基于RFID技术的预制件管理系统的开发

1.简介        

        随着计算机，通讯技术和消费电子产品——正如人们通常所知的3C数码产品——的到来，已经在人们生活的各个领域带来了改变。通过这些3C技术，在将来，信息的传播和获取将变得更加便利，电子化管理技术正在向移动管理概念转变。

        射频识别系统（RFID）技术正在广泛的应用在各行各业，尤其是在商业交易和物流管理。考虑到预制行业的关联性，复杂管理数据的处理需要考虑到信息移动化系统的应用和开发的便携性和易于处理性。因此，在掌上电脑（PDA）的开发和相关的移动技术已经更深层次的影响到了未来的信息移动化的开发可能。
        预制行业具有与传统的制造工业和预制行业协同的特点，然而仍然需要生产线和工程地点。近年来，传统的制造工业已经使用条形码系统去管理已完成产品，但是条形码系统的使用在某些问题上并不方便：首先，在潮湿或者肮脏的环境下通常难以修复足尖上的条形码或者读取条形码上的数字。其次，在获取所需的信息前人们必须找到条形码上的数字的相应的含义。这个手工记录数字和找到相关含义的过程很可能不能及时得到反馈信息。目前的预制产品的问题可以分成如下两个部分：工厂内部和工程外部。在工厂的内部，组件必须按照时间表进行生产；过早或者过晚的生产将会导致存储问题并且在施工地点产生延误。此外，组件在贮存方面通过传统的方法是非常难以定位的。在工厂外部，产品和混凝土预制件的吊装必须根据时间表执行，所以知道哪个组件属于哪一层且用到哪个部分的建筑是至关重要的，但是这使用传统的类似于条形码的方法是不能立即进行的。使用与RFID相关的PDA的方法，这让从工厂内部知晓工程的当前位置，允许产品跟随建筑地点前进成为了可能。在生产和贮存每个组件之后，当需要使用RFID标签的时候很容易迅速定位目标产品的而位置。
        预制行业的工程师控制着他们外部活动的主要部分，并且通常用笔记簿记录着工厂管理和质量监控信息，例如生产数量，存货库存数量，材料数量和质量监控信息等等；数据并没有为了控制过程的需要键入电脑，直到返回办公室之后才录入。因此，在工厂和办公室之间存在时间和空间的分隔，这会不仅仅会造成全体工程师数据管理的效率的降低，而且会增加键入数据的错误的数量。当系统中的数据不能及时写入或恢复时，由于数据的准确性和时效性的缺失，管理就失去了预先决定的机会。通过RFID和PDA的结合使用，工厂可以根据施工进度计划制造混凝土预制件。在制造之后，混凝土预制件的信息，比如它们属于哪一层和质量控制信息，可以输入到RFID中。当到了运送组件到施工地点的时候，它们的位置可以被RFID迅速的发现，因此减少了搜索的时间。RFID也可以被使用在施工地点，去迅速的发现每一个混凝土预制件的吊装地点。
        因此，RFID技术的出现和他的双向通讯的特性为系统控制和信息分发提供了更加强大的灵活性。无线传送使数据交换更加便利并排除了工厂和办公室之间的时间和空间分隔的存在，因此提高了数据管理效率。使用这些技术，将会增加预制行业的信息处理和管理效率，便于获得准确的和及时的管理信息的管理。
        在全球经济和贸易的环境中，预制行业将会面对着国际竞争局面。如果国内预制行业试图保持竞争优势，工业管理的第一优先要素必须是信息技术的采用和电子管理工具的使用。在信息数字化时代，基于信息和技术水平的基本竞争力成为了关键要素。因此，如果在建筑工业的数字化能够加速起来，建筑工业可以被更深层次的加速发展以适应移动信息管理策略。
本文研究RFID技术在预制行业的生产、贮存、库存和运输管理系统的建立。正如RFID系统成功的应用在混凝土预浇筑行业，除了提高信息准确性和员工表现之外，工业管理将会能够选取合适的数据处理仪器，通过数据处理方法的简单化，去使用在前线工厂的全体员工上，以增加数据处理的便捷和效率。使用RFID技术将会消除存在工厂和办公室之间的时间和空间的分隔，并将提高组件和操作的质量。及时跟踪与预制件、贮存库存和运输管理的质量监控有关的信息将会使组件储备管理基于一个时间点的基础和在广泛水平上的全面管理监控。

        这个整合了RFID和PDA的系统在预制行业的生产、贮存库存和运输管理已经经由本文作者的开发并应用在了润泰集团（Ruentex Group）的预制混凝土组件的生产管理。使用者可以在工厂里迅速定位预制混凝土构件的位置，并且使用与RFID相关的PDA发现吊装位置。通过互联网，使用者还可以发送施工地点的百分比进度给办公室，允许经理去检查预制混凝土构件的时间表与施工时间表是否相符。这样一来，经理可以避免产品被生产过慢，造成吊装时间的延迟，或者组件被生产过快，造成贮存地点的短缺。预制产品管理系统可以分成两部分——质量控制监察管理和贮存库存/运输管理。质量控制系统控制着组件的生产质量。在质量监控之后，本系统将会自动的连接给混凝土材料购买系统和预制模具监控系统去准备混凝土浇筑和成型。

2. 文献回顾

2.1预制生产管理

        预制生产的主要优势是减少施工地点的工作量，简化复杂的工作，并且具有良好控制的环境条件以提高预制产品的质量的工厂生产。Benjaoran和Dawood提出了针对预制混凝土管理的生产计划系统和极为恰当的工厂资源的应用。
        信息化可以快速的传送各种类型的信息。通过互联网，经理可以通过这个流量平台及时检查预制速度和状态，提高了工作效率，也促进了管理的整合，提高了运行的质量，减少了不必要的费用。Low和Choong提出了由于成本削减管理系统的应用，混凝土供应商根据时间点的管理显著地减少了成本。

2.2RFID概念

        RFID是由无线电波和信号设计的，并进行无线数据检索和存储识别的工人和对象内容的状态。它有两个部分组成：
        1. 标签：安装在需要识别的物体的内部或外部。
        2. 阅读器：依赖设计的方法和使用的技术，可将其归类为只读或者读/写。
        标签通常包括无线电子设备（传送器和接收器），控制芯片，和传感器。除此之外，许多设备具有第三方接口（RS232，RS485，或者其他）以便传送和接收数据给其他设备（个人电脑，控制系统）。
        在RFID系统中充当数据传送器，RFID标签通常包含着一个耦合元素和电子芯片。对于一个被动标签，当他没有被键入到阅读器的接收参数时，它保持完全静态；只有当标签进入被阅读器的参数定义的区域时，才被激活。阅读器提供需要被标签穿透的电源；其他数据如时间和标签内容则通过阅读器传输。

2.3RFID应用

        RFID近些年来受到很多关注。沃尔玛宣布从2005年1月1日起要求100个主要供应商在颗粒板和纸箱上使用电子RFID标签。日本政府正在准备发布950 mHz–956 mHz频率的RFID，这以前是被移动通讯行业用来做UHF频率的部分。
        RFID的自动识别技术可以超越带有人工搜索和单次单条读取的能力条形码的限制；它也能在一个恶劣的环境里工作，范围广，并且可以同时读取多条标签。此外，它也拥有追踪时间点的优点，重复读写内容，并且高速读取；应用范围非常广泛。目前已知的应用领域包括：
        1. 预制行业：美国依靠RFID去追踪预制混凝土的构成要素和他的从生产到施工工地的状况。韩国利用RFID于施工项目过程的供应链的高效管理。
        2. 公共运输：在德国和韩国，RFID已经应用在车票上面，代替传统的纸质车票或者信用卡车票，这个极大的减少了检票时间并提供旅客快速出入车门的便利。
        3. 航空安全：美国在9-11事件之后，航空安全受到了极高的关注。RFID被用于代替在行李标签上的条形码，这不仅仅有利于航空公司对行李运输的管理，又能确保更大程度上的航空安全控制。
        4. 门禁控制：RFID可以被用做公司和居民楼的门禁控制，方便识别客人和主人。
        5. 汽车防盗：在汽车的引擎控制设备上安装RFID系统要求使用相ID的要是去启动引擎。RFID不能完全消除和避免盗窃，但是可以制止汽车盗窃犯。
        6. 动物管理：RFID可以被使用作宠物的“身份证”。或者使用在放牧业，用来计划和实施饲喂程序和计划。
        7. 公路自动化收费：1998年新加坡电子道路价格工程的建立降低了21-27%的交通拥堵量。
        8. 供应链管理：麻省理工学院领导主动辨认（Auto-ID）中心研究工程；主动辨认概念在分销终端的应用根据特定物品的销售情况进行及时的再储存。
        RFID广泛的应用于其他行业，但是不是以一个预制行业有效的管理工具的身份出现的。RFID在供应链预制行业的应用上面，无论是直接的还是非直接的包含在整个项目的实施中，都可以极度的提高成本竞争力。Jaselskis等人提出了三个在建筑行业的RFID的应用情况：混凝土运作，人力资源与设备开销分配，和材料控制。文献指出，RFID技术可以恰当的管理和追踪重要的材料。
        简化制造过程和做出迅速修复是预制行业关键的优先选择。预制产品的本质提供了预制行业更短的生产周期和缩减成本竞争力。预制行业应该考虑到如何去更深层次的信息化整个供应链，提供通过带有RFID系统的预制系统的应用程序实现查询功能，并且使使用者迅速的获取信息以找到不同的快速的需求的来源。
        Akinci等人提出使用RFID去追踪从生产到施工地点的过程有关的预拌混凝土的组成成分和信息，并通过RFID系统评估其优势和限制。Chin等人在一个建筑项目的供应链过程期间创立了一个有效的，高效率的，高级的管理系统（4D+RFID），并更深层次的提出了一个基于无线通讯技术的百分比过程去跟踪建筑项目。Goodrum等人使用主动RFID标签视图提高跟踪工具的效率和他们的可用性。使用主动RFID去编制小工具目录和基于这个工具贮存有关的建筑环境的运行和维修数据，无论金属的干扰和低温都可以让工具很好的跟踪。Wang也在质量测试实验室中证实了基于RFID的质量管理应用的有效性，称为基于RFID质量监督和管理系统，针对于混凝土样品监控和管理以提高自动化数据采集和信息管理。Ergen等人使用RFID于订单单独设计的供应链管理和使用自动化收集的状态信息；不仅如此，在设备的保修期内，维修信息可以被存储和取回。Ergen等人也使用RFID相关的GRS解决存在手动方法识别、跟踪和定位高度定制化的预制组件导致延迟运送、两次转运，组件错放，和非正确安装导致的时间表延长和劳工成本的增加的问题。
        RFID使用在前操作过程和后操作过程，相较而言，在除了信息传送速度的变化之外供应链中提供了大量的对于不同组件的选择。RFID在使用中的有效性和优势正在成为被公司使用的准则，用于评估是否实施RFID。Jaselskis 和 EI-Misalami提出了RFID应用的选取要有助于缩小供应商和其他使用者在选取最佳途径的方法，以便适合他们的需求来提高信息操作的能力。

3.预制行业管理系统的建模

3.1目前预制产品管理的障碍

        潜在候选人包括一个总经理，三个副经理，一个助理经理，五个主任工程师，三个助理工程师和两个工程师。受访者表示许多问题和担心通常表现在商业、管理水平和工程方面：

3.2设计概念

        预制行业是一个管理密集型行业。从一个移动信息系统的使用上及时获取管理信息可以在增强行业竞争力方面成为关键的因素。为了解决这一问题，PDA就对这套系统的设计至关重要，因为它具有便携性和易于记录地址信息与及时向数据库传回数据的特点，被当作为经理和其他以查询为目的使用者提供信息的一种途径。

        此外，RFID标签可以被用于储存大量的数据，并且具有非凡的读写能力，甚至可以在恶劣的环境下操作，而且具有在高速移动的状态下读入数据的能力。尽管RFID标签的造价还是比较高，但是他能重复使用并且具有更号的安全功能。因此，在考虑了多个选择之后，与PDA结合的RFID的使用被预制系统的使用者选作多方位移动信息获取系统。

        在这个系统中，解决围绕着政策制定者及时获取管理信息的问题，允许前线操作员键入信息的便利，并且根据使用者工作内容的信息获取策略的建立，正在成为本系统的开发的重要概念。如下是为基于完整的访问的系统设计的内容：

        1.人手一机：基于人手一机，信息由PDA键入。通过完整的操作员ID和密码，使用者将不要求与计算机排队连接，这将减少等待和操作时间。

        2.无线网络：为了避免传统的固定地点数据输入方法的限制，本系统使用无线互联网，这将使使用者通过无线环境进行数据的传输，而不必受到工作环境的限制。

        3.设备管理：在工厂运输设备安装RFID，可以记录使用状态，增加使用率，并且避免不必要的设备的购买。

        4.及时反馈：基于工厂员工的输入，数据可以被及时传回数据库；供应链信息完全透明，并且状态信息可以贯穿整个过程中被完全使用。

        5.获取认证管理：使用功能和下载信息是建立在基于使用者的工作名称和服务工厂的；信息可以被定制化以减少需要搜寻使用者信息的等待时间。

        6.时间点管理：经理可以及时跟踪在每个阶段的信息并处理预制组件材料、质量监控、库存和运输管理等信息，以提高组件管理的质量。

3.3预制产品管理系统的框架设计

        本系统将RFID预制产品管理系统分为两个部分——质量监控和库存/运输管理。产品工程师使用质量控制文件、PDA和RFID阅读器记下钢筋装配要求，混凝土浇筑和铺设，和预制组件共模具中取出等信息，写入标签。当组件生产好了之后，通过读取标签来决定是否产品满足质量要求，系统将会自动连接到预制组件模具监控系统并显示模具以准备好监控。系统同时也会连接给混凝土材料购买系统以提供必要的混凝土浇筑和铺设目录，并准备混凝土；同时开始，节约了许多等待时间。
        在组件完成之后，RFID芯片粘贴到组件上。库存和运输工程师将通过RFID阅读器读取产品信息，并写入质量监控结果、库存和运送状态和贮存位置信息。
        系统框架如下呈现（图1）：

3.3.1预制产品管理系统的数据流框架

        在施工工地的每日进度报告之后，产品工程师安排预制混凝土组件的制造。信息需要每天处理包括质量管理、安全和卫生管理、材料管理、过程管理和造价管理信息，均被键入到PDA中并通过无线互联网或实时传送设备传送给移动服务器的数据库用来存储。再制造阶段，产品工程师将会检查产品是否符合质量要求。如果不满足要求，结果将会被写入RFID标签。如果满足要求，系统将会自动连接到混凝土材料购买系统，并且预制组件模具检测系统会准备进行混凝土浇筑和成型。库存和物流工程师将会读取标签来判断每个组件到施工地点的派送指令并决定存储位置。库存和物流工程师也可以通过RFID标签定位产品以备根据每日时间表进行吊装。通过无线互联网络或蓝牙集成的PDA，在工程中每天生产的组件信息会传送给ERP数据库或者办公室的移动服务器上面。这些信息变成管理统计数据并由公示系统进行公示。具体的信息流动示意图如图2所示。

3.3.2质量监控系统框架

        本系统的开发最初要求一个针对于用户需求的计划。基于确定系统的标准，程序才能有针对性的设计PDA和RFID处理数据和介面操作。本系统由润泰集团（Ruentex Group）和数码动力科技（Cyber Momentum Technology）共同参与开发；本系统的开发协议严格遵循如下条款：
        A．RFID规格和数据管理
        对每一个组件建立一个特定的图文件夹和一个RFID芯片，如图3说明。工程师根据图示检测和记录。工程师之后在每一个监测进行组件的质量控制检测；信息记录在RFID芯片上。

        本系统的RFID频率规格是13.56mHz（高频），这是国际ISO15693的规范。数据处理方法首先使用阅读器创建磁感应RFID标签；之后读写在记忆芯片上并通过标签上生成的电流发送处理结果。阅读器读写特定标签信息并通过超文本传输协议（HTTP）传送数据的方法传送给数据库用来下一步的数据处理。

        B. PDA界面操作和数据管理

        本系统使用EVB3.0（嵌入式VB3.0）设计用户界面和数据处理模型。在用户在PDA上键入数据之后，数据首先以可延伸标记语言（XML）文件格式存储在PDA上。优先上传给数据库，缓存XML文件写入PDA数据库，并在之后数据通过HTTP方法传送给元数据数据库，用来系统的下一步的数据处理。PDA设置如图4所示。

        C．网络终端数据管理

        网络终端管理界面程序采用的语言是动态服务器网页（ASP）；操作系统是Windows Server 2003，且用IIS连接。数据通过管理界面程序在Oracle数据库中获取。管理标准可以从网页终端直接的追踪状态和信息。

3.3.3库存和运输管理系统框架

        产品工程师使用PDA进行质量检查；库存和物流工程师使用按照PDA的要求设计的用来区别手工数据输入的手持式阅读器。手持式阅读器不只有读取功能，与所需时间在3-5秒的PDA相比，具有在一秒内读取标签的能力。这个差别，尽管微小，但是能够节省时间。被库存和运送管理系统使用的RFID和网络系统类似于产品管理系统所使用的。因此，仅仅手持式阅读器的规格也是复杂的，如图5所示。

        本系统所使用的手持式阅读器的模型规格是P130。它具有无线GPRS通讯，支持接触式/非接触式IC卡（ISO1443Tape A/B），并有电子标签（ISO 15693）。用户使用手持式阅读器读取组件标签并上传信息到存储ID标签，并传到计算机上用来精确和节省时间的未来查询。

4.预制行业管理系统的功能介绍

        预制产品管理系统的建立用于实现过程控制、信息集成和完全质量控制。在每个经营类别中，都要求工程师通过使用RFID根据特定要求键入或读取每个检查点。对每个质量，控制检查，库存和物流管理的操作细节有如下叙述：

4.1预制行业管理系统的质量监控操作

        质量控制检查操作可以分为：质量和生产过程管理；支持系统；信息查询；和管理界面窗口。为了使操作过程相应更加及时且不出错，质量控制检查操作包括钢筋装配，混凝土浇筑和铺设，预制组件从模具中脱离，检查机制等，这些都对确保数据键入的准确性，预制组件模具检查的兼容性，混凝土材料购买系统来说至关重要。同时，这也会检查组件的产品状态并在每个阶段跟踪操作过程和状态。通过在线管理界面，经理可以在任何时间和地点监视最新的相关操作过程的状态。

4.1.1质量和生产过程的数据管理

4.1.1.1钢结合操作过程

        工程师使用PDA读取组件标签的数据并连接到材料办公数据库，这可以及时的列出基本的组件信息。基于活动的重要性，确认并给出相符的和不相符的评估分数。在确认材料之后，工人开始打捆钢材并装配钢筋。如图6。

       第一步：在工人工作之后,工程师检查用图标组件。

       第二步：使用检查单检查钢筋装配是否一致。如果一致，工程师可以键入组件数据，比如规格，数量，时间，和材料供应站，到PDA中。如果不一致，重新操作第一步和第三步。

当所有质量监控记录完成和一致之后，完成窗口将会出现。绑定操作项目的列表描述如图7。

       在图七a中，工程师可以看见组件的基本信息，比如工程编码，组件编码，完成日期，重量，体积，和累计数量。

       在图七b中，工程师可以键入检查是否相一致或不一致的结果。

       在图七c中，工程师可以写入组件的一些记录。

4.1.1.2混凝土浇筑操作过程

        混凝土浇筑过程包含两个阶段——注入钢板薄膜和浇筑铺设混凝土。这两个过程简洁的描述如下图圈中所示。混凝土浇筑过程如图8所示；这个使用预制产品管理系统的过程的部分也是如圈中所示。

        第一步：注入钢薄膜：工程师首先检查系统中先前的钢模检查数据来判断是否有必要进行钢模检查。钢铁工人之后放置钢筋笼到钢模中。工程师使用PDA读取组件数据并根据任务优先级分配相容的和不相容的分数。在有相容分数的质量监控记录完成之后，这一过程的步骤也就完成了。

        混凝土注入：工程师键入和传输有关信息，如规格，质量，时间，材料供应站等进入混凝土搅拌厂。混凝土搅拌厂自动的打印出材料购买顺序。混凝土搅拌车运输材料到材料运送站，根据键入的信息浇筑和铺设混凝土。之后，工程师使用PDA阅读组件信息并根据任务优先级分配一致性的或非一致性的分数。在质量检查记录一致完成之后，这部分的操作就完成了。

4.1.1.3预制组件的脱模操作过程

        预制组件的绘图操作模式过程可以分为三个部分——起模型，漏模，和修复。在每一个阶段，工程师读取组件数据并根据任务优先级分配一致性的和非一致性的分数。在质量监控记录完成确认分数之后，这部分操作完成。这部分操作过程是环状的，并且使用预制产品管理系统。每个部分如图11描述。

        第一步：绘图操作模式。在材料工程是键入混凝土模型强度之后，“混凝土脱模强度样本”程序允许系统单方面的判断它与编码的一致性，以确保每个组件的脱模强度复核预定义的强度。

        第二步：漏模。在绘图操作模式之后，工程师使用起重机吊起组件并检查界面是否破损。

        第三步：修复。在图案修复之后，工人需要修复组件的表面，并且工程师检查结果并键入是否具有一致性或非一致性到PDA中。

对于脱模操作来说，在材料工程是键入混凝土模型的强度之后，“混凝土脱模强度样本”程序允许系统单方面判断是否与编码一致，以确保每个组件的脱模强度满足预定于的强度，如图12所示。

4.1.2支持系统

4.1.2.1检查批准机制

        RFID的“读写”性能可以写入每个生产过程的状态到标签中。如果上一个过程并没有完全执行，下一个过程将不能完成。这个可以确保每个生产过程完全的执行而不用观察其他的部分，如图13所示。

        这个窗口显示两个人不能同时读取同一条信息。当工程是正在读取或写入某个组件的信息时，系统将会锁定组件的信息以确保没有其他使用者可以对其读写。在第二个使用者可以搜索到这个组件的信息之前，第二个使用者必须等待第一个使用者完成编辑。

4.1.2.2模具检查

        模具检查可以同时记录模具检查结果和检查的时间。对于模具注入操作来说，关于模具检查和基于随机检查的完成情况生产的组件的信息将会被工程师提取并用来判断在特定钢模上面的检查是否可以重复。这个步骤可以统计计算出钢模和已生产组件的数量，用作钢模检查的参考资料。

4.1.2.3混凝土材料购买操作

        在内部生产过程中，通过模型注入检查但还没有浇筑和铺设过程的组件上面的信息可以被工程师提取出来用作选择将被浇筑和铺设的组件。材料购买表将会随后提交到混凝土搅拌厂去完成材料购买操作。为了提高传统的材料购买进度，材料购买信息从PDA终端键入，并且混凝土搅拌厂随后自动的带引材料购买表并且完成浇筑和铺设即将运输的材料，这个极大地简化了这个复杂的过程。

4.1.3数据查询操作

4.1.3.1购买状态查询

        能查询直到截止日期的每个操作过程的未完成和已完成的组件的信息。

4.1.3.2组件数据查询

        能通过选择性的点击组件的里程信息，查询特定组件的所有操作记录，如浇筑和铺设时间，脱模强度，运送日期，吊装位置。

4.1.3.3质量监控记录查询

        能查询作为参考的特定工程的质量检查记录，用来为工程师记录非一致性的组件作为校准。

4.1.4管理界面窗口

        质量检查操作的管理窗口部分如图14所示。在使用者打开窗口之后，他们可以根据特定的要求获取相关的信息。信息包含在管理窗口，包括组件信息，检查项目，工程表，生产过程状态查询和钢铁份额数字。再打开的窗口上面，所有的使用者都可以添加，修改和打印查询。基于在每个制造过程的组件的质量控制记录，及时获取存储位置和组件在存储地点的时间并进行查询，将允许经理获取方便的信息，而不必受限于位置。

4.2预制产品管理系统的库存和物流管理操作

        库存和物流管理操作可以被分为库存，交付和管理窗口。在贴上RFID芯片的已完成预制组件之后，工程师可以记录关于质量监控结果，库存和物流状态，组件的贮存位置等信息，用来存储和交付组件。通过与管理窗口联机，将会幼小的跟踪信息和所有组件的过程。

4.2.1库存操作过程

        优先使用RFID系统，库存操作的不同的库存部分将会根据工程师依据不同的工程来判断。真实库存的分配是由库存员工依据便利程度进行分配。分割通常是基于尺寸和形状进行的。例如一个库存模型可能会引起跟踪和运送组件的困难。因此，库存操作过程在系统中被设计成了安装。
        这个系统结合了生产系统与库存和物流管理系统来决定组件的存储位置。生产顺序由其中和打包顺序决定；库存为止在之后由基于工程师对库存过程的要求来决定。真实的库存地点需要被安放于无线网络环境中（访问点）。在库存区域内，X轴和Y轴以每六米的距离分隔开，以便存储和跟踪组件，如图15所示。带有X轴和Y轴的坐标的RFID标签在世纪库存区域内被负责的库存员工分派，这个允许操作员当进行库存操作的时候，通过读取位置标签记录库存位置，如图16所示。

        步骤一：库存员工通过使用手持式阅读器读取组件标签，可以及时获取组件信息，工程类别，组件编码和序列号。

        步骤二：在得到组件信息之后，库存员工可以读取组件位置标签来指导X/Y坐标。

        步骤三：然后，库存员工在标签上锁定Z坐标，库存操作完成。

        库存阅读器的操作窗口如图17所示。

4.2.2物流操作过程

        优先使用了RFID系统，库存操作通过被在广泛库存趋于的组件位置的库存员工搜索来执行，这会造成时间上的浪费和管理困难。在使用了这个系统之后，运输车安装了与RFID要求的环境一致的RFID标签，来便于跟踪组件的状态。

        交付操作过程如图18所示。已完成组件的交付操作由手持式阅读器读取第一个读取的货运标记并生成货运信息。目标编码随后键入。之后，手持式阅读器用来读取组件标签来生成组件信息，组件类别，组件编码，和序列号。交付操作在这时候完成。交付操作窗口如图19所示。交付员通过组件上的RFID标签读取并上传信息，并查询货运码。四方交付表格打印出来用来交付检查。

4.2.3管理界面窗口

        经理可以在线检查库存和物流信息。经理可以选取工程号码或者组件编码或者序列号来找到预制组件的交付日期、交付时间、阅读器或者其他原始记录等信息。不仅如此，经理可以打印报告并将其迅速处理以增强管理效率。交付管理窗口如图20所示。

5.效用和优势评估

        预制产品管理系统的开发和评价显示自动化与信息的协同可以减少全局的操作成本，提高操作效率，并完善跟踪和维护机制。这套系统，通过便携的和通用的数据库传输信息可以使操作员和经理及时的监管和控制；并且可以在恶劣的操作环境下运行，正如在预制行业所见到的那样。
       在施工中使用预制产品管理系统之后，库存和物流管理系统用于进行效用和优势评估。
       下面所示的就是使用预制产品管理系统前后的差异对比表格，给出了不同跟踪状态的数目的比较，如表1所示。

        对于在库存和物流管理方面的效用比较操作，同一个工程师被要求二十次操作同一个查询。在Jiang Ling Chun工程中，人工操作和预制产品管理系统分别要求进行对于每个不同的组件的结构体和预制混凝土外部墙壁进行组件查询。储存方法依据每个不同的组件而改变；当进行搜索的时候，数量较多的组件甚至堆放在一起会造成识别困难，就会增加搜索时间。
在人工操作中，当组件被交付到施工地点时候，工人会将组件在一些区域堆放在一起，并用记事簿或者纸张记录区域数字。当工人需要特定的组件时候，他就需要找到这个笔记簿或者纸张去找到放置组件的区域，很多时间就是花费在了找到堆放着的目的组件的过程中。如果笔记簿或者纸张丢失的话，甚至更多的时间将会需要找到目的组件。
        在测试的过程中，预制产品管理系统搜索时间为0.03-0.92分钟，而人工搜索预制梁、柱组件和预制壁板组件花费时间分别为6.00-14.80分钟和21.50-29.96分钟。用预制组件管理系统搜索一个组件所花费的平均时间为0.57分钟，但是传统的查找方法花费时间，梁、柱组件为11.01分钟，壁板组件为25.23分钟。

        测试地点就是在润泰集团Yang-Mei预制工厂（Ruentex Yang-Mei precast plant）。测试旨在找到需要库存和物流工程师决定的时间，并定位某一个库存的预制混凝土组件。使用一个实验组和对照组，一组手动搜索，一组使用预制产品管理系统。搜索的对象是预制梁、预制柱和预制壁板。测试结果显示使用RFID方法可以极大地减少搜索时间，主要是因为RFID使用阅读器读取标签并迅速获取产品信息，而传统的方法依靠手动查找记录笔记。如果测试环境改变了，例如在不同的天气条件或者在不同的生产工厂，RFID的搜索结果将会保持相同，因为RFID不受外界因素的影响。
        搜索组件所需要的时间详细的记录在表2和图21中，显示出预制产品管理系统对于每个查询的功能。
        使用预制产品管理系统的优势如下：
        1.减少劳动力成本。
        2.减少人工操作错误。
        3.缩短查询时间。
        4.及时的信息获取和在供应链中完全的物流信息。
        5.组件的可跟踪性和透明的组件状态。
        6.基于时间点的组件库存管理，从而使得基于组件需求的预测更加准确。
        7.改进的组件和操作过程的质量。

6.结论

6.1开发经验反馈

        预制产品管理系统要求规范建立的流程，功能规划，系统分析，程序设计，系统测试，和教育培训。为了系统的开发，基于规范建立的具体的概念，功能规划，教育培训将会分享如下。

6.1.1规范建立

        目前的RFID主要使用134.2kHz到13.56mHz的低频，作为主要的范围；为了产品的生产，其他的频率也会受到制造商的投资。这两个频率的传播范围大约是5-70米。数据传输速率，在同等带宽的条件下，大约是10kbps。因此，如果需要满足长距离传输和高速传输的要求，就需要向更高频率的UHF带宽（300mHz-1gHz）和SHF频率（2.4gHz）发展。已经设计出来的预制产品管理系统，是为了工程师操作习惯的便利而设计的短距离传输系统。由于预制组件都是独立完成的，从判断点上就不能与其他的与完成的组件相混淆，这个与其他的大批量制造行业有着明显的区别。因此，23.56mHz的短距离传输，考虑到成本和应用领域，作为本系统的使用规范。

6.1.2功能分析

        在工程的初始阶段，一些同事提出既然开发PDA将会增加初始工作量，PDA系统就不应被开发。因此绝大多数的数据通常由使用车处理指定为功能计划的最优先选择（例如检查单）。此外，为了使用者从使用传统的数据处理方法到PDA的过渡，移动化方法和PDA数据传输的便利是这个需要解决的两个主要因素。
        1.定制化的PDA皮套：针对艰苦的操作环境和工程师通常需要携带多种工具（如卷尺，蓝图等）的现实，用户友好的PDA皮套的提示设计应当满足用户独特的需要和外观。因此，皮套必须可以套在脖子上并且可以系在腰上。这样的安排将不会妨碍使用者放PDA在口袋里时候的行走；这个也可以避免PDA因为掉落而损坏。
        2.便捷数据传输：在用户键入数据到PDA之后，如果数据仅仅可以同时的通过PC传输，这将决定性的减少使用者的使用意图。施工工地的无线传输环境主要由工厂提供，并且操作员能够在无线AP覆盖的区域内传输数据。既然不需要通过有线的PC传输数据，这将会极具意义的增加使用者的生产效率。

6.1.3教育培训

        为了实现一个系统的真正价值，使用者必须非常清楚的知道如何去操作他们以便显示出系统的价值。因此，完整的训练是决定这个系统的成败的一个关键性的因素。这个教育项目的目标人群包括储备干部，常规操作人员，软件程序人员和硬件维护人员。培训包括以下几个主题：
        1.储备干部：从每一个工厂挑选熟悉电脑操作的员工作为储备干部和每个工厂的系统的推广者。教育培训内容包括PDA操作基础和基本的缺陷修正，基本的无线网络搭建，误差校正，系统功能理论和系统操作。
        2.常规操作人员：教育培训内容为基本的PDA使用和系统功能操作。
        3.软件程序人员：系统编程概念和编程内容指引。
        4.硬件维护人员：系统维护方法和相关的程序编码转换。

6.2建议

        虽然来自世界各地的公司一直积极参与RFID的开发和应用，对于工程世界来说，如何完美的结合RFID的特性于预制行业依然还是一个巨大的挑战。如果工程师能够通过这套系统每天处理需要的信息，这可以增加工程师的效率并提供经理对于跟踪和控制操作的巨大的透明度。　这将是一个伟大的动力去提高整体运行质量，提高操作效率和节约操作时间。
        为了随后的RFID研究项目，在进行项目之前，区域数量的调整会被提出来：
        1.标准化：对于目前的产品和库存与物流系统的使用来说，PDA和手持式阅读器是分别使用用来读取和写入数据。数据格式尚未标准化，通用仪表在未来可以开发并支持本套系统。
        2.响应范围：标签的目前的响应范围大约是5-10厘米。在未来，带有不同频率的标签将被用作测试响应范围，以便了解是否可以实现更大程度的便利。
        3.图形数字化：图纸目前被采用作为工件在每个阶段的监控标准。在将来，图形表示也许会在安装操作系统的设备上呈现来取代图纸。
        4.三维操作界面：在库存和交付操作，在当前阶段，轴数据被读取或键入以便于跟踪查询。在后续的研究项目中，这项技术的更深层次的提高将会在操作界面上实现呈现三维的工厂区域。当在库存和物流仓库中进行操作时候，通过直接点击库存区域可以记录工件的位置。至于当前的轴标记读取和轴坐标的写入，效率可以极大的提升。
        5.交付状态目前仍然是手工记录的。在将来，自动传感器被安装在工厂的入口。在交付的同时，交付数据可以被自动传感器读取然后自动传回数据库，用来作为未来查询和促进管理机制的建立。
        后续的研究遵循这些方向进行进一步的实验。它需要包含更多的灵活的概念应用到当前的技术中以提高管理效率并促进时间和成本的减少。这样会增加行业竞争力,带来显著的好处。