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：無法掌握實際生產(chǎn)狀態(tài)和物料狀態(tài)，不能針對性進行任務(wù)和物料的分配、調(diào)整，職工有效生產(chǎn)時間往往不足工時的60％～70％；出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題難以準確追溯到責(zé)任人，無法嚴格質(zhì)量監(jiān)管，產(chǎn)品質(zhì)量水平偏低；無法準確追蹤生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)間物料流轉(zhuǎn)，物料丟失，浪費現(xiàn)象頻繁，成本人為提高；無法掌控各項生產(chǎn)任務(wù)的實時進度，訂單逾期風(fēng)險高，多任務(wù)生產(chǎn)資源調(diào)度協(xié)調(diào)困難。
        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、訂單個性化要求高等特點，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)要實現(xiàn)生產(chǎn)信息化管理，首先面臨一個難題：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)信息實時，準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難題，如：人工記錄方式無法保證數(shù)據(jù)的實時性．準確性；條碼標簽的識別率受服裝車間粉塵、纖維污染以及物料動態(tài)特性的影響會造成可靠性降低。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)的特點決定其在生產(chǎn)過程信息采集方面有以下優(yōu)勢：
        1．可以在不影響生產(chǎn)物料正常運轉(zhuǎn)的前提下，實現(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．標簽具備信息讀寫功能，可實現(xiàn)生產(chǎn)對象信息本地化保存和讀??；
        4．標簽采用全球惟一識別碼及完善的安全認證機制，可以防止標簽偽造和數(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，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簽代替紙質(zhì)工單來存儲信息，沒有真正發(fā)揮RFID技術(shù)的優(yōu)勢。造成這種現(xiàn)狀的原因主要有幾點：
        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，缺乏對工業(yè)RFID讀寫器、中間件、實時信息傳輸和數(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項目資助，北京三博中自科技有限公司重點研究服裝生產(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。
        系統(tǒng)總體設(shè)計與應(yīng)用實現(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，原輔料領(lǐng)取，加工生產(chǎn)質(zhì)量檢驗和整理包裝等。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)，主要實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)進度控制，生產(chǎn)物料追蹤以及生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)實時監(jiān)控調(diào)度等功能。
        生產(chǎn)任務(wù)進度控制
        為了實現(xiàn)各生產(chǎn)任務(wù)進度的實時采集和控制，每個生產(chǎn)任務(wù)從制訂下達開始就生成一張電子標簽任務(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)量檢驗和整理包裝的每個生產(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)進度相關(guān)信息，并上傳給企業(yè)信息服務(wù)器供管理層實時查看和處理。
        生產(chǎn)任務(wù)制訂、下達和管理由計劃部完成。計劃部下達每項任務(wù)時，將任務(wù)相關(guān)內(nèi)容寫入一張13.56MHz的電子標簽(任務(wù)卡)發(fā)給任務(wù)管理員。任務(wù)卡的數(shù)據(jù)存儲分為UID區(qū)，基礎(chǔ)信息區(qū)和過程信息區(qū)。UID區(qū)是獨立分區(qū)，存儲標簽的全球惟一編碼，在標簽出廠時被固化無法更改?；A(chǔ)信息區(qū)存儲任務(wù)號、數(shù)量、款式、交貨日期等任務(wù)信息，只有計劃部擁有寫入權(quán)限，其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于該區(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，每個環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過程中可以根據(jù)需要在對應(yīng)子區(qū)域?qū)懭牖蜃x取相應(yīng)信息。
        任務(wù)信息寫入由計劃部PC機連接RS232／USB接口的臺式RFID讀寫器實現(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)行進度信息實時上傳給信息服務(wù)器。生產(chǎn)任務(wù)全部工序完成后，任務(wù)卡自動失效，需交還計劃部下次重新寫入。
        計劃部和企業(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，查看各個生產(chǎn)任務(wù)的進度信息；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)訂單進度信息。
        生產(chǎn)物料追蹤
        針對服裝生產(chǎn)過程物料在各個環(huán)節(jié)之間流轉(zhuǎn)搬運過程易發(fā)生丟失、遺忘現(xiàn)象，采用電子標簽對生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的輸入和輸出物料進行標識，并通過各環(huán)節(jié)的RFID讀寫設(shè)備寫入、讀取及核對相應(yīng)數(shù)量、種類等信息。這些信息實時上傳給企業(yè)信息服務(wù)器并保存，實現(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、整理、包裝五個環(huán)節(jié)，生產(chǎn)物料出庫后在這五個環(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簽，每個環(huán)節(jié)接收到物料必須先用讀寫器進行識別和核驗，發(fā)現(xiàn)差錯可以及時追查。
        該功能實現(xiàn)需要在每個環(huán)節(jié)安裝RFID讀寫器，操作終端以及相應(yīng)的計算機和軟件?？紤]到服裝企業(yè)的特點，每個環(huán)節(jié)都配計算機及軟件成本難以承受，且不利于管理維護。如果直接由企業(yè)信息服務(wù)器對這些現(xiàn)場分布設(shè)備進行管理，接口中間件繁重的數(shù)據(jù)采集，通訊和處理工作量會加重服務(wù)器的負荷，從而影響整個企業(yè)信息系統(tǒng)的實時性和可靠性。
        為了適應(yīng)服裝企業(yè)特點，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行劃分，每個單元由獨立硬件設(shè)備——接口控制器實現(xiàn)。接口控制器負責(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)器端只需要一個簡單的軟件中間件實現(xiàn)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換后，提供一組標準的接口函數(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，降低了服務(wù)器的負荷，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現(xiàn)。裁剪環(huán)節(jié)需要用RFID讀寫器讀取原輔料的電子標簽信息，通過接口控制器和企業(yè)信息服務(wù)器進行通訊，核對原輔料數(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簽，同時接口控制器將寫入信息和標簽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)實時監(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。這種方式中由于物料捆扎，搬運以及職工進度不同造成的等待都影響效率，而且出現(xiàn)質(zhì)量問題也難以及時發(fā)現(xiàn)和處理。
        在縫制環(huán)節(jié)采用基于RFID的生產(chǎn)實時監(jiān)控和配送調(diào)度系統(tǒng)。
        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貼有電子標簽的吊架上，吊架在一條橢圓形主軌道上自動傳輸。主軌道兩側(cè)按流程順序設(shè)置若干工位來實現(xiàn)不同的工序加工，每個工位加裝RFID讀寫設(shè)備，采集主軌道傳送過來的吊架標簽信息并傳送給上位計算機，由軟件調(diào)度該吊架應(yīng)進入哪個工位的支軌道進行加工。某個工位完成一個吊架加工后，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，標簽信息被RFID讀寫設(shè)備識別并傳給軟件記錄。
        系統(tǒng)軟件運行前，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)運行中縫制生產(chǎn)線的實時物料狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)，每個工位職工的進度信息都會在界面實時顯示，系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整各個工位的物料分配達到效率最大化。而且一件衣物的每道工序加工信息都被準確記錄，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題可以準確追溯到個人，提高了質(zhì)量監(jiān)管水平。實時生產(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)計和分析報表，產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行追溯。歷史數(shù)據(jù)定時上傳到企業(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1。

        圖1 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)過半年的實際生產(chǎn)運行，取得如下效果：
        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％。
        生產(chǎn)過程物料丟失損耗情況減少80％以上，平均每個生產(chǎn)任務(wù)節(jié)省原料成本3～5％；
        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；
        生產(chǎn)信息化程度提高使管理層和客戶可以實時查詢?nèi)蝿?wù)／訂單進度狀態(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，將RFID等信息化技術(shù)應(yīng)用于服裝企業(yè)生產(chǎn)過程的各個主要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)進度控制，生產(chǎn)物料追蹤以及生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)實時監(jiān)控調(diào)度等功能。通過實際生產(chǎn)運行，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)計過程中嚴格注意成本控制，比如：RFID標簽采用閉環(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)用減少計算機數(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)用價值。