ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID ĐỂ TRUY XUẤT NGUỒN GỐC TRONG BỘ PHẬN ĐÓNG GÓI CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP

By Administrator

December 8, 2023, 8:31 am0 lượt xem

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID ĐỂ TRUY XUẤT NGUỒN GỐC TRONG BỘ PHẬN ĐÓNG GÓI CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP

Tổng quan chung

Trong những năm gần đây, công nghệ nhận diện tần số radio (RFID) đã thu hút sự quan tâm lớn từ cả ngành công nghiệp và giới học thuật. Nhu cầu này đến từ sự tiến triển của công nghệ, được đánh dấu bằng sự giảm kích thước, chi phí và tăng cường hiệu suất, làm cho nó ngày càng trở nên tiện lợi cho nhiều ứng dụng khác nhau. Bài dưới đây trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về việc triển khai hệ thống theo dõi bằng RFID trong phần đóng gói của một công ty sản xuất thiết bị thử nghiệm cho ngành công nghiệp dây điện ô tô. Nghiên cứu giới thiệu đề xuất và thực hiện một hệ thống theo dõi tài sản nguyên mẫu sử dụng công nghệ RFID, được thiết kế để linh hoạt và hữu ích cho nhiều bối cảnh công nghiệp khác nhau. Các thử nghiệm được thực hiện trong môi trường xưởng sản xuất của công ty, song song với hệ thống mã vạch hiện tại, với mục tiêu chính là đánh giá và so sánh giải pháp được đề xuất. Kết quả thử nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất sản xuất, với việc tối ưu hóa đáng kể. Thời gian cần thiết để nhận diện và theo dõi tài sản giảm đáng kể, dẫn đến thời gian trung bình khoảng 43,62 giây và cải thiện khoảng 3,627% so với hệ thống mã vạch. Sự triển khai thành công này làm nổi bật tiềm năng của công nghệ RFID trong việc cải thiện hoạt động, giảm thời gian làm việc và tăng cường khả năng theo dõi trong quy trình sản xuất công nghiệp.

1. Giới thiệu

Trong những năm gần đây, khái niệm Công nghiệp 4.0 ngày càng trở nên phổ biến trong giới kinh doanh, thuật ngữ này đề cập đến cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thời kỳ số hóa và tự động hóa ngày càng tăng đang cách mạng hóa các ngành công nghiệp sản xuất. Về bản chất, Công nghiệp 4.0 gắn liền với việc kết nối các hệ thống kỹ thuật số với các vật thể và thiết bị vật lý, tạo ra cái được gọi là nhà máy thông minh (Smart factory), do đó có thể khai thác dữ liệu và công nghệ tiên tiến để cải thiện đáng kể hiệu quả và hoạt động trong các công ty và các tổ chức dọc theo chuỗi cung ứng.

Với sự phát triển của Internet vạn vật (IoT), một lượng dữ liệu đáng kể đã được tạo ra và khả năng tận dụng tối đa cơ sở dữ liệu lớn là rất quan trọng đối với bất kỳ tổ chức nào. Cùng với IoT, khái niệm dữ liệu lớn đã xuất hiện do lượng dữ liệu lớn mà các công ty phải xử lý trong bối cảnh hoạt động của họ.

Tự động hóa đang đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong các ngành sản xuất hiện đại, cung cấp một phương pháp ngày càng khả thi cho một công ty sản xuất công nghiệp để duy trì khả năng cạnh tranh trên thị trường và cần lưu ý rằng yếu tố then chốt trong việc triển khai hệ thống tự động trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau luôn là nhu cầu về quy trình theo dõi tài sản và sản phẩm hiệu quả cao có khả năng tăng năng suất cho các công ty, bao gồm theo dõi thực tế hàng hóa trong các cơ sở công nghiệp và giám sát vòng đời của chúng cũng như cập nhật và quản lý trạng thái của chúng.

Trong những thập kỷ gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ cũng như nhu cầu đáp ứng mong đợi của người tiêu dùng, đã có sự gia tăng theo cấp số nhân về số lượng và độ phức tạp liên quan đến hệ thống điện và hệ thống dây điện trên xe, do đó ảnh hưởng đến nhu cầu ứng phó với những thách thức về sản phẩm này bằng cách độ phức tạp cao hơn và sự tích hợp các công nghệ mới của nhiều công ty hoạt động trong bối cảnh thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau trong chuỗi cung ứng ô tô. Các công ty tham gia vào việc thiết kế và sản xuất các phương tiện và thiết bị thử nghiệm và điều khiển cho tất cả các hệ thống điện và bộ dây điện cho ô tô đều nằm trong kịch bản này.

Những tiến bộ gần đây trong công nghệ IoT như công nghệ RFID (nhận dạng tần số vô tuyến) đã cho phép các hệ thống quản lý sản xuất có khả năng truy xuất nguồn gốc theo thời gian thực, rất rõ ràng và hiệu quả trong việc lập kế hoạch, thực hiện và kiểm soát phân xưởng trong các nhà máy thông minh (Smart factory). Tuy nhiên, lượng dữ liệu được thu thập thông qua công nghệ như vậy đã tăng mạnh, dẫn đến những thách thức trong việc thực hiện các quy trình ra quyết định mang tính phân tích trong bối cảnh các ngành sản xuất.

Đổi lại, việc xác định các phương pháp trích xuất thông tin có giá trị từ dữ liệu sản xuất để giúp xác định các vấn đề và tắc nghẽn trong sản xuất thông qua ứng dụng công nghệ 4.0 sẽ là yếu tố chính trong việc ra quyết định nhằm đạt được hoạt động tối ưu. Tuy nhiên, có thể xảy ra trường hợp nhiều phần dữ liệu khác nhau, trong toàn bộ bộ dữ liệu được quản lý trong hoạt động của tổ chức, bị thiếu, không chính xác, không đầy đủ hoặc trùng lặp, tùy thuộc vào loại hệ thống được chọn cho mục đích truy xuất nguồn gốc.

Một số công nghệ gần đây nhất áp dụng IoT để nhận dạng và thu thập dữ liệu sản xuất tự động cũng như hỗ trợ các quyết định tổ chức và logistics tại xưởng sản xuất, bao gồm công nghệ được đề cập ở trên, đang cách mạng hóa quy trình sản xuất và quản lý chuỗi cung ứng, trên hết bằng cách bổ sung hoặc thay thế hoàn toàn các phương pháp truy xuất nguồn gốc kém tiên tiến hơn, chẳng hạn như công nghệ mã vạch, làm hệ thống chính để định vị và kiểm soát đồ vật, hàng hóa trong môi trường công nghiệp. Với việc quản lý tài sản là một khía cạnh quan trọng của bất kỳ hoạt động sản xuất nào, nếu không quản lý thiết bị và vật liệu phù hợp thì quy trình sản xuất đang được xem xét có thể bị gián đoạn ngoài dự kiến, dẫn đến sự chậm trễ và thời gian ngừng hoạt động gây ra sự tốn kém về mặt chi phí.

Ngoài nỗ lực gần đây hướng tới việc tùy chỉnh hàng loạt thông qua số hóa sản phẩm, hệ thống sản xuất và chuỗi cung ứng, cũng như sự đóng góp đáng kể của công nghệ nhận dạng tự động trong các hệ thống này, cần phải cấp thiết đánh giá các rào cản đối với việc áp dụng thành công các công nghệ tiên tiến hơn liên quan đến IoT.

Mục đích chính của bài viết này là phân tích và đánh giá một hệ thống theo dõi nguyên mẫu được thiết kế cho một khu vực cụ thể trong xưởng của một công ty chuyên thiết kế và sản xuất thiết bị kiểm tra và điều khiển hệ thống dây điện ô tô. Bộ phận cụ thể này chịu trách nhiệm đóng gói sản phẩm vào hộp, xem xét các điều kiện khác nhau để phân nhóm các mặt hàng, sử dụng các loại hộp khác nhau và đáp ứng các yêu cầu cụ thể của khách hàng.

Sự đổi mới được giới thiệu trong trường hợp này liên quan đến việc áp dụng công nghệ RFID (nhận dạng tần số vô tuyến) như một giải pháp thay thế cho hệ thống mã vạch hiện có. Mục đích là để chứng minh tiềm năng của hệ thống theo dõi dựa trên RFID mới. Việc chứng minh này đạt được thông qua thử nghiệm thực tế chuyên sâu được tiến hành trực tiếp tại xưởng. Tác động dự kiến của nghiên cứu này vượt ra ngoài nghiên cứu trường hợp cụ thể của công ty này. Nó nhằm mục đích giới thiệu cách ứng dụng thực tế của hệ thống theo dõi được đề xuất có thể mang lại lợi ích không chỉ cho công ty này mà còn cho các ngành sản xuất khác có đặc điểm hoạt động tương tự. Các kết quả và kết luận rút ra từ nghiên cứu này có thể rất phù hợp và có thể áp dụng trên phạm vi rộng hơn cho các lĩnh vực sản xuất phù hợp. Vì vậy, phần giới thiệu này nêu bật ứng dụng và mục tiêu của nghiên cứu trường hợp này. Ngoài ra, còn có nỗ lực đóng góp vào quá trình nghiên cứu và phát triển hệ thống được khám phá trong quá trình nghiên cứu, phát triển một số bộ phận để biến nó thành một lựa chọn khả thi được ngay cả các công ty nhỏ áp dụng.

Bài viết này được chia thành sáu phần:

Phần 1: Phần giới thiệu được trình bày và chủ đề đang nghiên cứu, cũng như khuôn khổ tương ứng, mục tiêu chính của nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu được sử dụng và tổ chức của tài liệu.
Phần 2: Trình bày các hệ thống truy xuất nguồn gốc hiện đại, bao gồm công nghệ được sử dụng và một số ứng dụng của RFID.
Phần 3, các tài liệu, cả phần cứng, phần mềm và phương pháp cũng như phần trình bày ngắn gọn và mô tả đặc điểm của công ty trong nghiên cứu điển hình đều được mô tả.
Phần 4: Thảo luận về các kết quả thu được trong quá trình mô phỏng thử nghiệm RFID được thực hiện cho hệ thống đọc RFID cố định nguyên mẫu. Hiệu suất và giá trị gia tăng của nó cũng được đánh giá.
Phần 5: Thảo luận về tình trạng công nghệ hiện tại của công ty, về mặt truy xuất nguồn gốc, mô tả mô hình triển khai được sử dụng, đồng thời cung cấp phân tích định lượng và định tính về các kết quả thu được khi triển khai hệ thống truy xuất nguồn gốc được hỗ trợ bởi dữ liệu và nhận dạng tự động. Công nghệ chụp ảnh (AIDC) được áp dụng trong nghiên cứu.
Phần 6: Kết luận bài viết và cung cấp hướng dẫn cho công việc trong tương lai.

2. Công nghệ kỹ thuật hiện đại

Công việc này sử dụng các phương pháp suy diễn, được hỗ trợ bởi nghiên cứu thăm dò, tập trung vào cách tiếp cận định lượng và định tính, đưa ra một góc nhìn tổng hợp. Việc xem xét tài liệu nhằm mục đích xác định các công cụ truy xuất nguồn gốc hiện có trên thị trường và phù hợp nhất với nhu cầu của các công ty công nghiệp, xác định các mô hình thực hiện và phân tích tính khả thi của các loại dự án này, sau đó đưa ra kết luận.

Khả năng theo dõi tài sản từ khi bắt đầu quá trình sản xuất đến khi kết thúc tại xưởng là định nghĩa về “khả năng truy xuất nguồn gốc” trong bối cảnh của nghiên cứu này. Bước này đòi hỏi phải xác định vị trí của một sản phẩm cụ thể để hỗ trợ việc đảm bảo chất lượng, quản lý và tìm kiếm bất kỳ điểm bất thường nào nằm trong quy trình sản xuất của nó.

Định nghĩa về truy xuất nguồn gốc có thể có hai cách tiếp cận khác nhau, cụ thể là ở cấp độ:

Theo dõi: quá trình theo dõi một sản phẩm từ điểm tiêu thụ nguyên liệu thô đến địa điểm tiêu thụ và khả năng định vị hoặc theo dõi quá trình của một đối tượng cụ thể ở cuối dòng, tức là thông qua các quan sát liên tiếp;
Truy tìm: khả năng xác định nguồn gốc, đặc điểm hoặc lịch sử ngược dòng của đối tượng; nó được đặc trưng bởi khả năng xác nhận trạng thái lịch sử của sản phẩm bằng cách sử dụng các tài liệu tham khảo và hồ sơ lịch sử của sản phẩm đó.

Do đó, có hai loại truy xuất nguồn gốc khác nhau có thể áp dụng trong bối cảnh này: chuỗi cung ứng và nội bộ. Cái trước được giới hạn ở các hoạt động được thực hiện bên trong ranh giới của công ty và không cần chia sẻ thông tin sản phẩm bên ngoài với những người tham gia chuỗi cung ứng khác. Tuy nhiên, phần sau theo dõi vòng đời của sản phẩm, trong đó thông tin và tài nguyên phải được chia sẻ giữa nhiều giai đoạn trong chuỗi cung ứng của sản phẩm.

Vì loại hệ thống này được cấu trúc cơ bản dựa trên sự kết hợp của hai lĩnh vực công việc này nên hệ thống thông tin và kiểm kê là những thành phần quan trọng nhất của hệ thống truy xuất nguồn gốc công nghiệp. Thông tin có thể là khía cạnh quan trọng nhất trong hoạt động của người quản lý công nghiệp vì nó hướng dẫn họ đánh giá về sản phẩm theo lượng hàng tồn kho, nhu cầu thị trường, mức độ sản xuất tại nhà máy và nhu cầu của khách hàng. Ở đây, hệ thống truy xuất nguồn gốc rất quan trọng vì chúng giúp việc thu thập loại dữ liệu này dễ dàng hơn.

Để tối đa hóa lợi nhuận cho doanh nghiệp và thích ứng hiệu quả với nhu cầu thị trường, việc truy xuất nguồn gốc là cần thiết. Mục tiêu của nó là thực hiện kiểm soát nhà máy đối với một sản phẩm cụ thể, ghi lại các giai đoạn khác nhau liên quan đến chu kỳ sản xuất, đảm bảo chất lượng được cải thiện, tăng khả năng hiển thị của chuỗi cung ứng và cuối cùng là tăng cường an toàn bằng cách giảm tỷ lệ sản phẩm biến mất, thất lạc hoặc bị mất.

Mặc dù việc sử dụng hệ thống truy xuất nguồn gốc mang lại nhiều lợi ích nhưng vẫn phải vượt qua một số trở ngại khi đưa loại ứng dụng này vào thực tế. Mức độ phức tạp cao trong hệ thống truy xuất nguồn gốc có thể dẫn đến mất năng suất do doanh nghiệp có xu hướng thích ứng với chính công nghệ và khả năng lãng phí thời gian vào những việc không làm tăng giá trị cho doanh nghiệp. Việc triển khai hệ thống truy xuất nguồn gốc cũng phụ thuộc vào sự đầu tư ban đầu và khả năng chống lại sự thay đổi. Về công nghệ nhận dạng và thu thập dữ liệu tự động (Automatic Identification and Data Capture - AIDC), trước đây cần đầu tư phần cứng và đào tạo nhân sự, giờ đây đã hỗ trợ hầu hết các hệ thống truy xuất nguồn gốc. Về khả năng chống lại sự thay đổi, việc khuyến khích nhân viên và đôi khi là quản lý cấp trên áp dụng những quan điểm mới luôn là một vấn đề khó khăn trong kinh doanh. Ngoài những trở ngại nêu trên, một vấn đề khác là sự phức tạp của việc đảm bảo hệ thống có thể tương tác với các hệ thống hiện có khác trong công ty.

Công nghệ nhận dạng tự động là cần thiết cho một hệ thống truy xuất nguồn gốc chất lượng. Những công nghệ này đặc biệt quan trọng đối với khả năng truy xuất nguồn gốc trong môi trường công nghiệp và chúng đã phát triển theo hướng cho phép tự động hóa các quy trình truy xuất nguồn gốc theo thời gian, giúp giảm chi phí liên quan đến việc thu thập dữ liệu. Hiện tại có một số công nghệ hỗ trợ và công nghệ được sử dụng phải phù hợp với lượng dữ liệu cần thiết cho mục đích sử dụng của nó. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng quản lý và truyền dữ liệu, cùng với việc phát triển các giải pháp phù hợp nhất cho từng tình huống, là những thành phần thiết yếu của hệ thống truy xuất nguồn gốc.

Từ viết tắt AIDC bao gồm tất cả các công nghệ cho phép nhận dạng vật thể và con người thông qua việc thu thập dữ liệu tự động, tức là nhập dữ liệu trực tiếp vào thiết bị được điều khiển bằng bộ vi xử lý và nhiều công cụ trong số này không cần sự tham gia của con người. Như đã đề cập, giải pháp thay thế cho việc thu thập dữ liệu tự động là thu thập dữ liệu thủ công. Điều này thường yêu cầu nhân viên ghi lại thông tin trên giấy và sau đó nhập thông tin vào máy tính bằng bàn phím. Cách thức này có một số hạn chế, không chỉ liên quan đến hoạt động thu thập dữ liệu mà còn liên quan đến việc nhập dữ liệu, trong đó đáng chú ý nhất là các vấn đề sau:

Có một tỷ lệ lỗi trung bình khi gõ trên bàn phím là cứ ba trăm ký tự được nhập thì có một lỗi;
Về bản chất, các phương pháp thủ công tốn nhiều thời gian hơn các phương pháp tự động nhưng khi sử dụng phương pháp thủ công, sẽ có độ trễ về thời gian giữa việc thực hiện các hoạt động và nhập chúng vào phần mềm tương ứng, tức là thông tin không có sẵn theo thời gian thực;
Chi phí lao động gắn liền với thời gian người lao động dành cho loại hành động này.

Tuy nhiên, khi hoạt động được hỗ trợ bởi các công nghệ nhận dạng tự động như vậy thì những nhược điểm này gần như biến mất hoàn toàn. Nói chung, tất cả các hệ thống nhận dạng tự động đều bao gồm ba phần chính:

Bộ mã hóa dữ liệu (Data encoder): Thành phần chịu trách nhiệm tạo mã (mã tương ứng với một tập hợp các ký hiệu hoặc dấu hiệu thường đại diện cho các ký tự chữ và số), để khi thực hiện mã hóa, các ký tự được dịch thành mã, có thể đọc được bằng các máy bổ sung tương ứng của hệ thống theo dõi, có dạng nhãn gắn vào các đối tượng cần nhận dạng;
Đầu đọc (Reader): Một thiết bị dùng để đọc dữ liệu được mã hóa;
Bộ giải mã dữ liệu (Data decoder): Một thành phần chuyển đổi dữ liệu mà người đọc đọc thành dữ liệu số, để thông tin chứa trong mã trở về giai đoạn ban đầu, tức là nó được trình bày dưới dạng ký tự chữ và số.

Mã vạch và RFID là những công nghệ AIDC được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất công nghiệp. Công dụng hoạt động thường xuyên nhất của chúng bao gồm nhận và vận chuyển hàng hóa, lưu trữ hàng hóa đã hoàn thiện, theo dõi quá trình sản xuất và thực hiện các hoạt động lắp ráp và kiểm soát chất lượng, cùng nhiều việc khác. Cần có người vận hành khi áp dụng một số công nghệ này để thu thập dữ liệu, thường bằng cách vận hành thiết bị nhận dạng. Vì lý do này, thay vì hoàn toàn tự động, nghĩa là khi không có công nhân hoặc nhân viên nào cần tham gia vào quy trình, những kỹ thuật này cần sự can thiệp của con người được gọi là bán tự động hoặc tự động một phần.

Một mặt, công nghệ mã vạch về cơ bản bao gồm việc đọc bằng đầu đọc quang học, bằng cách phát tia laze vào các mã tương ứng, các tia này bị hấp thụ bởi các thanh màu đen hoặc phản xạ bởi các khoảng trắng (khi chúng rơi trên mã vạch nhất định), trong đó chuỗi các thanh, một số thanh hẹp hơn và một số thanh khác rộng hơn, thể hiện thông tin chứa trong mã đó. Lần lượt, điều này có thể được đọc bằng cách sử dụng hiệu ứng phản xạ từ phát xạ “laser” tới đầu đọc, trong đó có tế bào quang điện có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện, thu được tín hiệu tương tự tạo ra mã nhị phân, do đó cho phép việc biểu diễn và truyền tải thông tin.

Có các sơ đồ mã vạch khác nhau, vì vậy sự khác biệt chính là loại ký tự (chỉ số hoặc ký tự chữ và số), lượng dữ liệu, độ dài của các thanh và cách biểu diễn thông tin theo cấu trúc (có thể là tuyến tính hoặc hai chiều). Hơn nữa, việc lựa chọn loại mã được sử dụng trong ngữ cảnh nhất định có liên quan trực tiếp đến nhu cầu ứng dụng của nó.

Sự phát triển không ngừng của công nghệ và nhu cầu ngày càng tăng của các công ty và tổ chức để đảm bảo rằng tất cả dữ liệu đều được đưa vào luồng thông tin tương ứng, cả bên ngoài (chuỗi cung ứng) và nội bộ (tổ chức), để hoạt động hiệu quả và từ đó đạt được lợi thế cạnh tranh trên thị trường, đưa ra những rào cản đối với việc sử dụng mã vạch vì việc lưu trữ thông tin có thể trở nên khá hạn chế. Một rào cản khác đối với việc áp dụng công nghệ này là nhãn mã vạch bị hỏng và không thể đọc được. Độ ẩm, bụi và nhiệt độ cao nói chung là những đặc điểm của môi trường công nghiệp; những điều này ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng đọc của nhãn.

Những nhược điểm khác có thể ảnh hưởng đến lợi nhuận của hoạt động bao gồm thực tế là không có chướng ngại vật nào giữa đầu đọc và mã vạch, điều này có thể dẫn đến không thể thực hiện nhiều lần đọc, tức là việc đọc phải được thực hiện theo từng nhãn. Ngoài ra còn có nhược điểm là tốc độ đọc chậm hơn nhiều so với công nghệ RFID. Ngoài ra, mã vạch không còn là công nghệ dành cho các tổ chức công nghệ cao mà là một công cụ dễ sử dụng có thể giúp bất kỳ công ty nào muốn sử dụng nó một cách đơn giản. Chi phí của thiết bị quét và số lượng phần mềm cần thiết đã giảm đáng kể. Bất chấp những hạn chế của nó, công nghệ mã vạch rất dễ áp dụng, điều này được thể hiện qua việc nó được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều năm cũng như chi phí mua lại và tích hợp thấp. Do đó, những yếu tố này có thể mang tính quyết định khi quyết định nên triển khai công nghệ hỗ trợ nhận dạng và thu thập dữ liệu tự động nào.

Mặt khác, RFID là công nghệ cho phép liên lạc, nhận dạng và thu thập dữ liệu mà không cần bất kỳ tiếp xúc vật lý nào thông qua sóng tần số vô tuyến. Trong trường hợp đang nghiên cứu, công nghệ này có thể thực hiện các chức năng quan trọng với lợi nhuận cao và tính linh hoạt trong vận hành, nghĩa là nó có thể xác định và thu thập dữ liệu cũng như thông tin vị trí trong thời gian thực mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người. Nó có thể được sử dụng trong các quy trình khác nhau dọc theo chuỗi cung ứng, với các tác động khác nhau ở từng giai đoạn và cần lưu ý rằng một số ứng dụng có giá trị nhất trong bối cảnh mạch cung cấp như sau:

Đơn giản hóa việc giám sát dòng sản xuất công nghiệp và quản lý kho hàng, vì RFID giúp bản địa hóa sản phẩm tốt hơn, cập nhật theo thời gian thực và tự động hóa các hoạt động, do đó tăng độ tin cậy trong việc ra quyết định liên quan đến nguồn cung cấp;
Trong quy trình logistics, công nghệ này có thể giúp tăng hiệu quả bằng cách đẩy nhanh quá trình giao sản phẩm hoặc nguyên liệu thô, tự động hóa các hoạt động nhận và gửi hàng hóa, từ đó loại bỏ các hoạt động không tạo ra giá trị cho tổ chức, tiết kiệm thời gian cho nhân viên. tập trung vào các hoạt động bổ sung sự liên quan cho doanh nghiệp;
Liên quan đến khách hàng cuối, RFID có thể cung cấp khả năng hiển thị và thông tin sản phẩm tại bất kỳ điểm nào trong chuỗi cung ứng một cách tự động và chính xác, do đó cải thiện độ tin cậy của luồng thông tin.

Một hệ thống RFID về cơ bản được tạo thành từ một hoặc nhiều đầu đọc và thẻ. đầu đọc đầu tiên chịu trách nhiệm đọc các thẻ trong bán kính đọc của chúng, vì vậy cả hai thành phần đều là hệ thống gửi và nhận thông tin và có thể được phân loại là “bộ thu phát”.

Loại đầu đọc được đề cập, ngoài chức năng chính là phát hiện thẻ RFID và giao tiếp với chúng trong vùng thẩm vấn của nó, còn kiểm tra xem nó có vùng hoặc đường kính nơi có thể thiết lập giao tiếp như vậy giữa đầu đọc và thẻ hay không. Nó cũng chịu trách nhiệm kích hoạt, cấp nguồn (nếu cần) và cấu trúc chuỗi giao tiếp với thẻ để thiết lập hoạt động truyền dữ liệu. Thẻ RFID là thành phần đơn giản nhất của hệ thống, có thể có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Mục đích của nó là xác định vật phẩm hoặc đối tượng được đặt bằng ID duy nhất của nó. Nó bao gồm một mạch tích hợp và một ăng-ten được kết nối vật lý với chip của nó. Mạch tích hợp là thành phần thiết yếu của thẻ vì nó chịu trách nhiệm truyền thông tin khi được kích hoạt.

>>> Xem thêm: CẨM NANG RFID TỪ A ĐẾN Z DÀNH CHO DOANH NGHIỆP

Thẻ RFID có thể được phân loại theo sức mạnh và khả năng liên lạc của chúng. Một mặt, loại thẻ thụ động không có nguồn điện tích hợp, sử dụng sóng vô tuyến tới nó làm tín hiệu tán xạ ngược được điều chế (một kỹ thuật thường được sử dụng trong các hệ thống RFID trong đó các tải không tương thích được sử dụng để phản xạ lại tín hiệu tần số vô tuyến tới) với biên độ hoặc điều chế pha) và cần nằm trong phạm vi phủ sóng của ăng-ten để hoạt động. Mặt khác, loại thẻ chủ động có nguồn điện tích hợp có thể truyền tín hiệu và cung cấp mức độ chính xác định vị cao hơn, nhưng nó đòi hỏi nguồn điện và do đó, lắp đặt và bảo trì tốn kém hơn.

>>> Xem thêm: CÁCH PHÂN LOẠI THẺ RFID (RFID TAGS) CHO NGƯỜI MỚI

Để truy xuất nguồn gốc sản phẩm, trong nhiều trường hợp, có thể chỉ cần biết khi nào sản phẩm hoặc tài sản được đưa vào và rời khỏi các khu vực cụ thể (trong bối cảnh quy trình sản xuất công nghiệp), có thể đạt được điều gì đó bằng cách sử dụng thẻ RFID thụ động trên sản phẩm và ăng-ten đầu đọc ở những khu vực cần giám sát.

Ngược lại, khi sử dụng thẻ RFID, điều quan trọng là phải xem xét nên sử dụng thẻ nào và đặt chúng ở đâu trên sản phẩm, vì một số vật liệu nhất định (đặc biệt là kim loại và chất lỏng) có thể gây nhiễu. Điều này có thể tránh được bằng cách sử dụng các thẻ thích hợp nhất cho từng trường hợp. Sau đó, bạn có thể xem xét sự khác biệt sau (về chế độ kích hoạt được yêu cầu) giữa hai loại nhãn:

Trong thẻ thụ động, ăng-ten cấp điện và kích hoạt truyền dữ liệu;
Trên các thẻ chủ động, ăng-ten chỉ kích hoạt việc truyền dữ liệu.

Quay trở lại với các thiết bị đọc RFID, thiết bị đọc có thành phần phức tạp nhất vì nó không chỉ chịu trách nhiệm đọc thông tin từ các thẻ mà còn giao tiếp với các đơn vị bên ngoài, nghĩa là truyền dữ liệu nhận được đến máy chủ tương ứng. Tuy nhiên, có một số rắc rối khi áp dụng công nghệ này bao gồm các khía cạnh sau: hiện tượng nhiễm từ điện từ, có nghĩa là việc nhận dạng tự động và thu thập dữ liệu thông qua RFID, để thành công, còn phụ thuộc vào loại đối tượng mà thẻ được đặt vào, nơi các đối tượng có chứa thành phần kim loại hoặc chất lỏng có thể hấp thụ năng lượng tần số vô tuyến phát ra từ đầu đọc, gây ra phạm vi truyền tải ngắn hoặc thậm chí không nhận diện sản phẩm; và, về mặt bền vững, việc không tái chế và không sử dụng lại các thẻ có thể là một điều cần xem xét, do đó nếu các thẻ được tích hợp vào đối tượng cần xác định, có thể không thể sử dụng lại chúng, và việc không sử dụng lại rác điện tử (bao gồm cả các thẻ này) có thể tạo ra một rủi ro môi trường nghiêm trọng. Ngoài ra, việc công nghệ nghiên cứu sử dụng các tần số hoạt động khác nhau ở các khu vực khác nhau trên thế giới có thể làm cho việc liên kết và tương thích giữa các thiết bị trở nên khó khăn.

Trong ngữ cảnh này, chỉ báo cường độ tín hiệu nhận được (Received Signal Strength Indicator - RSSI) là thước đo công suất nhận được từ tín hiệu trả về của thẻ RFID khi được đầu đọc truy vấn. RSSI là một thuộc tính quan trọng nhưng thường bị hiểu nhầm trong một hệ thống RFID.

Xem xét đến một tập hợp các tham số khác liên quan đến quá trình đọc và nhận dạng RFID cũng như thống kê hiệu suất của hệ thống truy xuất nguồn gốc này, cũng có liên quan trong bối cảnh này, có một tham số Q trong đó chỉ định ngắn gọn số lượng thẻ RFID có trong trường đọc của ăng-ten thu tín hiệu sẽ được xem xét trong đầu đọc RFID và lần lượt, thẻ nào trong số các thẻ này sẽ được phát hiện trong quá trình. Theo dõi và quản lý hàng tồn kho sẽ được thực hiện một cách nhanh chóng và hiệu quả nhất khi nhiều khe giao tiếp x có thể được chiếm dụng bởi các thẻ RFID, nhưng không có sự chiếm dụng nhiều lần của các khe này, điều này sẽ dẫn đến xung đột trong ngữ cảnh của việc truyền tải dữ liệu giữa các thành phần RFID kết nối trong hệ thống AIDC. Ngược lại, nếu người đọc phát hiện ra rằng giá trị được gán cho Q quá lớn (nơi hầu như không có cửa sổ giao tiếp nào bị chiếm) hoặc quá nhỏ (nơi xảy ra xung đột không mong muốn), nó sẽ được tự động điều chỉnh và tải vào thẻ (với một loạt các giá trị cho Q từ 0 đến 15, theo định nghĩa). Vì kiểu điều chỉnh này có thể tốn thời gian và có thể bất tiện về mặt hoạt động theo dõi, nên đầu đọc có tham số cấu hình này phải được cấu hình đúng và được thông báo về số lượng thẻ RFID gần đúng dự kiến sẽ trải qua quá trình đọc trường ăng-ten. Bằng cách này, việc thiết lập giá trị phù hợp cho số lượng cửa sổ liên lạc ngay từ khi bắt đầu quá trình truy xuất nguồn gốc chứng tỏ đây là kịch bản lý tưởng.

Đối với một tham số khác liên quan tới phiên làm việc, các thẻ có một mã sản phẩm điện tử (EPC), một tiêu chuẩn được tạo ra để dễ dàng xác định tính duy nhất các sản phẩm và đối tượng trên toàn thế giới, dựa trên công nghệ RFID (và nhằm mục đích cải thiện hiệu suất và khả năng nhìn thấy trong ngữ cảnh chuỗi sản xuất), thuộc loại EPCGlobal Class 1 Gen 2. Trong ngữ cảnh của hệ thống đọc tần số vô tuyến, chúng hỗ trợ bốn phiên khác nhau, xem xét rằng trong mỗi phiên, cờ kiểm kê tương ứng có thể được gán cho thẻ RFID để cho biết thẻ đó đã được đầu đọc phát hiện như một phần của Quy trình theo dõi và kiểm kê tài sản. Những cờ kiểm kê cấp độ hàng tồn kho này có các thuộc tính khác nhau tùy thuộc vào mỗi phiên, điều này cho phép nhận biết một khoảng thời gian lâu dài liên quan đến từng phiên này.

Dữ liệu thu được từ RFID có một số đặc điểm phù hợp với khái niệm Big Data, ngày càng phổ biến trong bối cảnh thông tin và dữ liệu với số lượng lớn mà các ngành công nghiệp phải xem xét và quản lý ngày nay. Trong khi lượng dữ liệu được tạo ra trở nên rất lớn khi các hoạt động sản xuất được thực hiện trong ngữ cảnh của một nhà máy thông minh tích hợp RFID, thì dữ liệu RFID khi hiển thị thông qua mã EPC thường là thông tin rất trừu tượng, khi xem xét việc sử dụng định dạng hệ thống số thập lục phân (hệ thống số có 16 ký hiệu hoặc giá trị số có thể từ 0 đến 9, theo sau bởi sáu ký tự chữ cái, giả sử chỉ có chữ cái từ A đến F). Cách trình bày thông tin dữ liệu sản phẩm này, nhằm mục đích sau đó được giải thích theo cách tối ưu nhất có thể để ra quyết định trong sản xuất, khiến thông tin phản hồi ở định dạng này không lý tưởng cho nhu cầu và mục tiêu của hoạt động quản lý ở cấp độ công nghiệp. Ngoài ra, dữ liệu RFID hầu như luôn được kết nối với các thông tin liên quan đến sản xuất khác, bao gồm bản vẽ kỹ thuật, đơn đặt hàng sản xuất và đơn đặt hàng, rất khó xử lý bằng các loại phương pháp khác không phù hợp để quản lý dữ liệu với số lượng lớn.

Để so sánh trực tiếp một số đặc điểm có ảnh hưởng lớn đến quyết định khi triển khai phương pháp theo dõi thông tin trong một công ty công nghiệp (như công ty nơi thực hiện nghiên cứu thực tập, trong một môi trường nhà máy công nghiệp), thực hiện những xem xét sau đây. Chi phí ước tính để thực hiện hoặc thiết kế bất kỳ dự án nào là một biến số quan trọng đối với bất kỳ công ty nào khi đưa ra quyết định. Công nghệ RFID liên quan đến chi phí cao hơn so với công nghệ mã vạch. Trong bối cảnh công nghiệp, giá mua của tất cả phần cứng cần thiết để triển khai hệ thống dựa trên RFID có thể lên tới hàng chục triệu đồng, khiến việc thực hiện cân đối tài chính và phân tích chi phí/lợi ích trở nên bắt buộc để đánh giá tính khả thi thực sự của công nghệ. Theo đó, có các chỉ số sản xuất và thước đo hiệu suất quy trình có thể giúp ích rất nhiều trong việc đưa ra quyết định liên quan đến việc thực hiện các dự án ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động ở cấp công ty, do đó có thể nêu bật số liệu chung có liên quan sau đây: hiệu suất sản xuất. Chỉ số này đánh giá tốc độ sản xuất, tức là tỷ lệ giữa thời gian dành riêng cho sản xuất và tổng thời gian làm việc, là tổng của tất cả thời gian hoạt động và có thể bao gồm, ngoài thời gian sản xuất, thời gian ngừng hoạt động do bảo trì, lỗi, ghi lại thông tin và chuyển động vận chuyển, giữa những thời điểm khác nhau. Ngay cả thời gian lao động của con người và năng lượng cần thiết cho việc xử lý dữ liệu thủ công cũng được coi là những tài nguyên có thể bị công ty công nghiệp sử dụng sai cách cần được xem xét, vì có những kỹ thuật cho phép tự động hóa loại hình hoạt động này, nhằm xác định và giảm thiểu loại lãng phí này càng nhiều càng tốt, mặc dù không thể loại bỏ hoàn toàn.

Đối với công nghệ RFID, bất chấp chi phí liên quan, nó là công nghệ hấp dẫn nhất để áp dụng do khả năng toàn diện của nó trong việc theo dõi tự động. Tuy nhiên, theo mô tả ở trên, cần thực hiện một phân tích sâu sắc hơn về nhu cầu theo dõi cụ thể tồn tại theo nghiên cứu thực tế (vì mặc dù mã vạch không mang lại nhiều lợi ích so với RFID, nó có thể đủ đối với yêu cầu mục đích cụ thể của nó).

2.1. Mạng lưới Giải pháp Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0 Solutions Network - I4.0SN)

Phần sau đây mang đến một cách tiếp cận ngắn gọn về một mạng lưới giải pháp Công nghiệp 4.0 (I4.0SN), xem xét sự tồn tại của một loạt các giai đoạn tuần tự, mà, theo một nghiên cứu lý thuyết và khái niệm, đã được đề xuất để đáp ứng một thách thức trong ngữ cảnh công nghiệp và trên mặt xưởng của một công ty sản xuất thiết bị kiểm tra cho ngành công nghiệp dây điện (loại công ty này phản ánh thực tế công nghiệp đang được nghiên cứu).

Để đạt được một giải pháp đáng tin cậy có thể triển khai trong ngữ cảnh thực tế, trước đó đã có một loạt các thông tin liên quan đến công ty mà có ý nghĩa lớn đối với nghiên cứu đã được thu thập:

Sự tồn tại của một quy trình sản xuất được đặc trưng bởi thời gian thiết lập cao và số lượng lớn các hoạt động phụ thuộc vào việc ra quyết định của người lao động;
Sự hiện diện của một công ty như vậy trong một thị trường được săn đón nhiều về mặt cá nhân hóa, nơi liên tục đổi mới công nghệ và tìm kiếm lợi thế cạnh tranh trở thành những vấn đề then chốt cần phát triển;
Một kịch bản trong đó hầu hết tất cả các sản phẩm đều được liên kết với một đơn hàng cụ thể và hiếm khi có đơn hàng thứ hai cho một sản phẩm có cùng đặc điểm;
Sự tồn tại các đơn đặt hàng sản xuất không vượt quá năm đơn vị cho mỗi sản phẩm và các đơn hàng gắn với một đơn vị là phổ biến; một tình huống trong đó nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất trải qua một số giai đoạn gia công, trong đó sử dụng một số máy công nghiệp khác nhau; và xác minh rằng mỗi sản phẩm là kết quả của việc lắp ráp nhiều bộ phận cụ thể, do đó các bộ phận này phải được đưa vào một dự án xác định nhất định, ở cấp độ sản xuất của nó, vì mỗi dự án có một bộ bộ phận duy nhất.

Trong bối cảnh này, dự án nghiên cứu đã nỗ lực đảm bảo tính tương thích của giải pháp với nhiều thực tế công nghiệp, để tạo ra và cấu trúc một loại hệ thống sản xuất, tích hợp một loạt các công nghệ Công nghiệp 4.0 linh hoạt đủ để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng khách hàng và đạt được giảm thiểu thời gian hoạt động khác nhau ở cấp độ quá trình sản xuất trong các giai đoạn khác nhau mà không làm ảnh hưởng đến dòng của hệ thống sản xuất tương ứng cần được xem xét (theo cách tiếp cận hướng tới khả năng đa dạng). Do đó, mạng lưới giải pháp Công nghiệp 4.0 bao gồm một bộ sáu giai đoạn chính (được xác định bằng các số từ 1 đến 6 trong Hình 1), với khả năng tích hợp một giai đoạn phụ quan trọng bổ sung trong một số trường hợp nhất định (bao gồm giai đoạn tính năng bổ sung, được đánh số 5.1 trong hình), được kết nối bởi mạng lưới của tổ chức, theo cách tiếp cận dựa trên IoT như có thể thấy trong Hình 1.

Hình 1. Đề xuất khái niệm về mạng lưới giải pháp dựa trên Công nghiệp 4.0 và các công nghệ của nó

Giai đoạn 1: Nhận dạng người lao động

Việc xác thực người lao động tại trạm làm việc (giai đoạn 1) là bước khởi đầu trong hệ thống mạng. Để bắt đầu làm việc tại một trạm làm việc nhất định, nhân viên cần có thẻ RFID đặc biệt của riêng mình. Điều này cho phép mỗi máy trạm có một đầu đọc RFID duy nhất được liên kết với một ID duy nhất. Sau khi đọc thẻ, cơ sở dữ liệu của công ty sẽ tự động lưu thông tin chi tiết về thời gian và nơi làm việc mà một nhân viên cụ thể cho biết đang sử dụng. Cách tiếp cận này có thể rất hữu ích trong việc tính toán chi phí của một giai đoạn quy trình cụ thể nhưng nó không có ảnh hưởng đáng kể đến bản thân quy trình sản xuất. Hơn nữa, bằng cách cung cấp thông tin chính xác về năng suất của nhân viên và nơi làm việc, những dữ liệu này có thể mang lại lợi ích cho bộ phận nhân sự và logistics của công ty.

Giai đoạn 2: Tệp dự án tích hợp mã QR

Đối với hoạt động của tệp dự án với mã QR (phản hồi nhanh) tích hợp (giai đoạn 2) trong hệ thống mạng, tất cả dữ liệu liên quan đến dự án (như bản vẽ và vật liệu tích hợp) được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của công ty phải được liên kết với một ID mã QR.

Ngày nay, hầu hết các cửa hàng đều lưu loại thông tin này trong các thư mục thực tế chứa nhiều trang tính. Đề xuất hiện tại loại bỏ nhu cầu về giấy tờ vật lý bằng cách giảm nó thành một tờ duy nhất chứa thông tin nhận dạng và ngày giao hàng của dự án, cùng với mã QR được in cho phép truy cập vào tất cả thông tin kỹ thuật số còn lại. Tại thời điểm này, ngay sau khi thiết bị đọc quét mã QR, mạng của công ty sẽ gửi hai thông tin quan trọng: ID mã QR, được kết nối với chi tiết của một dự án cụ thể và ID của trình đọc mã QR, được liên kết đến một giai đoạn cụ thể của quá trình sản xuất. Phương pháp này loại bỏ nhu cầu về khối lượng giấy lớn, đây là một lợi ích đáng kể khi xét đến mối lo ngại ngày càng tăng về các vấn đề môi trường, đặc biệt là trong lĩnh vực ô tô. Nó cũng đóng vai trò là nền tảng cho một hệ thống sản xuất thông minh tự động, sẽ được mô tả trong các giai đoạn tiếp theo.

Giai đoạn 3: Xác định giai đoạn quy trình gia công

Mục tiêu của hệ thống thông tin về xác định giai đoạn quy trình (giai đoạn 3) là tìm ra giai đoạn của quy trình gia công mà dự án đang ở vào bất kỳ thời điểm nào. Điều này có thể thực hiện được nhờ mỗi đầu đọc mã QR có một ID được liên kết với một giai đoạn cụ thể của quy trình sản xuất; thông thường, ID này là tất cả những gì cần thiết để xác định giai đoạn của quá trình. Tuy nhiên, phương pháp này gây lãng phí tài nguyên và hạn chế toàn bộ quá trình sản xuất tại các trạm làm việc, chẳng hạn như những trạm được trang bị máy CNC, nơi có thể thực hiện nhiều giai đoạn sản xuất. Đối với các máy trạm này, một phương pháp thay thế sử dụng phần mềm đếm được sử dụng để xác định giai đoạn của quy trình. Phần mềm này ghi lại số lần một mã QR cụ thể được đọc bởi đầu đọc mã QR được kết nối với các máy trạm giống như CNC. Nó được kích hoạt mỗi khi mã QR được quét bởi một trong những trình đọc này. Giai đoạn thủ tục sau đó là việc loại trừ bằng cách xem xét ID của đầu đọc mã QR và số lần đọc mà loại đầu đọc đó đã hoàn thành.

Giai đoạn 4: Lựa chọn thông tin dự án

Tiếp theo, mục tiêu chính của hệ thống thông tin lựa chọn thông tin dự án (giai đoạn 4) trong hệ thống mạng, diễn ra đồng thời với mục tiêu trước đó, là sử dụng mối quan hệ giữa ID mã QR và thông tin dự án (đã được đề cập trong phần thứ hai trước đó) để có được thông tin đó. Khi ID mã QR được quét thành công, lệnh mạng IoT sẽ được tạo để mã hóa nhiệm vụ chọn chi tiết dự án được liên kết với ID mã QR từ cơ sở dữ liệu của công ty. Sau đó, dữ liệu được truyền một lần nữa qua mạng đến tất cả các bộ phận tham gia vào các nhiệm vụ được yêu cầu, cụ thể là CVS (hệ thống vision máy tính), mở bản vẽ tự động và hệ thống thông tin nhận dạng giai đoạn sản xuất.

Giai đoạn 5: Mở bản vẽ tự động

Kết hợp kết quả của giai đoạn 3 và giai đoạn 4 của hệ thống mạng cho phép hoạt động mở bản vẽ tự động (giai đoạn 5). Có thể truy cập và mở các bản vẽ cần thiết tại trạm làm việc đó để làm việc trên các thành phần tham gia vào giai đoạn đó, bằng các bản vẽ đó, do xác định được giai đoạn của quy trình sản xuất hiện tại và tất cả thông tin của dự án.

Một chức năng bổ sung cho các trạm làm việc với máy CNC được đề xuất (giai đoạn phụ 5.1 được trình bày trong Hình 1). Các máy này yêu cầu truy cập vào chương trình CAM (chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính), thường được truy cập thủ công bằng cách tìm kiếm qua nhiều thư mục kỹ thuật số. Các bản vẽ được mở tự động của các bộ phận trong hệ thống mạng đề xuất có một siêu liên kết, khi nhấp vào sẽ mở chương trình CAM và bảng phụ (thường được sử dụng trong những tình huống này).

Giai đoạn 6: Hệ thống thị giác máy tính (Computer Vision)

Sau khi mỗi mặt hàng đã được gia công, sau mỗi giai đoạn, hệ thống thị giác máy tính (giai đoạn 6) là bước cuối cùng; nó phác thảo quy trình làm việc mà hệ thống mạng thúc đẩy. Mục tiêu chính của nó là xác minh chất lượng của các đặc điểm riêng biệt của từng bộ phận, bao gồm chiều cao, độ sâu, số lỗ và độ dài. Để hoàn thành nhiệm vụ này, mặt hàng được đánh giá bằng cách sử dụng hệ thống thị giác máy tính kiểm tra từng thuộc tính. Nếu tất cả các tính năng phù hợp với thông số kỹ thuật của dự án, được nhập vào phần mềm của hệ thống, một đèn xanh sẽ hiển thị trên màn hình của máy tính. Khoảnh khắc phê duyệt cho biết việc hoàn thành quy trình gia công cho bộ phận đó, sau đó được đăng ký và lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của doanh nghiệp. Ngược lại, một đèn đỏ và một danh sách các yếu tố có vấn đề sẽ hiển thị trên màn hình nếu bộ phận không đáp ứng các thông số kỹ thuật của dự án.

Hơn nữa, thông qua cách tích hợp đúng công nghệ RFID với mã QR — một mã vạch 2D có thể dễ dàng đọc bởi thiết bị kỹ thuật số và lưu trữ thông tin dưới dạng một loạt pixel trong một lưới hình vuông (thường được sử dụng để xác định vị trí thông tin sản phẩm trong chuỗi cung ứng) — hệ thống tự động cung cấp các mã cần thiết tại trạm làm việc cụ thể đó và tại thời điểm cụ thể đó, tránh tình trạng quá tải thông tin. Các mã sau đó được tự động hiển thị trên màn hình máy tính tại trạm làm việc cụ thể đó và quy trình gia công cho từng bộ phận được thực hiện theo thông tin đã được cung cấp. Cuối cùng, các bộ phận được kiểm soát chất lượng tự động dựa trên CVS, so sánh các đặc điểm của từng bộ phận với bản vẽ tương ứng, đạt được khả năng xác định bất kỳ lỗi hoặc hỏng hóc nào có thể xảy ra và báo cáo chúng cho phù hợp. Do đó, luồng công việc này diễn ra tại mọi trạm làm việc trong quá trình gia công.

2.2. Ứng dụng công nghệ RFID trong logistics kho vận

Nghiên cứu điển hình về việc triển khai công nghệ RFID trong kho logistics cũng là một trường hợp có liên quan được trình bày trong bối cảnh hiện tại này. Thật vậy, khi cần kiểm soát, theo dõi và kiểm kê nhanh chóng và chính xác nhiều chuyển động của các đối tượng khác nhau, công nghệ này, thực tế, ở tất cả các giai đoạn vận chuyển hàng hóa, giúp tối ưu hóa quy trình kinh doanh, ví dụ như kiểm soát điện tử việc ra vào và di chuyển tài sản và luồng vật liệu trong cơ sở của công ty, cũng như việc quản lý các nhà kho (đặc biệt là các nhà kho lớn), trong các trường hợp khác nhau.

Trong các khu phức hợp kho bãi, công nghệ RFID giúp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuẩn bị, xử lý và giao hàng, cũng như tăng độ chính xác của kiểm kê hàng tồn kho. Mục tiêu chính của việc triển khai công nghệ RFID trong kho là giảm chi phí thông qua việc thu thập dữ liệu tự động. Công nghệ này cho phép đọc dữ liệu thẻ ngoài tầm nhìn và xuyên qua các chướng ngại vật, đồng thời ưu điểm của nó so với công nghệ mã vạch trong bối cảnh nghiên cứu là:

Khả năng đọc nhãn mà không cần sự tham gia của con người, điều này làm giảm số lượng lỗi do yếu tố con người gây ra;
Khả năng thêm và thay đổi dữ liệu trong bộ nhớ của thẻ, giúp ngăn ngừa mất giấy phép thông hành điện tử của đối tượng;
Cho phép thực hiện các thao tác nhóm, do đó giảm thời gian xử lý;
Cung cấp thông tin về các sự kiện thương mại theo thời gian thực, điều này giúp áp dụng các nguyên tắc vốn có trong triết lý just-in-time (một hệ thống sản xuất nhằm loại bỏ hoàn toàn lãng phí để đạt được chất lượng tốt nhất có thể với chi phí thấp nhất có thể và tiêu thụ tài nguyên thấp nhất).

Hình 2 cho thấy sơ đồ triển khai công nghệ RFID trong kho công nghiệp, cũng như cách tiếp cận đơn giản về những lợi thế của việc đưa công nghệ này vào quy trình logistics so với mã vạch, dựa trên thông tin có trong nghiên cứu.

Hình 2. Triển khai RFID trong kho

Bằng cách tích hợp công nghệ RFID, có thể giảm thời gian dành cho các hoạt động nội bộ trong kho bãi, chẳng hạn như chấp nhận và đăng ký tài liệu cần thiết. Hình 3 cho thấy thời gian tiết kiệm được trong bối cảnh này.

Hình 3. Minh họa tối ưu hóa hoạt động logistics thông qua tích hợp RFID

Đồng thời, việc áp dụng công nghệ RFID giúp giảm thời gian xử lý và gửi một túi hoặc hộp. Do đó, sử dụng công nghệ RFID trong chuỗi cung ứng, hiệu quả xử lý hộp, so với việc sử dụng mã vạch trong quá trình chấp nhận hàng, tăng lên 5.68%.

Cần lưu ý rằng, trái ngược với những lợi thế của việc áp dụng RFID được trình bày ở trên, những vấn đề sau đây có thể phát sinh khi áp dụng công nghệ RFID trong kho bãi và bối cảnh sản xuất công nghiệp:

Chi phí thẻ RFID cao;
Rủi ro máy tính có thể làm gián đoạn các hoạt động trong kho;
Nguy cơ bị hack, khi bất kỳ ai nhận được sản phẩm có nhãn đều có thể truy cập cơ sở dữ liệu;
Yêu cầu quá mức từ người dùng tiềm năng.

Do đó, có thể kết luận rằng việc áp dụng và triển khai công nghệ RFID trong logistics kho bãi sẽ giúp khôi phục trật tự trong kho bãi và thực hiện kiểm kê hàng tồn kho theo thời gian thực, miễn là điều kiện cơ sở hạ tầng kho bãi được điều chỉnh cho phù hợp với các công nghệ mới, mà không quên những khó khăn có thể phát sinh do các yếu tố như giá cả và những yêu cầu quá mức của người dùng tiềm năng.

2.3. Ứng dụng RFID trong dây chuyền sản xuất mô phỏng cho bối cảnh công nghiệp

Một nghiên cứu thực nghiệm thứ ba là việc triển khai và thử nghiệm các công nghệ RFID trong bối cảnh môi trường sản xuất công nghiệp được mô phỏng phù hợp trong một phân xưởng học tập (như một đơn vị giáo dục trong một khoa kỹ thuật tại một trường đại học ở Canada), để chứng minh tiềm năng số hóa các quy trình sản xuất từ quan điểm Công nghiệp 4.0 và tối ưu hóa các hoạt động của các công ty và tổ chức trong lĩnh vực kỹ thuật và công nghiệp.

Trong bối cảnh này, bốn sản phẩm khác nhau đã được thiết kế và sản xuất trong nhà máy học tập này, bao gồm: bộ truyền động tuyến tính khí nén, bảng Internet vạn vật (về cơ bản là các thành phần phần cứng và phần mềm cơ bản mà các ứng dụng IoT có thể chạy và hoạt động), tuốc nơ vít điện tử và một van điện từ (van điều khiển cơ điện thường được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí). Việc triển khai hệ thống RFID trong dây chuyền sản xuất cho một hoặc nhiều sản phẩm được xem xét, để cải thiện quy trình truy xuất nguồn gốc, là chủ đề nghiên cứu và phân tích trong nghiên cứu điển hình được đề cập.

Các thành phần tạo nên van điện từ bao gồm: thân van có cổng vào và cổng ra, cuộn dây điện từ có vỏ, pit-tông và lò xo. Trong bối cảnh đặc trưng cho sản phẩm được đề cập, thân van được sản xuất bằng quy trình thiêu kết laser bột kim loại (thực hiện bằng phương pháp sản xuất bồi đắp) và sau đó hoàn thiện bằng máy công cụ CNC. Mặt khác, pit-tông được sản xuất bằng phương pháp sản xuất bồi đắp trên máy in 3D kim loại hoặc cắt bằng máy CNC. Ngoài ra, vỏ cuộn dây điện từ được sản xuất bằng máy in 3D nhựa hoặc quy trình ép phun. Thật vậy, sự linh hoạt này của phân xưởng học tập được đề cập để chứng minh việc sản xuất một sản phẩm bằng nhiều công nghệ sản xuất khác nhau có thể chứng minh thực tế của các quy trình sản xuất linh hoạt theo một cách thích hợp. Hình 4 cho thấy hình ảnh bên trong phân xưởng học tập (có liên quan đến nghiên cứu hiện tại vì môi trường bên trong được hình dung trong nhà xưởng này phần lớn giống với môi trường công nghiệp bên trong của công ty nơi nghiên cứu điển hình được thực hiện, đặc biệt là dọc theo các phần khác nhau của nhà xưởng). Nghiên cứu thực nghiệm này được phát triển tại Dinefer S.A., một công ty chuyên sản xuất thiết bị kiểm tra cáp.

Hình 4. Phân xưởng học tập trong thực nghiệm

Tiếp tục với nội dung về ứng dụng RFID và công nghệ số hóa trong quá trình sản xuất, mỗi trạm sản xuất được đề cập ở trên dọc theo dây chuyền sản xuất đều có thể sử dụng công nghệ RFID, mã QR hoặc mã vạch. Do đó, mỗi thành phần được sản xuất có thể được gắn với một thẻ RFID, mã QR hoặc mã vạch (hoặc cả hai). Thông tin liên quan đến việc hoàn thành các quy trình liên quan đến từng trạm sản xuất có thể được lưu theo hai cách, bao gồm:

Theo dõi hệ thống: Thẻ RFID của sản phẩm không thay đổi và dữ liệu liên quan đến quá trình được lưu trong hệ thống thực thi sản xuất.
Cập nhật dữ liệu trên nhãn: Dữ liệu trên nhãn của sản phẩm được thay đổi khi thành phần rời khỏi nhà máy sản xuất.

Cả hai phương pháp đều cung cấp thông tin đầy đủ về giai đoạn của quá trình sản xuất đã hoàn thành cho từng thành phần. Hệ thống được lắp đặt trong phân xưởng học tập có thể triển khai cả hai phương pháp được xem xét nhưng phương pháp phân tích phù hợp (và phương pháp được áp dụng trong nghiên cứu thực nghiệm) là hệ thống truy xuất nguồn gốc.

Theo dõi luồng sản xuất đang được nghiên cứu, các thành phần của van solenoid cần được lắp ráp. Theo nghĩa này, một lệnh lập kế hoạch sản xuất tương ứng (một quy trình quan trọng liên quan đến việc tạo ra một thời gian biểu thích hợp, xác định thứ tự cụ thể của các hoạt động sản xuất) được tạo thông qua hệ thống thực thi sản xuất được đề cập ở trên. Sau đó, lệnh này được gửi đến một hệ thống lập kế hoạch cụ thể (Kanban điện tử, một loại hệ thống truyền thông tin đảm bảo rằng mỗi trạm sản xuất chỉ sản xuất những gì cần thiết cho trạm tiếp theo dọc theo luồng sản xuất). Hệ thống này bao gồm một trạm lưu trữ vật lý và quản lý kho linh kiện.

Xét đến việc sử dụng một loại hộp (bộ dụng cụ Kanban điện tử) dành cho việc vận chuyển các thành phần riêng lẻ cần được sản xuất, lắp ráp, thử nghiệm hoặc chuẩn bị để đóng gói, các khía cạnh sau được thực hiện:

Thẻ RFID: Mỗi hộp đều có gắn thẻ RFID.
Nhận dạng thành phần: Mỗi thành phần được đặt trong bộ dụng cụ được xác định thông qua mã vạch hoặc mã QR được in trên nhãn gắn vào từng bộ phận hoặc được in trực tiếp trên các bộ phận vật lý.
Di chuyển và đăng ký hộp: Mỗi bộ (hộp) được di chuyển từ trạm sản xuất này sang trạm sản xuất khác. Khi một bộ đến một trạm nhất định, nó sẽ được đăng ký - một quá trình bao gồm việc đọc mã RFID của hộp đó thông qua đầu đọc RFID và lưu trữ thông tin về việc đến của nó trong cơ sở dữ liệu tương ứng của hệ thống thực thi sản xuất.
Kiểm tra hộp: Sau khi tất cả các thành phần vật lý có trong mỗi hộp được xử lý tại trạm làm việc tương ứng, chúng được đặt lại vào hộp và hộp sau đó được kiểm tra, theo một quy trình bao gồm việc cập nhật cơ sở dữ liệu hệ thống thực thi sản xuất liên quan đến hộp đó.
Tái sử dụng và ghi đè thẻ RFID: Khi tất cả các quy trình sản xuất liên quan đến các thành phần trong một bộ kit đã được hoàn tất, hộp có thể được sử dụng lại cho một bộ thành phần khác và thẻ RFID được ghi đè với thông tin mới.

Hệ thống công nghệ thông tin/công nghệ vận hành (IT/OT) tích hợp được xây dựng tại phân xưởng học tập có thể khắc phục một số thách thức trong việc áp dụng và triển khai công nghệ RFID, đặc biệt liên quan đến các rủi ro nhiễu sóng vô tuyến; việc lựa chọn thẻ và giới hạn dung lượng bộ nhớ; tích hợp công nghệ RFID vào nền tảng tự động hóa công nghiệp; và việc sử dụng các dịch vụ vi mô để triển khai công nghệ RFID.

Khi triển khai công nghệ RFID hoạt động tần số cực cao (UHF) trong các khu vực cụ thể, cần phải tính đến nguy cơ nhiễu sóng với các công nghệ khác ở cấp độ băng tần vô tuyến trong môi trường công nghiệp. Đổi lại, các ứng dụng sử dụng băng tần dễ bị nhiễu rõ ràng (trong bối cảnh hoạt động trong các dải tần tương đương) có thể bị gián đoạn hoặc không hoạt động bình thường bởi bất kỳ thiết bị RFID tần số cực cao (UHF-RFID) nào, trên thực tế tương ứng với một loại đầu đọc RFID mạnh.

Phân xưởng học tập sử dụng các thiết bị sử dụng công nghệ vô tuyến tần số cùng với 12 đầu đọc UHF-RFID. Đổi lại, mỗi đầu đọc trong nhà máy đang được xem xét phải được cấu hình cho công suất và tần số tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp thành công với các công nghệ khác. Để thiết kế tối ưu, mỗi đầu đọc được cấu hình cho một băng tần duy nhất để hoạt động với khoảng cách tối thiểu 2.0 MHz giữa các thiết bị. Ngoài ra, công suất hoạt động cũng được tối ưu hóa cho các thao tác đọc và ghi để tránh nhiễu thêm. Các thẻ được xử lý trong 300 mili giây và dữ liệu có sẵn để xử lý ngay lập tức thông tin thẻ. Phân xưởng học tập có thể sử dụng các loại thẻ RFID khác nhau và các đầu đọc tương ứng cho các hoạt động và ứng dụng khác nhau, với các thông số hoạt động thay đổi tùy theo các loại thiết bị RFID khác nhau được áp dụng.

Bảng 1 cho thấy kết quả của các bài kiểm tra phạm vi đọc cho các loại công nghệ RFID và thẻ này. Ngoài ra, Bảng 2 cho thấy một số bài kiểm tra được thực hiện trên thẻ RFID trong bối cảnh môi trường sản xuất công nghiệp và các loại nhiễu khác nhau có thể tồn tại.

Thẻ	Tên thẻ	Vùng đọc (cm)
Thẻ 1	Avery Dennison AD-550m5	150
Thẻ 2	AD-171m5	35
Thẻ 3	AD-321r6	76
Thẻ 4	Abracon Metal Tag	20
Tag 5	V780-A-JIME-Z3BLI-10	116
Tag 6	Avery Dennison AD-383u	90

Bảng 1. Kiểm tra phạm vi đọc của hệ thống RFID.

Thẻ	Phạm vi đọc có nhiễu kim loại (cm)	Phạm vi đọc với sự can thiệp của bìa cứng (cm)	Phạm vi đọc nhiễu do bìa cứng và nhựa (cm)
Thẻ 1	62	130	109
Thẻ 2	N/A	25	27
Thẻ 3	N/A	65	61
Thẻ 4	N/A	N/A	N/A
Thẻ 5	67	110	111
Thẻ 6	61	90	84

Bảng 2. Quy trình thử nghiệm thẻ RFID trong bối cảnh môi trường sản xuất và các hiện tượng cản trở hiện có.

Việc lựa chọn thẻ RFID phù hợp đòi hỏi phải hiểu rõ về tiêu chuẩn thẻ, cấu trúc bộ nhớ và thông tin có thể ghi và đọc được. Các quy trình sản xuất sử dụng công nghệ RFID đã sử dụng đầu đọc UHF-RFID cùng với thẻ thế hệ thứ hai, trong đó hầu hết các thẻ này là thụ động và có thể được ghi bất kỳ đâu trong chuỗi cung ứng. Tất cả các ngân hàng bộ nhớ, ngoại trừ bộ nhớ người dùng, được sử dụng để chỉnh sửa tem nhãn trong quá trình sản xuất.

>>> Xem thêm: THẺ RFID LÀ GÌ? GIỚI THIỆU VỀ THẺ RFID UHF

Đổi lại, mã EPC liên quan đến các thẻ RFID này cung cấp chức năng dán nhãn sản phẩm chính, trong khi các tiêu chuẩn RFID tương ứng cho phép dịch mã RFID sang mã QR/mã vạch, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng truyền dữ liệu vị trí sang các bộ phận sau khi hoàn thành quy trình. Tính linh hoạt này trong việc sử dụng mã RFID giúp dễ dàng theo dõi một bộ phận trong quá trình sản xuất và có thể áp dụng cho nhiều loại hệ thống công nghiệp khác nhau.

Ngoài ra, mỗi trạm sản xuất được tích hợp vào nhà máy đều có nền tảng điều khiển bao gồm bộ điều khiển logic lập trình và phần cứng liên quan (mô-đun đầu vào/đầu ra, mô-đun giao tiếp và mô-đun giao diện người-máy). Bên cạnh đó, nền tảng điều khiển logic lập trình được sử dụng để giám sát và kiểm soát các hoạt động diễn ra tại trạm sản xuất đang xét, để giao tiếp với các đầu đọc RFID và truy cập phần mềm khách hàng cụ thể có khả năng truyền thông tin này đến hệ thống máy chủ tập trung sử dụng cơ sở dữ liệu để theo dõi chuỗi quy trình sản xuất, do đó đảm bảo truy xuất nguồn gốc dễ dàng của các thành phần được sản xuất và mở đường cho việc tích hợp Công nghiệp 4.0 vào hệ thống sản xuất.

3. Vật liệu và Phương pháp

3.1. Mô tả Môi trường làm việc

Công ty được chọn cho hoạt động thực nghiệm chuyên cung cấp Hệ thống Kỹ thuật và Công nghiệp, có hoạt động chính là thiết kế, sản xuất và thương mại hóa thiết bị và hệ thống kiểm tra và điều khiển công nghiệp, chủ yếu dành cho ngành công nghiệp dây điện nhưng cũng phục vụ cho ngành công nghiệp nói chung. Công ty có quy mô tầm trung, với tổng số 100 nhân viên, doanh thu khoảng 300 tỷ đồng. Nhà máy công nghiệp của công ty có diện tích khoảng 3.000 mét vuông.

Về các sản phẩm của công ty, họ cung cấp cho khách hàng không chỉ một loạt các thiết bị tiêu chuẩn mà thị trường có nhu cầu thường xuyên hơn, chẳng hạn như bàn kiểm tra và mô-đun điện khí, mà còn cung cấp một loạt thiết bị kiểm tra được phân loại và dán nhãn là sản phẩm đặc biệt. Loại thứ hai được đặc trưng bởi các yêu cầu ít thường xuyên hơn hoặc có thể là duy nhất và mức độ tùy chỉnh cao, bao gồm các sản phẩm như bàn kiểm tra điện áp cao (HV), mô-đun tầm nhìn để sử dụng trong xe điện, bàn kiểm tra cửa xe trượt, thiết bị kiểm tra chất lượng hộp nối cho pin xe điện,... Hình 5 minh họa một số sản phẩm chính của công ty.

Hình 5. Các sản phẩm chính của công ty.

Về quy trình sản xuất, công ty thực hiện theo các giai đoạn tuần tự sau:

Thương mại: Giai đoạn tương tác ban đầu với khách hàng, tiếp nhận yêu cầu và đặt hàng, đóng vai trò là điểm khởi đầu cho toàn bộ quy trình công việc tiếp theo.
Kỹ thuật công nghiệp: Mở hồ sơ công việc với các thông số kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật để phát triển và sản xuất sản phẩm.
Vẽ bản thiết kế: Thiết kế sản phẩm theo các tiêu chí đã được kỹ thuật xác định trước đó.
CAM: Tạo các chương trình cần thiết theo bản vẽ đã chuẩn bị.
Chuẩn bị: Thực hiện các thông tin cần thiết cho việc sản xuất sản phẩm.
Sản xuất các bộ phận và linh kiện: Sử dụng các quy trình cắt, gia công CNC, phay, gia công kim loại...
Lắp ráp: Lắp ráp tất cả các bộ phận gia công và linh kiện kho.
Điện khí hóa: Kết hợp cơ khí để vận hành điện và khí nén đúng cách, kiểm tra quá trình điện khí hóa của các mô-đun khí nén, cùng các thành phần máy khác.
Kiểm soát chất lượng và kiểm tra chức năng: Kiểm tra hoạt động của sản phẩm theo các yêu cầu đã đặt ra.
Vận chuyển: Đóng gói và giao sản phẩm đến tay khách hàng.

Công ty đã phát triển phần mềm quản lý riêng của mình, mang tên "SIGDIN," giúp khách hàng theo dõi quá trình sản xuất theo thời gian thực. Qua khu vực dành riêng cho hệ thống quản lý này, có thể truy cập nội dung như tải xuống tệp kỹ thuật, lịch sử đơn hàng, trạng thái các yêu cầu của khách hàng đang thực hiện, trong suốt quá trình sản xuất cho đến khi hoàn thành.

3.2. Vật liệu và Thiết Bị

Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ tài nguyên vật liệu được sử dụng trong công việc, bao gồm cả phần cứng và phần mềm.

3.2.1. Phần cứng

Máy tính cố định và di động: Công ty sử dụng máy tính cố định và di động, có khả năng truy cập đến tất cả các phần mềm cần thiết.
Máy đọc RFID Zebra FX7500: Đây là trung tâm của một hệ thống đọc RFID cố định mới với thiết kế có khả năng mở rộng, cho phép sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau tùy thuộc vào các mô-đun hoặc phụ kiện được kết nối với nó. Hình 6 thể hiện cấu trúc của đầu đọc RFID này.

Hình 6. Máy đọc RFID Zebra FX7500

Ăng-ten RFID và mô hình định hướng tín hiệu: Phụ lục A cũng có bản vẽ ăng-ten RFID và các mẫu định hướng của tín hiệu tần số radio trong quá trình truyền của ăng-ten này để cho thấy góc và vị trí nào trong khu vực được bao phủ bởi hệ thống đọc sẽ có khả năng xác định dữ liệu RFID hiệu quả nhất. Đáng chú ý là khả năng truy cập và sử dụng một số lượng lớn thẻ RFID thụ động (được tạo ra để được đọc bởi các thiết bị phù hợp cho quá trình đọc tần số radio) khi vận hành hệ thống phần cứng đọc RFID đang được phân tích.
Cổng đọc RFID: Để đánh giá hoạt động chính xác và khả năng của hệ thống truy xuất nguồn gốc mới đang được nghiên cứu, một cấu trúc cổng bằng thép đã được tạo ra nội bộ tại nhà máy bằng cách sử dụng các quy trình cắt, tạo hình kim loại và các quy trình khác (như một phần của sản xuất trong khu vực nhà máy). Cổng này được thiết kế để hỗ trợ đầu đọc RFID và ăng-ten RFID được ghép nối với nhau, đồng thời ăng-ten được ghép nối với một giá đỡ thích hợp. Đây sẽ là thành phần được gắn trực tiếp vào cổng, do đó giả định một hệ thống trong đó các sản phẩm và tài sản có thẻ RFID có thể đi qua dưới cấu trúc này. Quá trình đi qua này có thể được thực hiện bằng xe đẩy vận chuyển để đặt các sản phẩm này vào hộp, mô phỏng một thủ tục hậu cần đơn giản trong bối cảnh hoạt động công nghiệp. Hình 8 cho thấy cấu trúc hoàn chỉnh của hệ thống cổng đọc RFID.

Hình 8. Cấu trúc cổng đầu đọc RFID với đầu đọc và cụm ăng-ten.

Trong các bài kiểm tra mô phỏng hệ thống RFID, vị trí và hướng của đầu đọc và anten đã được thay đổi để đánh giá sự khác biệt có thể xảy ra trong khả năng đọc các thẻ RFID. Các trường hợp khác nhau đã được xem xét, bao gồm đầu đọc được đặt trên thanh ngang trên cùng, trên các thanh chéo ở phía trên của cấu trúc cổng, ở các bên dọc của cổng (được đặt ở trung tâm hơn, căn chỉnh với phía trên hoặc gần hơn với đế), và cũng xem xét các góc hướng khác nhau theo cùng hướng hoặc hướng ngược lại với phía của cổng nơi các tài sản sẽ được coi là đi qua trường đọc của hệ thống đầu tiên. Ngoài ra, bản vẽ 2D của cấu trúc cổng chính cho hệ thống RFID được thể hiện trong Hình 9.

Hình 9. Bản vẽ kỹ thuật cấu trúc giàn chính cho hệ thống ăng ten RFID.

Vì cần sử dụng hai miếng đệm để tạo khoảng cách cần thiết giữa cấu trúc của giá đỡ nói trên và ăng-ten RFID được kết nối (để đủ không gian giữa hai thành phần để đầu đọc RFID có mặt ở giữa chúng, được gắn vào ăng-ten, sử dụng đai ốc và bu lông để kết nối tất cả các thành phần này), người ta quyết định đưa cả bản vẽ 2D của các miếng đệm này trong Phụ lục A.

Tiếp tục với mô tả về phần cứng được sử dụng, có một bộ thẻ RFID, trong trường hợp này tương ứng với thẻ loại UHF-RFID. Các thẻ đang được đề cập hoạt động với sóng tần số radio trong dải tần số cực cao. Hình 10 minh họa cấu trúc của loại nhãn được đề cập, bao gồm hình ảnh của cuộn nhãn có sẵn để sử dụng trong quá trình nghiên cứu.

Các thẻ RFID được sử dụng được coi là có chất lượng cao hơn so với các loại thẻ khác trên thị trường và dự kiến tốc độ đọc và hiệu quả của giao tiếp RFID đạt được khi sử dụng chúng sẽ rất tích cực, đồng thời vẫn cho phép tỷ lệ chi phí hiệu quả. Tuy nhiên, model thẻ được sử dụng không phải là model tốt nhất hiện có. Một loại thẻ RFID khác có thể được thử nghiệm trong quá trình nghiên cứu tại công ty không chỉ đắt hơn đáng kể về giá thành của mỗi thẻ mà còn có các đặc tính quan trọng không có trong loại UHF-RFID B-423 được nghiên cứu. Những đặc tính này hóa ra có lợi hơn về mặt nhất định (đặc biệt là được điều chỉnh để áp dụng trên kim loại và có thể đọc hiệu quả trên các bề mặt loại này, không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nhiễu điện từ).

Bên cạnh nội dung chính được khám phá và nghiên cứu trong công việc thực tế, người ta cho rằng (nếu hệ thống RFID được xác định là một tài sản) thì hệ thống truy xuất nguồn gốc có thể thỉnh thoảng sử dụng các thẻ đắt hơn này (số lượng thẻ mua cũng đã giảm, với công ty cam kết mua nhiều hơn loại thẻ chính) trong một số trường hợp cụ thể (tránh các tình huống xảy ra vấn đề trong hoạt động của hệ thống mới sử dụng công nghệ nhận dạng RFID).

Cũng cần lưu ý rằng một loại thẻ khác cũng đã được thử nghiệm từ sớm trong công việc thực tế, một mô hình mà so với các mô hình khác sẽ là không thuận lợi nhất và không phù hợp về các đặc điểm khác nhau (tốc độ, phạm vi, nhiễm từ), được mua bởi công ty với một số lượng nhỏ chỉ để kiểm tra và thực hiện các thí nghiệm nhằm hỗ trợ triển khai hệ thống cuối cùng.

Bộ sản phẩm của công ty (tài sản) được sử dụng cho các bài kiểm tra và thí nghiệm với hệ thống đọc RFID được thể hiện trong Hình 11. Thẻ được dán chủ yếu và độc quyền vào bề mặt của các tài sản được làm từ vật liệu không kim loại (đặt chúng vào bề mặt làm từ vật liệu nhựa PVC). Ngoài ra, thẻ RFID được dán vào túi nhựa nhỏ có sản phẩm bên trong trong trường hợp hai trong số các yếu tố kiểm tra. Ngoại trừ các trường hợp đã nói ở trên, một nhãn cuối cùng được áp dụng trực tiếp vào bề mặt kim loại (nhôm) của sản phẩm tương ứng, trong mẫu tất cả các tài sản được thử nghiệm, tương ứng với tổng cộng 15 mẫu.

Hình 11. Tài sản của công ty đã được sử dụng cho các cuộc kiểm tra RFID.

Nhằm xác định ảnh hưởng thực sự của bề mặt kim loại lên việc đọc RFID, một trong số 15 sản phẩm được nghiên cứu sau đó đã được dán nhãn một cách có chủ đích với một thẻ RFID dính vào bề mặt kim loại để xác định ảnh hưởng thực sự của yếu tố này. Thông qua các thí nghiệm được thực hiện trong giai đoạn cuối cùng nhằm đánh giá sự nhiễm từ có thể thêm vào của các bề mặt kim loại của sản phẩm (đặc biệt là những sản phẩm có thành phần kim loại dày, nhôm hoặc đồng) đối với việc đọc và xác định thẻ khác (trên các tài sản khác trong mẫu) sẽ được "che khuất" bởi kim loại (trong một số sản phẩm vẫn còn một số độ dày), chồng chéo lên nhau và ăng-ten.

Ngoài ra, những yếu tố và nguồn nhiễm từ khác có thể ảnh hưởng đến việc xác định và thu thập thông tin hiệu quả và chính xác (từ các mã EPC) trên các thẻ RFID thử nghiệm đã được xem xét như là giả định ban đầu cho các mô phỏng đọc tần số radio.

Cuối cùng, xét theo một góc nhìn ít liên quan hơn đến vấn đề đang nghiên cứu, các sản phẩm của công ty trong nghiên cứu được sử dụng cho các thử nghiệm chủ yếu là các mô-đun điện khí-khí nén. Đây vẫn là loại sản phẩm cốt lõi của công ty, với doanh số bán hàng cao nhất.

Loại tài sản còn lại trong túi nhựa tương ứng với những đồ vật không thể gắn thẻ RFID để nhận dạng trên bề mặt phi kim loại. Hai tài sản này tương ứng với các vật thể được làm bằng nhôm trên toàn bộ bề mặt của chúng. Người ta giả định rằng, đối với loại quy trình truy xuất nguồn gốc cần khám phá, thẻ RFID (như mã vạch in, cũng được gắn vào chính các vật phẩm) phải được đặt trực tiếp trên các vật thể hoặc sản phẩm mà chúng sẽ nhận dạng duy nhất và điều này là cách thích hợp để thực hiện. Tuy nhiên, việc dán các nhãn này theo cách đã nêu ở trên (trên túi) đã tạo ra một tính năng hóa ra lại hữu ích cho kết quả thử nghiệm có liên quan đến việc đánh giá cách đọc RFID hoạt động. Trên thực tế, nhiều sản phẩm đang chờ đợi (để được kiểm tra chất lượng và sau đó được nhân viên đóng gói xác định và sắp xếp vào các hộp hàng để gửi cho khách hàng) trong bộ phận đóng gói thực sự nằm trong túi, vì vậy cần kiểm tra xem hệ thống mới có luôn đọc được các nhãn trên túi nhựa một cách chính xác để xác định hai tài sản thử nghiệm này (bằng cách chạy mô phỏng đi qua trường đọc của hệ thống trong một số vòng đáng kể).

Tất cả 15 tài sản thử nghiệm đã được dán nhãn đầy đủ, trong một hình ảnh lớn hơn, được hiển thị trong Phụ lục A.

Hình 12 thể hiện các tài sản thử nghiệm khác nhau được đặt bên trong hộp các tông để đóng gói sản phẩm của công ty, với các kích cỡ khác nhau và một số tài sản được đặt bên trong tài sản khác theo cách cụ thể, xem xét giai đoạn chính của quy trình thử nghiệm đã được thực hiện.

Hình 12. Các tài sản có thẻ RFID để kiểm tra và sắp xếp chúng trong hộp.

Quy trình này được thiết kế để mô phỏng một tình huống phổ biến của việc tổ chức các mô-đun và các sản phẩm khác của công ty theo yêu cầu của khách hàng. Quy trình này được thực hiện trong khu vực đóng gói, với sự chú ý cẩn thận từ phía các nhân viên đóng gói để tránh nhiều lỗi nhất có thể trong việc đếm tài sản và trong việc nhóm các sản phẩm theo đơn đặt hàng và đóng gói vào hộp để gửi đi.

Hình 13 thể hiện một cái nhìn tổng quan của khu vực đóng gói của công ty nơi mà thử nghiệm được thực hiện, và dữ liệu cuối cùng thu thập sẽ được hiển thị trong kết quả. Hình này cũng cho thấy xe đẩy để vận chuyển các hộp sản phẩm sau này đã được sử dụng để mô phỏng các vòng đi qua lĩnh vực đọc của hệ thống cổng. Nó cũng bao gồm hình ảnh của tổng cộng 7 hộp được sử dụng cho các thử nghiệm (bằng cách phân phối sản phẩm giữa chúng, chồng lên nhau một số hộp nhỏ vào các hộp lớn).

Hình 13. Khu vực đóng gói và xe đẩy vận chuyển được sử dụng cho các cuộc thử nghiệm.

Về mặt phần cứng, một máy in thẻ RFID (Zebra ZT411 RFID on-metal 300dpi) được xem xét, đây là một phần quan trọng để xác định đúng mỗi thẻ theo mã được gán cho nó và mức thông tin mà nó phải truyền khi nó được đọc bởi hệ thống theo dõi đang được nghiên cứu. Loại máy in này đã có từ đầu của quá trình nghiên cứu. Hình 14 cho thấy máy in tem nhãn RFID công nghiệp này.

Hình 14. Máy in thẻ RFID được xem xét cho công ty.

3.2.2. Phần mềm

Đối với tất cả các phần mềm được áp dụng trong bối cảnh thử nghiệm hệ thống RFID đang nghiên cứu, mô tả ngắn gọn về từng thành phần này được đưa ra dưới đây. Để thực hiện điều này, một bộ công cụ đã được sử dụng để cấu hình, tạo và kiểm tra các chức năng khác nhau trong bối cảnh hệ thống RFID đang nghiên cứu. Điều đáng lưu ý là một phiên bản demo của phần mềm RFID (phiên bản 1.4.9.0), có thể truy cập mà không có bất kỳ hạn chế nào trên nền tảng ảo của công ty, đã được sử dụng để thực hiện các bài kiểm tra đọc và nếu muốn, có thể ghi đè lại thông tin trên các thẻ RFID, cùng với nhiều tính năng khác.

Hình 16 cho thấy giao diện người dùng web, thậm chí có thể truy cập từ phần mềm cấu hình đã đề cập ở trên, cũng dành riêng cho việc cấu hình và phát triển phần mềm và lập trình cho đầu đọc RFID hoạt động trong môi trường ứng dụng của nó.

Hình 16. Giao diện người dùng web để quản lý và định cấu hình đầu đọc RFID.

Tất cả phần mềm có sẵn trong quá trình nghiên cứu và hoạt động trong điều kiện phù hợp liên quan đến việc xác định chính xác tài sản công nghiệp bằng công nghệ RFID đều đủ và không thể thiếu cho việc hoàn thành các mục tiêu đề ra trong việc đánh giá nguyên mẫu mới.

Cùng với phương pháp được sử dụng trong phần mềm để xử lý dữ liệu đọc RFID, tập dữ liệu tương ứng "Mã số công việc (Work) + Vị trí trong công việc (PosO)" đã được gán cho mỗi thẻ RFID thử nghiệm (sau đó liên kết với sản phẩm tương ứng), ở cấp độ mã của nó (xem xét việc đọc thụ động mã đó, thông tin và dữ liệu sản xuất liên quan được dự định sẽ được xử lý sau đó thông qua máy chủ và cơ sở dữ liệu cần được tính đến).

Cuối cùng, Hình 17 cho thấy một ví dụ về chạy phần mềm RFID để xác định một số thẻ, sử dụng tùy chọn kiểm kê đơn giản để xác định dữ liệu RFID. Thật không may, không thể hình dung được mã thẻ RFID, dưới dạng nhận dạng duy nhất, ở định dạng mã có khả năng hiển thị rõ ràng số lượng và vị trí trên trang web được liên kết với từng mã. Đây là một nhược điểm để hiểu rõ hơn ý nghĩa của từng kết quả được tạo ra trong danh sách các thẻ đã chụp xuất hiện trên giao diện phần mềm. Định dạng mã có thể thực hiện được (phiên bản thử nghiệm của phần mềm) là thập lục phân. Như vậy, người ta cũng đã quyết định hiển thị một số mã số công việc và mã vị trí ở định dạng văn bản thông thường được liên kết với các nhãn này trong Hình 17 . Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng tình huống tiêu cực như vậy sẽ không xảy ra trong hệ thống truy xuất nguồn gốc đang được nghiên cứu ở trạng thái cuối cùng, với phần mềm nội bộ được phát triển có cấu trúc đầy đủ và nếu giá trị gia tăng của nó khi triển khai cho công ty được hiện thực hóa.

Hình 17. Hiệu suất của phần mềm RFID trong việc xác định nhiều thẻ.

3.3. Phương pháp nghiên cứu truy xuất nguồn gốc tài sản công nghiệp sử dụng RFID

Để nghiên cứu và đánh giá hệ thống RFID truy xuất nguồn gốc tài sản công nghiệp, một phương pháp luận đã được phát triển bao gồm việc thực hiện một loạt các nghiên cứu thực nghiệm về việc xác định tài sản hoặc sản phẩm trong môi trường công nghiệp bằng công nghệ truyền thông dữ liệu không dây. Phương pháp luận này liên quan đến tập hợp các phương pháp thực tế được sử dụng trong nghiên cứu.

Nghiên cứu này tập trung vào một phân đoạn cụ thể trong quy trình sản xuất của công ty, cụ thể là bộ phận đóng gói, có trạm làm việc chính được hiển thị trong Hình 18.

Hình 18. Trạm làm việc trong bộ phận đóng gói của công ty.

Các nghiên cứu này dựa trên việc tính thời gian truy xuất nguồn gốc đạt được với công nghệ mới này, về mặt lý thuyết, có thể mang lại nhiều lợi thế hơn so với loại công nghệ hiện đang hoạt động (công nghệ mã vạch) cho các quy trình truy xuất nguồn gốc được phân tích. Do đó, người ta hy vọng rằng thời gian nhận dạng tài sản sẽ được giảm xuống. Mục đích là tối ưu hóa thời gian chu kỳ và giảm "thời gian chết" trong sản xuất, để cải thiện quy trình làm việc cho giai đoạn của quy trình sản xuất tiếp theo giai đoạn được phân tích, trong trường hợp này, giai đoạn tiếp theo quy trình đóng gói cho các sản phẩm của công ty đã được phòng kiểm tra chất lượng phê duyệt và đáp ứng tất cả các yêu cầu thử nghiệm.

Ngoài ra, nó còn cung cấp hỗ trợ quan trọng trong các tình huống cần phát hiện và loại bỏ nhanh chóng một số tài sản đã được đưa vào bao bì sẵn sàng vận chuyển (điều này là để sửa lỗi trong việc phân bổ sản phẩm vào bao bì, có tính đến các đơn đặt hàng và công việc nội bộ, cùng các yếu tố khác, hoặc có thể để rút một sản phẩm nhất định để sử dụng trong một phân đoạn sản xuất khác vì những lý do cụ thể, ở cấp độ hoạt động nội bộ). Mục đích là sẽ cải thiện đáng kể thời gian thông qua việc áp dụng hệ thống truyền thông dữ liệu tiên tiến trong bối cảnh thực tế hiện tại của công ty được nghiên cứu, và điều này dựa trên nội dung được nêu bật trong bài đánh giá tài liệu.

Sau đó, cần xác định và liệt kê các nhu cầu cơ bản cho vấn đề đang nghiên cứu. Giai đoạn này là điểm khởi đầu cho toàn bộ các phương pháp sẽ được sử dụng trong công tác nghiên cứu và phát triển để đạt được kết quả mong muốn. Đổi lại, một hệ thống RFID nguyên mẫu sẽ được trình diễn trong bộ phận đóng gói của công ty, cùng với đề xuất triển khai một cổng tích hợp công nghệ RFID này, để truy xuất nguồn gốc và tối ưu hóa quy trình đang được xem xét. Cần lưu ý rằng điều này sẽ được áp dụng cho từng sản phẩm của công ty (chủ yếu là các mô-đun điện khí-khí nén), với thẻ RFID được dán trực tiếp vào các sản phẩm này (và không phải vào bao bì hoặc hộp). Cần lưu ý rằng giai đoạn sản xuất được tập trung vào trong phạm vi của đề xuất triển khai đang nghiên cứu diễn ra trước giai đoạn vận chuyển (xảy ra sau đó), do đó tích hợp mục đích áp dụng công cụ Industry 4.0 để cải thiện quy trình truy xuất nguồn gốc tài sản của công ty, điều này cực kỳ quan trọng và có tiềm năng cao để tối ưu hóa công nghệ trong bối cảnh này.

Điểm này trong mô tả và phân tích việc triển khai (xem xét tất cả tài liệu có sẵn và các phương pháp được áp dụng) sẽ tiếp theo là các bài kiểm tra thí điểm đầu tiên được thực hiện. Chúng nhằm mục đích điều chỉnh toàn bộ phương thức hoạt động của hệ thống đang nghiên cứu, kiểm tra xem tất cả các nhu cầu đang được đáp ứng và nếu có thể, đạt được tất cả các mục tiêu đề ra, cũng như phân tích xem liệu tất cả thông tin có được theo dõi đúng cách hay không (điểm then chốt để hệ thống hoạt động tốt), và so sánh tình huống trước đó với tình huống tương lai sẽ được thiết kế; tất cả điều này được mô tả trong các phần sau.

4. Kết quả

Báo cáo này trình bày các kết quả thu được trong quá trình mô phỏng thử nghiệm nhận dạng tần số vô tuyến được thực hiện cho hệ thống đọc RFID cố định nguyên mẫu, cũng như hiệu suất và giá trị gia tăng của hệ thống.

Tiếp theo từ chủ đề trước, vì những lý do hiển nhiên, là quyết định triển khai toàn bộ phương pháp luận và hoạt động của các thí nghiệm kiểm tra và đăng ký (mô phỏng) song song sử dụng cả hai quy trình. Nói cách khác, sử dụng phương thức hiện tại, thông qua công nghệ mã vạch, sau đó sử dụng hệ thống đọc tài sản hoặc sản phẩm mới dựa trên cấu trúc cổng RFID tương ứng được thiết kế để cho phép vận chuyển xe đẩy với các hộp chứa các mặt hàng có dán nhãn để nhận dạng và theo dõi mục đích, trong trường hợp này, tại bộ phận đóng gói của công ty.

Vì vậy, xem xét hệ thống mã vạch và mẫu thử nghiệm với 14 tài sản (và không phải tổng số 15 như được giả sử, đó là lý do tại sao nó có thể được hiểu trong phần sau), thời gian dành cho việc đọc và nhận dạng tổng số tài sản này đã được tính thời gian. Nhãn mã vạch đã được thêm vào cho mục đích này trước các thử nghiệm chính trên hệ thống RFID nguyên mẫu. Bằng cách tính thời gian này trong tổng số 20 lần lặp lại, thời gian trung bình để đọc mã vạch của tổng số tài sản được ước tính là khoảng 45,2 giây, với độ lệch chuẩn là 4,866 giây. Con số này không tính đến việc cần phải nhập thủ công bất kỳ mã tài sản nào trong mẫu (điều này sẽ dẫn đến việc mất nhiều thời gian hơn).

Kết quả của các bài kiểm tra đọc được thực hiện bằng hệ thống RFID nguyên mẫu, xem xét mẫu thử nghiệm gồm tổng cộng 15 tài sản có thẻ RFID (để nhận dạng duy nhất) được hiển thị dưới dạng một số biểu đồ thanh trong Hình 20. Thời gian đã được làm tròn xuống hàng phần mười giây, giúp đơn giản hóa đáng kể việc phân tích dữ liệu thu được.

Hình 20. Kết quả thử nghiệm đọc tài sản sử dụng nguyên mẫu hệ thống RFID. Thời gian đọc (tính bằng giây) trong 20 vòng đọc của bộ 15 tài sản có gắn thẻ RFID để kiểm tra hệ thống RFID (cho từng vị trí của thiết bị đọc trên cổng).

Hệ thống truy xuất nguồn gốc đã được áp dụng để đọc mẫu thử nghiệm và 14 tài sản cần thiết để phát hiện (không tiếp xúc trực tiếp với kim loại) trong bộ phận đóng gói của công ty. Hình 21 cho thấy sự so sánh về thời gian đọc của Hệ thống RFID và hệ thống mã vạch.

Hình 21. Kết quả thử nghiệm đọc tài sản thử nghiệm sử dụng nguyên mẫu hệ thống RFID. So sánh thời gian đọc bằng hệ thống RFID và hệ thống mã vạch.

Tiếp theo là chỉ dẫn về dữ liệu thu được có ý nghĩa trong bối cảnh của nghiên cứu này, xem xét các kết quả được trình bày ở trên, và tham chiếu đến dữ liệu trong bảng dữ liệu chính thu được từ các thử nghiệm (điều này lại được tổ chức vào các biểu đồ trong Hình 20 và Hình 21), xác nhận rằng:

Một số lần phát hiện thất bại, có nghĩa là không đọc (xác định) tất cả các thẻ mẫu được chèn vào bề mặt không kim loại của sản phẩm tương ứng mà chúng xác định (tức là, phát hiện ít nhất 14 trên tổng số 15 thẻ RFID) trong tất cả 20 lượt thử nghiệm của bộ thử nghiệm di chuyển qua trường hoạt động của hệ thống; điều này xảy ra trong các trường hợp của vị trí đọc RFID ở hai bên của cấu trúc cổng và với đầu đọc không được căn chỉnh theo chiều dọc với tâm của cấu trúc cổng (những vị trí đọc này tương ứng với hai vị trí cuối cùng trong bảng đề cập đến), để những sự cố phát hiện này xảy ra trong ít nhất bốn lượt di qua xen kẽ với các lượt không thất bại (trong ngữ cảnh này của việc đọc rõ ràng của tất cả các thẻ không được chấp nhận cho sự thất bại trong việc xác định do sự can thiệp trực tiếp của yếu tố mà chúng được dính vào và không phải kim loại hoặc vật liệu khác);
Thời gian đọc tối đa và tối thiểu thu được, với các giá trị này thực sự thể hiện các vòng kiểm tra trong đó điều kiện đọc 14 tài sản cần được phát hiện đã được đáp ứng, lần lượt là khoảng 4,9 và 0,7 giây.

Mặc dù không thể đọc và xác định tất cả 15 tài sản trong bộ tài sản trong bất kỳ vòng lặp nào của việc cho bộ tài sản đi qua hệ thống đọc RFID (tương ứng, bên trong các hộp và trên xe vận chuyển), điều này không ảnh hưởng đến việc rút ra kết luận rõ ràng về những lợi ích thực tế khả thi và hoàn toàn có thể áp dụng của hệ thống RFID nguyên mẫu (bao gồm cả đầu đọc RFID và ăng-ten cũng như loại thẻ được tích hợp) trong quá trình mô phỏng các hoạt động theo dõi được thực hiện trong phần hoạt động liên quan đã được thực hiện. Nói cách khác, tài sản không được xác định bất kỳ lúc nào, luôn là tài sản giống nhau (và thẻ RFID và mã của nó giống nhau) trong suốt tất cả các lần lặp lại thử nghiệm, hoạt động như một yếu tố khác biệt so với tất cả các yếu tố khác trong mẫu và việc không phát hiện ra nó được cấu thành như một kịch bản được xác định trước, với hiện tượng nhiễu điện từ và ý định xác định ảnh hưởng thực sự của nó lên quá trình theo dõi đang được nghiên cứu.

Chuyển sang bảng nội dung (và các biểu đồ cột dựa trên dữ liệu) của kết quả thu được với việc áp dụng hệ thống mới, có thể thấy rằng quy trình thử nghiệm được thực hiện đã tính đến tổng cộng 20 vòng lặp cho xe đẩy với các hộp thử nghiệm (và các sản phẩm có thẻ RFID bên trong) cho mỗi vị trí cố định và góc nghiêng tương ứng của đầu đọc RFID và ăng-ten trên cổng, được xem xét chủ yếu để so sánh các phương án định hướng hệ thống đọc khác nhau liên quan đến hiệu quả và tốc độ đọc của nó.

Cũng cần lưu ý, liên quan đến các tùy chọn vị trí và độ nghiêng của đầu đọc RFID, rằng cấu hình được coi là cuối cùng trong bảng tương ứng với vị trí dọc rất gần với đế (mặt đất) trong một trong các mặt bên của cổng, được đặt ở góc 10° hướng xuống (một hướng mà trước khi hiểu rõ lý do sử dụng nó, có vẻ không cần thiết) một cách có chủ ý.

Mục đích của nghiên cứu này là điều tra chi tiết hơn phạm vi đọc RFID của hệ thống, ngay cả ở các vị trí trên cổng nơi các tài sản có thẻ không đi ngang qua trực tiếp trước toàn bộ khu vực được bao phủ bởi cấu trúc ăng-ten RFID (trong trường hợp này, khu vực được bao phủ bởi kích thước của ăng-ten dọc theo một mặt phẳng ngang).

Một số, hoặc phần lớn, các tài sản cần được xác định vẫn có thể đi qua một chút về phía bên ngoài khu vực này, nhưng vẫn nằm bên trong cổng (và với phạm vi phát hiện của hệ thống đang nghiên cứu vượt quá mong đợi hoặc ngược lại, không thể thực hiện chức năng xác định tự động tất cả các sản phẩm lưu thông bên trong cổng).

Ngoài ra, theo kết quả, hệ thống RFID đang nghiên cứu đã có thể xác định 14 tài sản từ mẫu thử nghiệm trong tất cả các lần lặp lại thử nghiệm được thực hiện cho các hướng của bộ “đầu đọc RFID + ăng-ten RFID”: nằm ngang và ở phía trên của cổng (ba biến thể), chéo 45° trên bất kỳ mặt nào ở trên và cũng nằm nghiêng và khi căn chỉnh với tâm của cổng, không tính đến độ nghiêng lên hoặc xuống (đối với năm cấu hình đầu tiên của hệ thống theo dõi được xem xét trong bảng này).

Xét rằng thời gian đọc các tài sản thử nghiệm thông qua hệ thống mã vạch (t₀) là khoảng 45,2 giây trước khi thực hiện thí nghiệm chính thực tế được trình bày chi tiết bên dưới.

Thời gian đọc trung bình đã được thu được cho ba vị trí của đầu đọc RFID và ăng-ten được đặt theo chiều ngang và trên đỉnh của cổng. Trong số đó, thời gian để theo dõi và xác định tất cả các thẻ RFID đáng ra phải được đọc hiệu quả (ngoại trừ thẻ được dán vào bề mặt kim loại, vì những lý do chính đáng, do ảnh hưởng của nhiễu điện từ đối với loại thẻ này được sử dụng trong các bài kiểm tra) là thấp nhất, so với các phương án khác (trong hai phương án sau, không thể đọc tất cả các thẻ trong tất cả các vòng thực hiện), với các giá trị của t₁ = 1,06; t₂ = 1,59 và t₃ = 2,10 cho giá trị trung bình của dữ liệu đọc cho vị trí nằm ngang và nghiêng về phía bên của quỹ đạo bắt đầu của xe đẩy dưới cổng và trường phát hiện của ăng-ten, nằm ngang mà không có độ nghiêng và nằm ngang với góc nghiêng theo hướng ngược lại với điểm bắt đầu của đoạn đường xe đẩy đi qua, lần lượt, thu được thông qua một số tính toán đã thực hiện.

Đổi lại, thời gian đọc trung bình của mẫu tài sản bằng hệ thống RFID (t_F) được lấy làm giá trị trung bình của ba giá trị được xem xét ở trên (với k = 3), sử dụng Phương trình (1):

Thời gian đọc RFID (t_F) = (t₁ + t₂ + t₃) / k = (1,06 + 1,59 + 2,10) / 3 = 1,58 giây (1).

Và cuối cùng, hóa ra việc cải thiện thời gian theo dõi tài sản bằng thẻ RFID được đưa ra bởi Phương trình (2):

Tối ưu hóa thời gian đọc (14 tài sản) = t₀ - t_F = 45,2 - 1,58 = 43,62 giây (2).

Các công thức được sử dụng trong đoạn trích này là:

(1): Công thức tính trung bình thời gian đọc của hệ thống RFID.
(2): Công thức tính thời gian được tối ưu hóa nhờ sử dụng hệ thống RFID so với hệ thống mã vạch.

Trong bối cảnh này, các bề mặt kim loại phản xạ sóng phát ra từ đầu đọc RFID và gây ra nhiễu mà thẻ RFID thông thường không thể chịu được. Để khắc phục chướng ngại vật này, có thể sử dụng thẻ RFID đặc biệt có thêm một lớp vật liệu ngăn cách ăng-ten RFID với vật thể kim loại mà thẻ được dán lên, đây là loại thẻ có thể giải quyết tình trạng sản phẩm có bề mặt chỉ bằng kim loại trong kịch bản triển khai hệ thống trong tương lai.

Hình 22 minh họa các kết quả khác nhau và các thông số liên quan trong bối cảnh quy trình RFID, theo nguyên mẫu đang được nghiên cứu. Những kết quả này được tạo ra bằng cách sử dụng phần mềm RFID và được hiển thị trên giao diện của máy tính công ty. Tổng cộng 56 vòng mô phỏng đã được thực hiện, trong đó bộ tài sản đi qua vùng đọc ăng-ten trên cổng. Lưu ý rằng điều này đại diện cho một trong tổng số 140 vòng thử nghiệm được thực hiện, xem xét bảy vị trí kết nối khác nhau của hệ thống đọc trên cổng.

Hình 22. Kết quả được tạo ra trong phần mềm RFID theo quy trình kiểm tra được thực hiện.

Dữ liệu quan trọng đã được hiển thị trên ba tab khác nhau - cửa sổ với danh sách thẻ được phát hiện (chế độ xem danh sách thẻ), biểu đồ hiệu suất (biểu đồ hiệu suất) và chế độ xem đơn giản của các thẻ đã được đọc (chế độ xem thẻ) - trong phạm vi của tùy chọn chức năng của phần mềm RFID tương ứng với kiểm kê thử nghiệm nâng cao. Tùy chọn này của chương trình đọc RFID cung cấp nhiều cài đặt đầu vào nhất có thể để cấu hình thiết bị với các hướng dẫn phù hợp nhất và các tính năng phát hiện thẻ RFID tốt nhất (khi đi qua khu vực đọc của hệ thống).

5. Tổng kết

Bắt đầu từ kịch bản ban đầu của việc nhận diện sản phẩm trong bộ thử nghiệm bằng cách sử dụng quét mã vạch thông qua hệ thống RFID mới, chúng ta đã đạt được một tối ưu hóa đáng kể (giảm) thời gian đọc tài sản, ngay cả trên quy mô hàng chục giây (khoảng 43,62 giây trong trường hợp này), chỉ tính đến lô nhỏ sản phẩm được sử dụng cho quy trình. Điều này là do bằng cách suy luận từ kết quả tối ưu hóa quá trình theo dõi đạt được cho bộ 14 tài sản với thẻ RFID (ngoại trừ tài sản thứ 15, không được đọc vì lý do đã quy định trước) đến một kịch bản giả định về việc sản xuất và đóng gói sản phẩm theo đơn đặt hàng để gửi đi với một lượng lớn đáng kể mỗi ngày làm việc và với hệ thống theo dõi hoàn toàn được thực hiện bởi nguyên mẫu RFID trên một cấu trúc cổng, thời gian tối ưu hóa theo dõi và nhận diện qua nhiều tháng của sản xuất có thể trở nên tích cực.

Trong quá trình phân tích và đánh giá hệ thống đọc RFID nguyên mẫu đang nghiên cứu, vốn là mục đích chính, và mục tiêu chứng minh rằng đây là đề xuất triển khai đúng đắn và có khả năng tăng lợi nhuận cho công ty (trong bối cảnh hoạt động trên hệ thống truy xuất nguồn gốc nội bộ) trong trung và dài hạn, có thể thấy rằng nó thực sự tạo ra giá trị gia tăng cho công ty và có tương lai hứa hẹn trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí sản xuất không tạo giá trị gia tăng cho khách hàng.

Ngoài ra, giao diện phần mềm xử lý dữ liệu RFID được áp dụng, như có thể thấy, là một công cụ quan trọng để tạo ra một loạt thông tin rất hữu ích cho việc phân tích và theo dõi hiệu suất của hệ thống theo dõi đang được nghiên cứu.

Khi giai đoạn triển khai đã hoàn thành và dự án lý tưởng được triển khai mà không gặp sự cố, sẽ đến lúc công bố phương pháp hoạt động mới với những người làm việc tại dây chuyền sản xuất của công ty, cụ thể là ở phần đóng gói, mặc dù cũng xem xét bộ phận kiểm soát chất lượng, sự tham gia của họ trong việc duy trì hệ thống RFID mới sẽ rất quan trọng. Giai đoạn này bao gồm việc tăng cường nhận thức của những công nhân tại cơ sở sản xuất về những lợi ích mà sự thay đổi sẽ mang lại cho công ty, cũng như sự quan trọng của dự án, để họ không chống lại sự thay đổi.

Tuy nhiên, bất kỳ khi nào cần thiết, nhân viên sẽ cần một đội ngũ hỗ trợ để giải quyết mọi vấn đề có thể phát sinh, để không có gián đoạn trong công việc hoặc hiện tượng bất thường trong hồ sơ thông tin. Điều này được giả định rằng, trong giai đoạn ban đầu, loại sự kiện này sẽ có tỷ lệ lỗi cao hơn, vì sự cố trong quá trình sử dụng thiết bị mới là điều khả năng xảy ra nhiều hơn. Tuy nhiên, tình huống này sẽ không đe dọa tính khả thi của hệ thống tự động nhận diện và thu thập dữ liệu mới, điều này sẽ là quan trọng cho tương lai công nghệ của công ty và giúp nó theo đuổi lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

Trong tương lai, hệ thống theo dõi mới sẽ được cài đặt hoàn toàn. Giai đoạn này sẽ bao gồm đảm bảo toàn bộ hệ thống phần mềm hoạt động và mua các thành phần phần cứng còn lại cần thiết cho chức năng đầy đủ của hệ thống. Mục tiêu là cung cấp cho mỗi người điều hành trong phần đóng gói, cũng như ở các giai đoạn sản xuất khác, bao gồm bộ phận kiểm soát chất lượng quan trọng, một hệ thống đọc RFID riêng của họ. Trong trường hợp nghiên cứu cụ thể này, hệ thống gantry tài sản với các thẻ RFID UHF được gắn dưới khu vực đọc anten sẽ được sử dụng. Hệ thống này sẽ thúc đẩy truyền thông thông tin quan trọng về tình trạng của đơn đặt hàng sản xuất và cấp quyền truy cập vào dữ liệu liên quan trong giao diện phần mềm và cơ sở dữ liệu có cấu trúc. Quyền truy cập này sẽ có sẵn từ bất kỳ thiết bị hoặc phần cứng nào nằm trong môi trường công nghiệp.

(Nguồn: MDPI.com)

>>> Xem thêm:

HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT BỘ MÃ HÓA RFID TRÊN PHẦN MỀM BARTENDER

HƯỚNG DẪN TỪ A ĐẾN Z VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ KHO HÀNG CHO DOANH NGHIỆP

4 LƯU Ý QUAN TRỌNG KHI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID ĐỂ THEO DÕI HÀNG HÓA BÁN LẺ

LƯU Ý CHO DOANH NGHIỆP KHI LỰA CHỌN THẺ RFID GẮN TRÊN KIM LOẠI (RFID ON METAL TAG)

KHI NÀO DOANH NGHIỆP NÊN ĐẦU TƯ MUA MÁY IN RFID?

GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ PHÂN PHỐI HÀNG TỒN KHO BẰNG RFID

TÂN HƯNG HÀ CUNG CẤP GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ RFID CHO QUẢN LÝ TỒN KHO VÀ TÀI SẢN