RFID trong sản xuất: Ứng dụng thực tế ở 4 ngành

RFID trong sản xuất đang được ứng dụng theo nhiều cách, tùy vào sản phẩm và quy trình của từng nhà máy. Xưởng may cần đối soát mẫu mã, kích cỡ khi đóng thùng; nhà máy điện tử theo dõi khay bán thành phẩm giữa các trạm; ngành cơ khí quản lý chi tiết và dụng cụ luân chuyển; còn cơ sở chế biến thực phẩm cần ghi nhận đường đi của nguyên liệu theo lô. Vậy RFID được gắn vào đâu, đọc tại điểm nào và hỗ trợ người quản lý ra quyết định ra sao? Bài viết của Zebra Store sẽ đi vào bốn ngành cụ thể để bạn hình dung cách triển khai phù hợp với dây chuyền của mình.

Những vấn đề thường gặp trong ngành sản xuất

• Khó biết bán thành phẩm đang ở công đoạn nào: Khi việc cập nhật WIP phụ thuộc vào ghi chép hoặc quét mã vạch từng lần, một khay hàng có thể đã rời trạm nhưng trạng thái lệnh sản xuất trên phần mềm vẫn chưa đổi. Quản lý phải hỏi từng tổ để tìm lô đang chờ xử lý và xác định điểm nghẽn trên dây chuyền.
• Số liệu vật tư giữa kho và xưởng không khớp: Vật tư được cấp phát, chuyển khu hoặc trả lại nhưng giao dịch chưa kịp ghi nhận có thể khiến tồn kho trên WMS hoặc ERP khác với số lượng thực tế. Bộ phận kế hoạch vì thế khó biết lệnh nào đã đủ vật tư để tiếp tục sản xuất.
• Dễ nhầm lô hoặc chuyển sai công đoạn: Trong nhà máy xử lý nhiều mã hàng cùng lúc, khay chứa và bán thành phẩm có thể trông giống nhau. Nếu thiếu bước đối soát tại điểm bàn giao, vật tư có nguy cơ được đưa tới sai trạm, còn hàng chờ QC bị chuyển sang đóng gói trước khi hoàn tất kiểm tra.
• Truy xuất lịch sử sản xuất mất thời gian: Khi phát hiện một lô thành phẩm có vấn đề, nhân sự phải ghép dữ liệu từ phiếu giấy, bảng tính và các hệ thống khác nhau để xác định vật tư đã dùng, công đoạn đã đi qua và kết quả QC. Hồ sơ thiếu thời điểm hoặc vị trí bàn giao làm phạm vi kiểm tra khó thu hẹp.
• Khó tìm khuôn, jig và khay luân chuyển: Những tài sản dùng chung thường di chuyển giữa kho dụng cụ và các chuyền. Nếu lần bàn giao gần nhất không được cập nhật, nhân viên mất thời gian tìm kiếm, trong khi chuyền tiếp theo phải chờ thiết bị.
• Đối soát thành phẩm chậm khi sản lượng tăng: Ở khâu đóng gói và nhập kho, việc kiểm từng nhãn đòi hỏi thao tác liên tục. Khi nhiều thùng hoặc khay đi qua cùng lúc, nguy cơ bỏ sót lượt kiểm hoặc ghi nhận nhầm lệnh tăng lên. Đây là điểm nhà máy có thể đánh giá RFID trong sản xuất thông qua một pilot tại khu vực bàn giao rõ ràng, thay vì giả định toàn bộ dây chuyền đều cần gắn thẻ.

Tại sao nên ứng dụng công nghệ RFID trong sản xuất

RFID đáng cân nhắc khi nhà máy phải theo dõi nhiều lô vật tư, bán thành phẩm và thành phẩm qua các điểm bàn giao. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào việc ghi chép hoặc quét từng mã, hệ thống có thể nhận diện thẻ tại những vị trí đã bố trí đầu đọc. Giá trị thực tế nằm ở việc liên kết lượt đọc với lệnh sản xuất và quy trình quản lý, từ đó giúp các bộ phận nhìn thấy cùng một trạng thái dữ liệu.

Theo dõi WIP và phát hiện công đoạn bị chậm

Khi một khay bán thành phẩm đi qua điểm đọc, hệ thống ghi nhận mã định danh EPC, thời điểm và vị trí. Nếu mã này đã được liên kết với lệnh sản xuất trong MES, quản lý có thể kiểm tra lô đang ở công đoạn nào, lô nào chờ bàn giao lâu hơn dự kiến và nơi nào đang tích tụ WIP. Chẳng hạn, ở xưởng may, việc tìm một bó hàng đang chờ hoàn thiện sẽ bớt phụ thuộc vào việc gọi hỏi từng tổ. Tuy nhiên, lượt đọc chỉ xác nhận thẻ xuất hiện tại điểm kiểm soát; trạng thái “hoàn tất công đoạn” vẫn cần được xác định theo quy tắc của nhà máy.

Giảm thao tác kiểm đếm và đối soát vật tư

Tại khu cấp phát nguyên vật liệu hoặc cửa chuyển khu, nhân viên có thể phải xử lý nhiều khay và thùng trong một ca. Ứng dụng RFID trong quản lý sản xuất giúp thu thập mã của các đối tượng đã gắn thẻ mà không phải đưa từng nhãn vào tầm nhìn của máy quét mã vạch. Phần mềm đối chiếu các mã đọc được với lô vật tư và lệnh cần cấp phát, rồi hiển thị trường hợp thiếu, thừa hoặc không thuộc lệnh. Lợi ích này phụ thuộc vào vùng đọc được thiết kế đúng, thẻ phù hợp với vật liệu gắn và dữ liệu đầu vào chính xác; các lượt đọc trùng hoặc nhầm vùng phải được lọc trước khi cập nhật tồn kho.

Truy xuất lô sản xuất và hỗ trợ kiểm soát chất lượng

Khi có khiếu nại hoặc phát hiện hàng lỗi, nhà máy cần biết thành phẩm liên quan đến lô nguyên liệu nào, đã đi qua những công đoạn nào và có kết quả QC ra sao. Nếu hệ thống RFID được tích hợp với MES, ERP hoặc phần mềm truy xuất, mã EPC có thể dẫn tới hồ sơ lô và các lần bàn giao đã ghi nhận. Nhờ đó, bộ phận chất lượng có cơ sở khoanh vùng hàng cần kiểm tra. RFID không tự phát hiện lỗi kỹ thuật hoặc tự tạo kết quả QC; người vận hành và hệ thống kiểm tra vẫn phải ghi nhận, xác nhận dữ liệu ở từng bước.

Kiểm soát khay, khuôn và thành phẩm khi luân chuyển

Khay chứa, khuôn và đồ gá thường được dùng lại ở nhiều chuyền, nên dễ mất thời gian tìm kiếm khi lần bàn giao gần nhất chưa được cập nhật. Gắn thẻ RFID cho các tài sản này giúp nhân viên tra cứu khu vực ghi nhận gần nhất và đối soát khi chúng được trả về kho dụng cụ. Tương tự, tại điểm đóng gói hoặc nhập kho thành phẩm, hệ thống có thể so các kiện đi qua với lệnh sản xuất trước khi bàn giao. Nhà máy nên bắt đầu ở một điểm luân chuyển có vấn đề rõ ràng, đo thời gian tìm kiếm hoặc đối soát trước và sau thử nghiệm để đánh giá lợi ích thực tế.

Hệ thống RFID trong sản xuất gồm có

Ở một dây chuyền theo dõi nguyên vật liệu, bán thành phẩm (WIP) hoặc thành phẩm, bốn nhóm phần cứng thường được xem xét là thẻ RFID, đầu đọc, ăng-ten đầu đọc và thiết bị in mã hóa tem. Cấu hình thực tế phụ thuộc vào đối tượng cần theo dõi và vị trí cần ghi nhận. Dữ liệu từ phần cứng còn phải được xử lý, liên kết với lệnh sản xuất trên MES, ERP hoặc WMS thì mới phục vụ quản lý.

Thẻ RFID

Thẻ RFID gắn mã định danh với sản phẩm, lô hàng, phiếu lệnh hoặc khay chứa. Trong bài toán theo dõi WIP, nhà máy thường cân nhắc thẻ UHF thụ động vì thẻ không cần pin và có thể được nhận diện tại điểm đọc đã bố trí. Thẻ có nhiều dạng: tem mỏng dán thùng carton, nhãn gắn trên khay nhựa hoặc thẻ cứng dùng lại cho khuôn và đồ gá. Mã EPC trên thẻ cần được liên kết đúng với hồ sơ đối tượng trong phần mềm; bản thân thẻ không tự chứa toàn bộ lịch sử sản xuất.

Điều kiện sử dụng quyết định loại thẻ phù hợp. Tem thông thường dán trực tiếp lên vỏ máy hoặc khuôn kim loại có thể đọc chập chờn, nên cần thử thẻ RFID kháng kim loại được thiết kế cho bề mặt này. Với nơi có nhiệt độ cao, hóa chất vệ sinh, nước hoặc ma sát mạnh, hãy kiểm tra thông số chịu môi trường của thẻ cứng, lớp vỏ và phương pháp cố định. Mẫu thử phải được gắn lên vật thật rồi đọc ở vị trí vận hành thực tế; chỉ thử thẻ khi cầm rời trên tay sẽ không phản ánh đầy đủ hiệu suất trên dây chuyền.

Đầu đọc RFID

Đầu đọc RFID phát tín hiệu vô tuyến để giao tiếp với thẻ và chuyển mã nhận được về phần mềm. Đầu đọc cố định phù hợp tại cửa kho vật tư, trạm chuyển công đoạn hoặc điểm nhập kho thành phẩm, nơi khay và kiện hàng đi qua theo một luồng xác định. Đầu đọc cầm tay giúp nhân viên kiểm kê, tìm một khay WIP hoặc kiểm tra trường hợp hệ thống chưa ghi nhận lượt bàn giao. Nhiều nhà máy kết hợp hai loại để vừa thu thập dữ liệu thường xuyên vừa xử lý ngoại lệ.

Khi chọn thiết bị, cần đối chiếu loại thẻ, tốc độ hàng đi qua, số lượng thẻ xuất hiện cùng lúc, kết nối mạng và điều kiện bụi, nước tại nơi lắp. Một lượt đọc cho biết thẻ đã được nhận diện tại vùng kiểm soát; nó không tự chứng minh sản phẩm đã hoàn tất gia công hay đạt QC. Trạng thái đó phải do quy tắc trên MES hoặc người phụ trách xác nhận.

Ăng-ten đầu đọc

Ăng-ten đầu đọc tạo và thu tín hiệu tại vùng mà nhà máy muốn nhận diện thẻ. Đây là bộ phận khác với ăng-ten nằm bên trong thẻ RFID. Một số đầu đọc có ăng-ten tích hợp; đầu đọc cố định cũng có thể nối với các ăng-ten lắp rời ở hai bên cổng, phía trên băng chuyền hoặc sát trạm bàn giao.

Vị trí và hướng lắp ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả. Nếu vùng đọc quá hẹp, hệ thống có thể bỏ sót tem bị che khuất; nếu vùng đọc tràn sang khu bên cạnh, phần mềm có thể nhận cả thẻ chưa thực sự qua trạm. Vì vậy, cần thử nhiều hướng đặt khay và tốc độ di chuyển, sau đó điều chỉnh vị trí ăng-ten, công suất và quy tắc lọc dữ liệu. Không nên lấy khoảng cách đọc ghi trên thông số thiết bị làm cam kết cho mọi vị trí trong xưởng.

Máy in và mã hóa tem RFID

Khi nhà máy cần tạo nhãn theo từng lệnh hoặc từng lô, máy in RFID có thể vừa in thông tin dễ nhìn như tên hàng, mã lô, mã vạch, vừa ghi EPC vào chip của tem. Quy trình cấp mã phải tránh trùng EPC và kiểm tra lại thẻ sau khi mã hóa. Nhãn in rõ chữ nhưng chip ghi sai hoặc không đọc được vẫn cần được loại ra trước khi gắn lên hàng.

Máy in RFID không phải thiết bị bắt buộc trong mọi cấu hình. Nếu doanh nghiệp nhận tem đã mã hóa sẵn, có cơ chế kiểm tra và ánh xạ chính xác mã thẻ với dữ liệu sản xuất, có thể chưa cần in tại nhà máy. Ngược lại, nơi thường xuyên phát sinh mã hàng, lệnh mới hoặc cần thay tem ngay trong ca sẽ có lý do rõ hơn để bố trí máy in mã hóa tại chỗ.

Tổng hợp các ứng dụng nổi bật của công nghệ RFID trong ngành sản xuất

Ngành sản xuất bao gồm nhiều quy trình khác nhau, từ may mặc, lắp ráp điện tử đến gia công cơ khí và chế biến thực phẩm. Vì vậy, ứng dụng RFID trong sản xuất cần bắt đầu từ một câu hỏi cụ thể: nhà máy muốn nhận diện và theo dõi đối tượng nào khi đối tượng đó di chuyển qua các công đoạn? Tùy từng ngành, thẻ RFID có thể được gắn lên sản phẩm, khay chứa, phiếu công việc hoặc dụng cụ sản xuất.

Ứng dụng RFID trong ngành may mặc

Trong xưởng may, doanh nghiệp có thể gắn thẻ RFID cho từng sản phẩm hoặc bó hàng để theo dõi quá trình chuyển từ chuyền may sang kiểm tra chất lượng, đóng gói và xuất xưởng. Tại bàn kiểm tra hoặc trạm đóng thùng, đầu đọc nhận diện mã thẻ; phần mềm đối chiếu mã hàng, kích cỡ, màu sắc và số lượng với đơn sản xuất. Nhờ đó, nhân viên có thể phát hiện thùng hàng thiếu sản phẩm hoặc lẫn biến thể trước khi bàn giao. Avery Dennison cũng mô tả việc dùng đầu đọc RFID để kiểm tra khả năng đọc của nhãn trong quá trình sản xuất hàng may mặc và đối soát sản phẩm trong thùng.

Ứng dụng RFID trong sản xuất điện tử và lắp ráp thiết bị

Nhà máy điện tử thường quản lý nhiều lô linh kiện, khay bán thành phẩm và đồ gá di chuyển giữa các trạm. Thẻ RFID gắn trên khay, xe đẩy hoặc phiếu công việc giúp ghi nhận WIP (bán thành phẩm đang trong quá trình sản xuất) tại những điểm đọc đã bố trí. Dữ liệu này được liên kết với lệnh sản xuất trong hệ thống MES hoặc ERP để nhân viên biết lô nào đang chờ xử lý, đã qua trạm nào và nằm ở đâu theo lần ghi nhận gần nhất. Chẳng hạn, cơ sở sản xuất Plexus Seaside dùng RFID để theo dõi WIP, xe đẩy, thành phẩm và đồ gá trong quy trình nhiều công đoạn.

Ứng dụng RFID trong cơ khí và sản xuất ô tô

Với ngành cơ khí và ô tô, đối tượng cần theo dõi có thể là khung xe, cụm chi tiết, khuôn hoặc dụng cụ luân chuyển. Khi sản phẩm đi qua điểm chuyển trạm, đầu đọc RFID ghi nhận mã định danh để hệ thống đối chiếu với công đoạn và cấu hình cần thực hiện. Trong một triển khai của Volvo, thẻ RFID được gắn lên khung xe và đọc tại các điểm chuyển giữa trạm lắp ráp. Môi trường nhiều kim loại đòi hỏi nhà máy chọn loại thẻ, vị trí gắn và vùng đọc phù hợp, sau đó kiểm tra khả năng đọc trên dây chuyền thực tế.

Ứng dụng RFID trong chế biến thực phẩm

Ở nhà máy thực phẩm, RFID có thể hỗ trợ nhận diện thùng nguyên liệu và theo dõi chúng từ khâu cân, cấp phát đến các bước chế biến. Khi thùng đi qua điểm đọc, phần mềm đối chiếu mã thẻ với lô nguyên liệu và kế hoạch sản xuất; nếu nguyên liệu được đưa đến sai công đoạn, hệ thống có thể cảnh báo trước khi tiếp tục thao tác. Nikora, một doanh nghiệp chế biến thực phẩm, đã gắn thẻ RFID lên thùng vận chuyển và bố trí điểm đọc tại cân, máy chế biến và khu chuyển tiếp. Lịch sử lô hình thành từ các lần ghi nhận cùng dữ liệu sản xuất liên quan; bản thân thẻ RFID không tự xác định chất lượng hay lưu toàn bộ hồ sơ kiểm định.

Qua bốn ngành trên, có thể thấy hiệu quả của RFID trong sản xuất phụ thuộc vào việc chọn đúng đối tượng cần theo dõi và đúng điểm cần ghi nhận dữ liệu. Thẻ trên sản phẩm, khay hàng hoặc dụng cụ chỉ phát huy giá trị khi thông tin từ đầu đọc được đối chiếu với lệnh sản xuất, dữ liệu kho và kết quả kiểm tra chất lượng. Nếu nhà máy của bạn đang gặp khó khăn trong việc theo dõi bán thành phẩm, đối soát hàng đóng gói hoặc truy xuất lô, hãy liên hệ Zebra Store để trao đổi về quy trình hiện tại và lựa chọn phương án RFID phù hợp.