美国运用RFID技术铸造航空器零件新模具

　　当2007年8月6日美国奥克拉荷马州的航空器零组件制造商Nordam集团正式运用RFID于切割技术后，切割模具就不再困扰该公司，即便是使用线上制造模具来生产飞航器关键组件。Nordam集团的内装及结构部门生产航空器内装所需的完整组件，供应给包括普通航空业、商业航空、商业及军方市场等不同的客户群；其中，部分顾户提供自身的设计规范及制图，大部分的客户需仰赖Nordam集团提供设计、工程、技术等专业技能。Nordam集团同时提供OEM服务，包括组装面版、塑胶制品、机舱制造及内装整合。  

　　近年来，RFID已成为最有用的技术，该公司使用ISO18000-6B被动式UHF标签在400种以上的模具，期望借由RFID追踪每组模具的位置及被使用的次数，以提升制造模具的识别度及能力。利用RFID追踪及监控模组技术之理念源自于Nordam集团及3M联合进行的6个标准差计画；他们共同分析模组的工作流程，检视原本属于高度人力需求的系统，以提升效率及生产力。3M追踪部门经理BillWeber说，Nordam集团确实藉由3M公司所提供的技术，获得改进的方法。  

　　具组织性的追踪方法  

　　首先，针对现有最耗时的系统，检视为何需耗费大量的人力。6个标准差的研究计画证实了他们最初的怀疑－每当工作交替的时候，工作人员需要6-30分钟找寻其所需的模具。在缺乏具组织性的追踪方法下，完全仰赖工人的记忆和视觉来定位及回复特定的模具，因而每天耗费许多时间来启动工作。而工人们必须记住模具的外型，否则就必须在周边诸多零件中，根据所标记的号码，找出正确的零件。此一缺乏效率的作法意谓著成本大量的流失。除了效率提升之外，Nordam集团同时希望追踪及监控生产过程中个别模具，更重要的是，希望确保模具未被过度使用，因而影响所生产出的航空器零组件的精确度。为了同时提升效率及品质，Nordam及3M工作团队设计以RFID为基础的系统，可以迅速追踪生产过程中的模具，然后工作人员也可轻易的存取这些盘存的项目。  

　　2005年1月开始规划，Nordam及3M工作团队首先共同确定系统的范围及能力，起初只是一个简单的理念，且仍停留在RFID可能在航空器制造过程中占有一席之地吗？几个月之后，3M工程师发展出使用客制化标签以迎合Nordam的唯一制造需求之系统雏型。将3M航太维修部门所修正的防震标签设置在EscortMemorySystem的UFH525HT装置，3M所属的HighJumpSoftware公司则提供此套系统所需的模具追踪软体，至于询答器则由SAMSys公司的MP93202.0系统，并使用CushCraft公司生产的圆型极化天线，周边系统则由Nordam负责，整套设备在2006年8月完成。  

图1、EscortMemorySystem的UFH525HT

　　制造及烘烤阶段的克服  

　　制造本系统首先面临整合不同环境之下电源供应器的问题，因为这些标签必须能在华式400度的烤炉且承受每平方英吋45磅的压力。亦即，协力厂商很快就了解到，必须采用被动式的设备－以一种不用电池但却能承受所有经过烤炉的生产制程中运作的系统。而被动式设备有其极限，为了因应烤炉内的极端环境，必须在设施上装置不锈钢，标签因而厚达1吋。如同1990年代的行动电话般，每片的成本大概是美金100元。同时为确保这些坚固标签能在带状的烤炉中运作，3M公司在模拟环境中一再试验。Nordam共有1200种不同的模具，其尺寸变化很大且全部都设有条码，基于成本及大小考量，仅有其中的400种是RFID型式(模具最少要卡片的大小，才能附加上标签)，该公司最大的模具(32呎长、6呎宽、5呎高)几近市公车大小，愈大的就愈容易被找到。为了达到无缝追踪，Nordam运用RFID读取器安置于重要位置，包括制程中各出入口。每当模具经过时，询答器立即读出标签所载特定的ID号码，并即时传递到追踪软体，更新工具所在位置。另外一个RFID读取器嵌置于收费亭(tollbooth)，收费亭是装设于模具送往工厂4个烤炉必经之途径，且询答器也已安装于烤炉。实际作业时，系统不但能追踪模具的精确位置，而且决定下一步该如何进行。当模具离开烤炉到出入口时，系统在接下来的24小时会自我检视配件，并告知操作者把模具上架或继续投入生产线，大约56％的模具无需被暂时搁置，工作人员同时可以从符号使用手提式询答器协助找寻不在库存的组具，作业时间因而大幅节省。  

　　在Nordam公司制程中烤炉的环境，可说是当前RFID技术所面临最极端的环境之一，以致判读的成功率仍为持续挑战的目标。而最困难的区域是在烤炉出入口附近。因为烤炉材质系薄金属制品，天线就被嵌置在烤炉金属门外，另一个困难是标签本身，当他们离开烤炉时，周遭温度大约为150度，其所散发出的大量热幅射及噪音，使物件在离开烤炉的作业程序中，大致产生了20％的失败率。为了处理这个问题，3M公司想出了后门的设计，在烤炉记录资料库额外多增加一步骤，用以记录模具进出烤炉的时间，如果模具由烤炉出来后，相关资料未被读取时，随着烤炉门关闭的时间资料被判读时，模具将自动被送到下一步骤。除了协助定位每一模具的位置之外，RFID系统同时协助减少生产过程中高价值产品的损坏。例如预防性的维修，就在每一个生产循环中，将模具适时的拉出并检视，以确保其正常运作。系统同时可以搜集关键资料，以便提供管制单位。例如透过Highjump软体，烤炉判读器可以在模具进入烤炉时，即时输入模具时间资料，此为美国联邦飞航协会(FAA)所规定航空器零组件在生产过程中必需具备之文书资料。  

　　Weber对其所设置的装置十分自豪，他开创了RFID运用的新境界－此为RFID首先运用于航太制造业，且为首次运用于高温UHF资产追踪。同时本系统对效率的提升及成本的降低，因为平均找寻模具时间较使用本系统前的最佳时间减少50%，整体生产率增加27％。更傲人的是，72％的增加来自周末生产，而周末生产的员工多为低阶且资浅的员工，当引进本系统之后，原本对模具辨识及准备等困难工作，完全被系统解决，周末员工的生产率因而几与平日员工无异。  

　　结语  

　　Nordam公司建议任何企业如果考量运用本系统，必须相当程度坚信“投资报酬率”的要求，因为RFID系统对生产制程的改变，确可提升财务效益。Weber的成功哲学在于系统设计期间对所有细节持续的关注，在规划阶段花费了大量的时间，有些原本没有的想法，在设计过程中也不断的被提出。更重要的是，过程中所有可能的细节均被档案化，而完善的规范设定终将使其付出实现。Nordam公司日以继夜的花了6周写下了该公司RFID系统的规格，Weber精心的开发，设想及投入，创造了一个利用RFID具潜力的系统，完全符合股东的期待。因为他认为人们不能期待实验的结果，他们期待真正能创造价值的东西。