一解决这些硬件及软件上的问题,终于在立项六个月后,第一个智慧码头建设完成,通过验收后(图1、2),群创光电决定将这套系统,拓展到其全部近50个的码头;同时2016年下半年,决定进一步与恒隆科技合作,开始建设另外三个仓储管理的次系统。
 
图1  码头智能化在厂区(左)码头的RFID系统布建(右) 
 
图2  埋在码头地下的RFID标签(左)货柜用磁铁RFID标签
 
其中自动仓储进出货管控系统,群创光电原来就建有二维码自动仓储系统,但二维码长久使用后,纸表面会因脏污,或相互摩擦等因素,造成条码损坏或模糊,而无法判读,更甚者条码扫描判读时,输送带须要完全停止,否则判读错误不时发生,且输送带走走停停也会造成不小的震动,有时震动会大到条码无法扫描、判读。恒隆科技使用RFID标签取代二维码,并在每一个ASRS装一台Alien ALR-9680读取器,输送带两边各装上一支天线,并设计能跟原来PLC系统相互匹配的中介软件,成功将每一个ASRS换成RFID系统,也成功解决先前二维码的问题(图3)。
 
图3  以RFID系统取代ASRS的二维码(左图红色箭头指处)为读取器,右图(黄色箭头指处)则为RFID标签
 
在整个RFID自动仓储系统建置过程中,几个最难解决的问题:
设计能吸附货柜,可重复、方便使用的货柜RFID标签。货柜是金属材质,金属对象上的RFID卷标读取,是RFID系统最难克服的项目之一;恒隆科技总经理刘台华说:“针对这个项目,我们要开发一种专供货柜,容易贴上取下、可以重复使用、经久耐用,并可以在金属上读取的标签。”
开发供数量多、外形多样、材质不同的原物料用RFID标签及天线。智能化的先决条件是每件物料的信息可读取,液晶显示器原物料不少,像玻璃等。有些体积大,占空间,形状各异,更有金属材质者,必须根据其形状及材质,设计不同的RFID标签、天线等硬件(图4)。
 
图4  仓储自动化的先决条件是物料信息可读取不同物料需要不同标签及天线
 
系统需具备大量、稳定可靠的读取能力。货物通常置放在栈板上运送,一个栈板通常有60~160箱物料,有些栈板还是金属材质,搭配软件,RFID系统要能一次读到栈板上所有物件的信息(图5)。
 
图5  栈板上有160箱物料系统要能一次读到所有信息
 
边缘运算软件开发。所谓边缘运算是一种分布式的架构,将应用程序、数据与服务运算,由网路中心节点,移到网络逻辑上的边缘节点来处理,以加快数据的处理与传送速度,减少延迟,减轻主计算机的负担。例如在这个项目中,分别在库房、货柜及堆高机上的栈板或对象,彼此距离只有十多公尺的货物,同时也会被读到,如何设计算法逻辑,预先分辨在不同位置的栈板或对象,之后分析过的资讯,而不是原始资料,再反馈到群创光电的计算机系统。
整合RFID系统与AGV及厂间无人货车 (图6、7)。整个系统及四个次系统在2017年初完成启用。截至2018年六月,群创光电在岛内的14个厂区,近60个码头的RFID系统都已建完,125个的自动仓储系统(ASRS)也已完成70%,预计在未来几个月,将全部完成。
 
图6  AGV
 
图7   无人驾驶货车正停靠码头准备上货库房门口明显可看见RFID天线 
 
群创光电的仓储经理表示:“公司正大力推展工业4.0相关项目,有了这个RFID自动仓储系统,我们不须人工按任何键,数据就会自动记录下来,提高约30%的工作效率,改善出货的正确性与质量。” 
 
(投稿单位:恒隆科技股份有限公司)
《中国自动识别技术》2018年第4期总第73期

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