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离散型制造企业RFID应用策略研究

 

【国际智能制造产业联盟】本文回顾了RFID在离散制造企业的应用研究成果,分析了应用中存在的主要问题和应用需求。在此基础上,提出了离散制造企业RFID应用的目标和原则,把RFID应用分为单元业务应用、部门级应用、企业整体优化应用和供应链应用四个层次。最后提出了企业的RFID应用策略,并以江淮乘用车关键件跟踪方案为例,验证了策略的合理性。

1 引言

无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据信息。从性能上来说,RFID具有信息容量大、读写便捷、抗干扰能力强、智能化高、保密性强等优点,在物流、零售、安全防伪等领域具有广阔的应用市场。RFID不仅可取代现行广泛使用的条形码设备,更因其具有非接触性、无方向性、永久使用、耐候性强等特性,所以非常适合于自动化或是恶劣环境中使用。RFID除了基本的辨识功能之外,还有其它多种功能:分级、分群、分类、统计、分析、决策支持、追踪、追溯、危险控制、防伪、防盗、进出管制、自动控制等。这些特性使得RFID在制造型企业中具有良好的应用前景。

1.1 国内外对制造型企业RFID应用研究回顾

国外制造型企业RFID应用已经很深入,例如,澳大利亚学者Thiesse等(2006)设计了一种用于晶片制作设备的实时定位系统,在企业晶片生产过程中,系统采用主动、被动RFID和超声传感器以跟踪塑料晶片箱和晶片夹。Song等(2006)针对制管业供应链很长,产品在设计、成型、交付、储存、安装和检查过程中难于跟踪的特点,设计了自动跟踪系统。

国内制造型企业RFID应用刚刚起步。郑平标、侯海永(2005),颜涛(2005)等探索了RFID技术在仓储管理系统的应用,孙红(2006)提出了基于RFID技术的配送中心管理模型,给出了收货、入库、拣货,出库等四个模块的具体工作流程,李亮(2005),张昊等(2005)对RFID用于物流追踪系统进行了研究,冯永健等(2005)提出了基于RFID技术的电子商务物流体系,对其功能分为管理自动化、过程监督、过程追踪、分析与预测四大类。广州阿波罗卫浴公司把RFID应用于生产过程管理,取得了良好的效果。

这些研究为制造型企业开展RFID应用打下了一定的基础。但总的来说,国内对制造型企业RFID的应用研究还停留在单项功能的探讨上,缺乏整体应用研究的方案。企业在RFID应用中,不能很好地分析需求,规划自己的应用目标和范围,存在着较大的盲目性。

1.2 企业RFID应用存在的关键问题

目前,RFID应用还存在很多制约因素。其一是应用安全与标准等共性问题。Rieback等(2006)系统总结了过去RFID安全问题存在的失误,对安全成功方案的再发现以及未来的美好前景进行了论述。Juels A(2006)对RFID系统中的隐私保护和诚信确认研究进行了系统回顾。郭海涛(2005)列举的主要制约因素有RFID标准、价格、隐私保护、数据处理能力和安全问题。目前我国RFID国家标准正在酝酿中,由于缺乏标准,不同企业之间的RFID设备和标签难于兼容,阻碍了RFID的应用,需要改善外部环境。

其二,对离散制造企业来说,RFID应用存在以下几个关键的个性问题:

(1)体系不明确。国内外均缺乏整体应用RFID的成功案例,对于RFID在企业应用的层次、范围、对组织和流程的影响等还不明确。

(2)应用成本高。离散制造企业如在原材料、零部件、成品、设备等方面采用RFID,需要的数量巨大。以一个中等规模的企业估计,每年标签数量需要上千万只,如果每个标签的成本按目前最低的0.2—0.3元计算,需要额外开支几百万元,这对激烈竞争中的企业来说不是小数目。

(3)和现有信息系统结合存在风险。离散制造企业目前都采用ERP之类复杂的信息系统,如果应用RFID,需要对原有的系统进行改造甚至更新,投资和系统变更的风险较大。

此外,由于RFID在社会上还不普及,在上下游企业没有采用RFID的环境下。企业要单独推进RFID应用,难度自然很大。

1.3 本文的研究目的、思路与特色

本文针对目前制造企业RFID应用中存在的体系不明确、成本高、和企业信息系统结合不足等问题,深入分析企业应用内外部需求特点,把企业RFID应用划分为战略、管理、技术三个层次,提出应用目标、原则和整体策略,并以江淮乘用车关键件跟踪方案作为实证研究,验证策略的有效性。和前人对RFID具体应用研究不同,本文系统分析了离散制造企业RFID应用的需求、环境,建立了系统的应用框架,从企业整体角度提出RFID应用策略问题,把RFID应用和企业管理、企业信息化建设结合起来,是本文的特色之处。

2 离散制造企业RFID应用需求分析

离散性生产是指物料离散地按一定工艺顺序运动,在运动中不断改变形态和性能,最终形成产品的生产,也称为加工装配式生产。其主要特点有:生产过程断断续续、产品品种数较多、自动化程度较低、生产场所环境干扰大等。离散型制造企业具有产品品种多、工艺过程复杂、供应商和客户众多等特点,由此产生RFID应用的内部需求、外部需求和企业整体需求。

2.1 离散型制造企业的运作特点

企业运作包括技术、管理两大方面。离散型制造企业运作的特点主要有:

(1)产品组成复杂、品种多、定制变化多。每个产品由很多零部件组成,产品结构关系复杂;为了满足消费者的需求,需要开发产品线,提供尽可能多的产品品种,很多企业还提供定制服务,使得产品种类不断增加。

(2)工艺过程复杂,生产周期长。产品生产需要经过零部件加工、装配等一系列环节,有些零件可能需要几十道工序才能生产出来,涉及很多车间、外协厂商。从采购到加工、装配,往往需要几十天甚至几个月,导致生产周期很长。

(3)生产过程组织复杂。要维持生产,需要原材料、设备、工装模具、场地、操作人员等一系列配合,牵涉企业内各个部门和供应商,生产过程组织非常复杂。

(4)供应商多。由于需要采购大量的材料、配件、备件和设备,离散型制造企业往往有几百家甚至几千家供应商,涉及采购的品种、质量、价格、交货期等要求,供应商管理工作量很大。

(5)客户多、服务要求高。企业经常有几千客户,最终消费者甚至能达到几千万个,客户分布广、地域分散。同时,消费者对服务要求很高,希望提供售前、售中和售后服务,有些行业还需要废弃物回收,客户管理要求高。

2.2 市场竞争对企业经营的要求

由于离散制造企业上述运作的特点,为了在市场竞争中处于领先地位,对企业经营管理提出了很多要求,主要有:

(1)为客户提供优质产品和服务。产品更新速度很快,消费者越来越挑剔,需要企业不断开发新产品、提高产品质量、提供完善的售后服务,以满足顾客需求。

(2)增强快速反应能力。进入二十一世纪以后,顾客的时间要求越来越严格,要求产品制造商提供快速响应、快速交货。基于时间的竞争迫使企业在增强柔性的同时,增强对客户需求的快速反应能力。

(3)提高生产效率,降低经营成本。作为制造企业,要想取得良好的经济效益,必须提高生产效率、降低经营成本,减少各种形式的浪费。

(4)加强供应链合作。在信息时代,企业竞争已经演化为供应链之间的竞争,企业要在竞争中获胜,必须加强同上下游供应链成员的合作。

企业必须在战略、管理、作业多个层次努力,才能达到以上要求。从宏观上来说,企业需要明确产权关系,建立现代企业制度,形成完善的决策机制;从管理上来说,需要进行业务流程再造,推广现代化的管理方法,提高管理效率;还需要采用信息技术,实施应用ERP/CAD/SCM/CRM等信息系统。

RFID是一项先进的技术,可以把RFID理解为信息系统功能的有力延伸。因此,RFID在离散制造企业的应用,就应该从提高企业竞争力、提高管理能力、提高信息系统功能的角度出发,而不能一味追求RFID。

2.3 三个方面的应用需求

从作用范围来看,离散制造企业对RFID的应用需求可以分为内部单项需求、外部需求和企业整体需求三大方面。

2.3.1 内部单项需求

企业内部需求是指在企业生产经营过程中对RFID的应用需求,包括人员管理、物料管理、设备与设施管理等方面。

(1)人员管理。指利用RFID进行人员的考勤、岗位配置、安全管理、现场跟踪等,更好地为员工服务,提高人员管理效果。企业考勤、开会经常需要签字或者刷卡,很不方便;有些工作现场只允许特定的人员进入,需要识别身份;对于在危险场所工作的人员,需要随时了解他们的位置、状况。这些工作可以利用RFID非接触式感应的性能,高效率完成。

(2)物料管理。物料包括原材料、零部件、在制品(半成品)、成品、包装物、备件、工装等,需要通过RFID准确识别其位置及完好状态,便于统计各车间生产量、了解各仓库和车间的动态库存。企业中物料最为繁杂,品种多、进出数量大;一些重要的物料,如关键零部件、成品和工装等,需要随时跟踪其状态,可以采用RFID进行管理。

(3)设备与设施管理。设备与设施包括企业各种生产设备、辅助设备、车辆、生产场地及其他设施,是保证生产进行的基本条件,需要随时掌握其动态,采用RFID进行管理,可以了解其位置、完好状态、是否空闲;如果出现故障,可随时记录,并反映到企业管理部门。企业可以利用这些动态数据,统计设备与设施的完好性、计算工作负荷,提高设备管理水平。

2.3.2 外部需求

为了满足最终消费者的需求,供应链成员之间需要建立良好的协作,共享计划、客户需求等信息。在传统管理方式下,供应链成员之间信息传递缓慢。由于信息的传递只在相邻的环节中发生,因此当最底层的客户将信息反馈到最顶层的制造商那里时,总会存在相当长的时间延迟,使得信息不够及时。因此,对于离散型制造企业而言,其RFID应用的外部需求是指企业在供应链上下游合作中,努力提高信息传递效率,实现成员之间的协同作业。RFID应用的外部需求可以分为五个方面。

(1)采购物流管理的需求。制造商在 与供应商的合作中,需要实现计划的协调一致,保证货物交付的及时、准确,做到及时供应。如果供应商提交的货物具备RFID标签,在其生产过程中就可以跟踪控制,制造商就可以了解生产进度;供应商通过第三方物流企业发送的货物,根据其RFID标签进行追踪;货物到达时,采用RFID进行登记、跟踪库存。进一步,如果供应商采用RFID标签进行其关键设备的管理,制造商就可以根据动态的设备能力,利用高级排程计划(Advanced Planning and Scheduling,APS)进行供应链计划编排,实现最优生产。

(2)供应商管理的需求。供应商管理包括供应商选择、考核、评价、奖惩等内容。传统的做法仅仅是按照交货及时性、质量水平来考核的,中间的协作过程缺乏定量的信息。如果采用RFID技术,可以深入了解供应商各环节的工作质量,对供应商的评价更加全面、合理。

(3)分销物流管理的需求。产品从企业发出后,需要经过代理商、批发商、零售商等环节,才能最终销售给客户,这是商流。货物则通过区域配送中心、中转仓库等,送到客户手中。在供应链的整个过程中,货主对货物的监控(尤其是在发生突发情况之后)非常重要。由于信息传递缓慢,企业往往不能准确了解各地配送中心、仓库的货物情况,导致预测误差大、在途库存居高不下,经常出现货损,影响销售业绩。以RFID为基础的软硬件技术构建的物联网,将使产品的生产、仓储、采购、运输、销售及消费的全过程发生根本性的变化,从而大大提高全球供应链的效率与管理水平。需要采用RFID技术,跟踪第三方物流运输情况,随时了解各地配送中心、仓库的货物品种与状态,提高企业销售决策水平。

(4)客户管理的需求。利用销售过程中RFID系统反馈的销售地点、产品型号、时间段等信息,汇总统计各种型号产品的销售趋势,考核经销商的业绩。

(5)客户服务的需求。客户服务内容很多,如安装、使用指导、维修等,其中维修最为关键。维修需要确定故障原因,再更换相应的部件。以前由于信息不畅,即使找到了出现故障的部件,也不能追踪这台产品采用的部件的准确型号、厂商,导致维修时间长、故障排除不彻底,引起客户不满。采用RFID以后,由于生产过程中的每一个环节、每个部件都有记录,可以准确追踪每台产品的每个零部件,大大提高维修效率,彻底排除故障,使客户满意。

2.3.3 企业整体需求

以上这些需求是针对具体业务的需求。从企业整体来看,是否采用RFID技术角度,还有三种类型的需求:

(1)强制性需求。闵吴指出,中国目前RFID潜在用户分为两类:一类是主动的,也称“问题驱动”,如库存控制、数据采集效率低下等;一类是被动的,也称“Mandate驱动”,迫于国外强制性指令的要求不得不实施RFID及EPC。例如,沃尔玛要求供货商必须逐步采用RFID,否则自动丧失供货商资格。可以预见,未来汽车等行业也将逐步提出类似要求。

(2)企业创新需求。企业为了赢得消费者的青睐,会对产品、包装、营销等不断创新,在产品、销售、物流、服务等方面应用RFID,以提高反应速度,形成差异化。RFID应用将会成为未来企业竞争的一个创新点。

(3)同行企业攀比的需求。如果同行企业采用了RFID,为了在竞争中不至于落后,企业也会采用RFID技术。

以上这些需求,推动了RFID技术在制造企业应用的逐步深入。

2.4 离散型制造企业信息系统应用现状

RFID是一项信息技术,在企业的应用需要和现有的信息系统结合起来,甚至在企业未来信息技术应用规划中,也应该包含RFID的应用内容。离散制造业信息化起步较早,大部分企业在进销存管理、财务等方面已经采用信息系统。目前,应用的主流趋势是建立以ERP为中心的管理系统。除此之外,离散制造业信息化还有一个特点,就是计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)系统应用很普遍。迫于产品开发的压力,需要CAD/CAPP/CAM系统为高效开发提供支持。因此,企业信息系统通常包括设计制造、管理、工业控制、办公自动化四大块,其中以ERP为代表的管理信息系统,是离散制造业信息化建设的核心。如果从供应链管理角度来看,制造商需要和上下游企业密切协作,应用供应链管理等系统。

综上所述,离散制造企业通常已经有很多信息系统投入使用,RFID的应用应该建立在上述系统的基础上,是对以上信息系统的功能延伸、完善和补充。

3 RFID应用目标、原则与策略

离散制造企业要应用RFID,要在分析需求、了解信息系统应用现状的前提下,明确目标,总体规划应用结构,制订符合企业特点的策略。

3.1 RFID应用的目标和原则

离散制造企业为了在市场竞争中获胜必须为客户提供优质产品和服务、增强快速反应能力、提高生产效率、降低经营成本、加强供应链合作。RFID的应用应该围绕企业的经营目标,同时发挥RFID技术的特长。其应用目标可以分为战略、管理、技术三个层次:

战略层目标,提高企业的快速响应能力,加强供应链合作。这是企业经营的战略目标,是信息系统的目标,也是RFID技术应用的最终目标。

管理层目标,提高生产效率、降低经营成本、增强客户服务能力,提高满意度。通过RFID技术在企业各方面的应用,改进业务流程,提高办事效率,更好地为客户服务。

技术层目标,增强信息系统的功能。信息系统配备RFID技术之后,将扩展信息采集能力,大大提高信息采集、传递与处理速度,充分发挥信息系统的各项功能。

企业应用RFID需要投资,应用过程中可能遇到很多问题,不能仅仅想到其有利的一面,要综合考虑有利和不利因素。因此,企业应用RFID需要遵循以下原则:

(1)实用性原则。RFID是一项新技术,很多人往往图新鲜,一哄而上,没有明确的需求,不能解决企业实际问题,造成投资浪费。应该从现实需求出发,分析RFID技术应用的利弊,以解决问题为第一原则。

(2)集成性原则。RFID技术初期往往从单项应用入手,但一定要考虑未来的集成性,和其他信息系统很好结合,避免出现新的信息孤岛。

(3)投入产出合理原则。企业办事,是讲效益的,RFID应用也不例外。要合理核算投入产出,力争取得良好的收益。

(4)技术先进原则。RFID目前还是新事物,技术发展很快。要瞄准技术发展方向,努力选择主流技术,避免技术很快被淘汰的情况,积极回避技术风险。

(5)风险防范原则。新技术应用总是存在内外部的不确定性,必然伴随各种风险,因此RFID应用要注意防范这些风险。

3.2 离散制造型企业RFID的应用层次划分

制造型企业应用RFID,由低到高可以分为四个层次,即单元业务应用、部门级应用、企业整体优化应用和供应链应用,见图1。


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图1 离散制造型企业RFID应用层次


(1)业务单元业务应用。指在考勤、材料库存、产品库存、车辆监控等单项业务上采用RFID,用于计数、识别、定位等。这类应用适合于相对独立的业务单元,不需要对企业管理做较大改进,相对容易实施。可以增加准确性、提高处理速度、减轻劳动强度,是RFID应用的初级阶段。

(2)部门级应用。在企业生产管理、质量管理、销售管理、材料核算等部门级业务系统中增加RFID,其所采集的信息在该业务领域共享,并得到深入处理,用于分析、改进工作。应用过程中需要局部调整业务流程,有利于实现部门管理集成,效果要好于单元应用。

(3)企业整体优化应用。把RFID应用与ERP/CAD/CAM等系统集成起来,组成一个完整、高效的信息系统,实现企业管理数字化。RFID就像一个个深入底层的触角,随时随地把企业各种动态信息源源不断地送人系统,使企业管理范围更广、更有深度,也更加有效。

(4)供应链应用。为客户服务是管理的中心,和供应商良好合作是增强反应速度、降低成本的必然要求,把RFID应用与CRM/SCM/APS等集成在一起,使企业上下游连接成无缝的网络,在供应链竞争中取得优势。

和其他新技术在企业应用过程一样,RFID应用也是一个循序渐进的过程,由初级到高级逐步深入,不可能一步达到理想境界。

3.3 RFID应用策略

所谓应用策略,是指企业在开展RFID应用时,如何根据自身情况,在应用目标、范围、内容、重点、进度安排方面采取的一系列举措。根据RFID的特点和企业应用信息技术的经验,建议离散制造企业采取以下策略:

(1)明确需求和目标。需求是促进RFID应用的最重要动因,只有明确需求,应用才有方向。应用目标上,前面已经提出了战略、管理和技术三个层次的目标,企业应根据自身情况,分阶段实施,不可能“一步到位”。

(2)先试点,后全面应用。由于RFID技术目前还不够成熟,如果盲目推开,可能会影响现有业务,造成混乱。同时,先在技术相对稳定、对业务影响不大的领域试点,取得经验后再用在难度较高的领域。

(3)和管理重点相结合,重点突破。企业不同时期有不同的管理重点,如某一年重点是物流管理,就可以利用企业集中抓物流的时机,在物流的采购、仓储、运输等环节应用RFID,这样推进的阻力就会比较小。

(4)与流程再造相结合。如果仅仅把RFID当成信息采集技术来应用,其效果是很有限的。RFID应用需要企业调整业务流程,更加高效地运作。

(5)选择主流技术避免风险。各国RFID标准不同,RFID设备的生产厂商目前还处于快速成长阶段,没有形成绝对的领先厂商,因此存在较高的技术选择风险。要跟踪国内外标准的变化,深入分析厂商未来的发展趋势,选择主流技术或者有希望成为主流的技术。

(6)避免侵犯隐私。由于射频识别卡可能随时、无声发出持有者的信息,安全问题是困扰用户的主要问题之一。企业在RFID应用过程中,应密切关注安全问题,采取有力措施保障企业产品等商业机密,更需要保护员工、供应商和客户的隐私,避免因为侵犯隐私而使RFID应用半途而废。

3.4 RFID应用风险及其防范

RFID应用主要有技术风险和管理风险。技术风险包括技术参数达不到要求、技术标准变化导致设备不兼容等。沃尔玛在应用RFID过程中,曾经出现过商品价格混乱的现象,究其原因,除了设备性能不足外,还存在风险防范措施缺乏等问题。管理风险是指随着RFID应用应有的管理变革、流程再造没有实现,或者政策执行不彻底,导致应用失败。

因此,企业要建立风险防范体系,通过主动规避、识别、处理建立有效的对策:

首先是主动规避风险。在应用环境分析、应用方案论证、设备选型等环节,加强风险评估。前面策略中的先试点,后全面应用,选择主流技术等,都包含规避风险的目的。

其次,及时识别风险。RFID应用过程中,外部环境、技术标准等可能会发生变化,应用中可能出现异常。这些信息要有及时收集的渠道,进行风险评估,尽早采取应对措施。

最后,要制订风险发生应对预案。现实中,有些异常还是难于避免的,在异常情况发生时,努力减少损失是至关重要的。制订应对预案,用替代方案快速解决问题,恢复经营秩序,可以避免异常环境下的混乱,减少企业损失。

4 实证研究—江淮乘用车关键件跟踪方案设计

作者承担了江淮乘用车生产物流配送系统设计项目,其中一个部分为关键件跟踪方案的设计。

4.1 背景

江淮汽车集团是国内著名的汽车生产企业,生产轻卡、商务车、重卡、乘用车等产品,以自主品牌、技术创新和学习型组织著称。2007年,江汽集团开始生产乘用车,第一期年设计生产能力20万辆。

按照国家有关政策,汽车生产企业必须对强检件、安全件等实行全寿命保障,公司根据需要扩大了跟踪范围,确定了对强检件、安全件、重要件和易损件四类零部件进行跟踪。

4.2 设计思路

江汽公司的关键件跟踪属于强制性需求(强检件和安全件)与创新需求(重要件和易损件)的结合。需要跟踪的信息主要有:零部件号、零部件名称、供应商、批号、生产日期、型号、规格、质保期等信息。跟踪的关键是建立底盘号和关键件批号之间的联系。

由于关键件涉及供应商,集团采购部,乘用车厂计划部、采购部、仓储部、总装车间,物流公司,分销商,4S店,消费者等众多环节,配送方式有及时配送、仓库配送、补货等多种,跟踪过程要综合考虑以上因素。因此,关键件跟踪方案的设计思路为:供应商对关键件附加标签,在总装线上采集关键件信息,通过企业信息系统与集团、物流公司、分销商、4S店共享信息,实现跟踪。

4.3 实施路线

标签选择:综合考虑成本、读取效率等因素,对于及时配送并且价值较高的关键件采用RFID标签,其他关键件采用条码标签,非关键件不跟踪。

RFID读写设备:固定式与手持式相结合。对底盘入口、整车出口等部位安装固定式读写器,直接接入企业信息系统,总装线上配备手持式读写器。

现场信息采集流程:对进入总装线的底盘采集底盘号;关键件进入企业总装线或仓库时,采集批号等信息;总装线上操作工对每台车辆通过手持式读写器建立底盘与关键件之间的联系;总装线出口的读写器最后检测,校验底盘与关键件信息,提供完整的关键件档案。

信息共享:关键件档案通过网络进入系统数据库,可以为各方共享,用于售后服务等用途。

在项目设计中,运用了本文前述的策略,提出的方案初步得到企业认同。目前项目尚在实施过程中。

5 结语

本文提出的策略,是在我国RFID标准尚未颁布,企业RFID应用处于探索阶段,企业管理规范化不足的条件下提出的,其时RFID应用还存在技术不够成熟、成本较高等问题。本文提出的策略适用离散制造企业RFID整体应用方案的制订,不适合于具体的RFID应用。策略应用的外部条件是市场结构相对稳定、企业所在产业近期没有剧烈变化,内部条件则是企业产品线相对稳定,有一定的管理基础,企业信息系统较先进。

本文应用策略可能面临的问题主要有:随着RFID技术进步和标准的出台,外部环境可能发生很大变化,导致策略部分失效;离散制造企业在规模、产品、工艺、供应商、客户等方面千差万别,本策略不可能适合每一种企业,需要根据企业实际做适当调整;企业在RFID应用过程中,可能出现类似沃尔玛的技术、管理、系统衔接等问题。这些问题有待今后进一步的研究,在理论和实践上共同探索解决的方法。


来源:RFID世界网


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点击次数:  更新时间:2017-06-01 17:27:28  【打印此页】  【关闭