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Y基于RFID技术的生产执行系统关键技术研究7
基于 R I 技术的生产执行系统关键技术研究        FD摘 要                      FD RI即射频识别,      是一种非接触式的自 动识别技术, 它通过射频信号自 动识别 目标对象 并获取相关数据 ,识别工作无须人工干预 ,作为条形码的无线版本 ,FD R I技术具有条形码所不具备的防水、 防磁、耐高温、 使用寿 命长、 读取距离 大、 标签上数据可以 加密、 存储数据容量更大、 存储信息更改自 等优点。 如 特别是电子标签 与产品电子编码E C 互 联网技 术的融合 ,孕育出被称为下一代互联 P、 网的物联 网。近 十年来,R I和E C FD P 的应用和 发展 开始加速 。美国、 日本等国家己 经成功的将RI技术应用于流通、 FD 制造、 国家安全及社会生活等众多领域, 并取得了 重大的社会和经济效益。美国国防部、几r 、 s 、 e 、 r p g T c M r Go t e eo t o u等 ,都于业务 内积极采用R I 世 界零售 商巨头沃尔玛 也 己规定其前10 F D。 0 家供应商必须 在限定期限前在卡板层及 运货箱层装置R I。 FD 本文      在第一章绪论中说明了 现代制造业的发展现状对于R I技术的 FD 需求, 并 介绍了 本课题的来 本文首先简 源。 述了 现代制造业对于生 产数据采集实时性和准确性 的要求 , 并分析 了现有基于条码的生产执行 系统的缺 陷, 然后通过 比较选定 采 用R I技 术来取代条码在生产线上进行数据采集 。 F D 第二章 介绍了R I 的背景 ,      FD 扼要阐述了无线射频识 别的工作原理、 系统 组成 ,以及阅 读器和标签各自 的组成 和工作原 理。随后, 简要说明了基于 I技术的 F RDEC P 系统体系和 本课题 的研究范 围。 本章最后 ,结合本课题应用 的特 点选 定了合 适 的硬件 。第      三章详细阐明了基于RI技术的数字化生产线的架构设计和数据处理。 FD 本 章详 细介绍了数字 化生产线的不同 采集 方案、 基于射频识别的采集方案的选定, 并以 冰箱生 产过程为 例, 对基于 I技术生产线的工作流程, F RD 生产线结构、网 络架 构和数据处理 方式分别作了 详尽说明。第四章 阐述R D      - I 技术与ME 系统 的集成 ,分 析了基于R I F S F D技术的ME 系统 S 功 能以及R I 信息采 集与ME 系统的接 口及其实现 。 F D S 最后 是本课题的结论及对R I 应用前 景的展望 。      F D关键词 :R !;数字化生产线 ;标签 :阅读 器;生产执行系统 「0 R s ac f M n f c u ig E e u inS s e e e rho a ua t rn xc t o vt mB s d o R ! T c n lg a e n F D e h oo yAs at b tr c R I i hr f ai r unyIet c i , h hd tgi e ti s FD sso o t rR d oFe e q c dni ao w i ii s s h g i ft n c sn h u n u oli l yan- atltayb on l c a l w y Ii nf s a.tdtl ei ei uo t ayo e at ac l v 拍do m l i rs a adg n t reatl n ao o tea e dr w c r esnna i l n a sh e v i 刀t n f tg ,u n h hP cslau】 n g s i e ln l o f i h rt i g i o o k s Ie s r s il se tno b oe R D en l w r iu 1 e ayA awr e dio f a cd, I t hoo i w e ucs. e s i r F c y g s a t rP on,a g raa sm ges, t ro l h aog e i l ,a oi n a r fgc u d gnt ali ih m s e a l s c i c i tm s e t , s n r e f n b a v e i nftgt ma n d t c c ec t dlot s aai ec at d t a ef ei r r y o l g ia e a n y t a f ,s b racy o sn , n r h a a h P e g g p io m m r adc m df m f e o l a o iy e y l n o y no a o a l l t r if 刀tne i Al met aoednt n i sy . e h i r bvo , s1v b b cd seil t u in f l t nc s i PO ce c nc e 1 e y a o eEPc y ef o o e c it wt rd t l t o a r l a h s er o g a h u er d O E Cad en et ho g gs ete I e eo而 ns w c ir add P n t It t c 1 h m e en o , y et s “ m tf g, h s gre a a h n t ,i h e s 比 nx gnr i l e c D n h r ete 界a , FD adE Cda a t e t e e o n rt u gt e n t e t a ntn i r e c n r RI n P r s waf s P e naP c naddvl i C ut ss s S , an h sedi Plao l ee P . ol e uha U A J a, aea ay i i t l on g l i r c p v ld e r P ld aPe 盯 l t ho g t a lto fl sces l sc a c cli , i D en l c o o y o f i d tcs l uh s 让uao e s I f 扒 u t n m lf tentn sc t adsc l ,n lv bnfe ao ibt oiy au c r ao eu y n oi i adl e ee t l n o l u , i a l a n l e a f a id t 如sc t e n cnn i d U A n t f a n』 e n , c Me oe , ae adeo l cfl . S Mi s o N oa D f e Ts , t t .hv oi e s ir y i t e c e o r ca ay ot R I n s e ai l 认 1 a, e tl a iw r ,a ld a P d Dib i s cv y /一r t r g n l h e r d e F u n s te a M h e i . t i t a n o d ss e t u lr dPR Dih e i ak i s Pi taot I nt dal e d s P eo F e d n T1 P ed c e t Pe n it no moe DIf u n d s n     r s ss e r e s ao f dm rau t l nut ad 】 a i u h i p s s st t i u 1 C a r gi y r e h e a f Dt n l i t h ni u e t tP i . h a r t dm do R I eho g fsyte n dcs so1 r n T iP e n F c o y rl , o r t i h co g i spi t ̄ fss rz dm d f at n u a 即 e ea or i a rn c d n e m le d u l e a ry md m u U g n io e a 俪t n r n n i ri s dtclco nd a s e c o te rs t n f t到 g xc i n t a o l t残a al uy dr a ei n 邓e df e s t fh Pee Ma a U n E eu o n u C t n S sm b e n t a cd eloo I te n f s hPe t r o f yt a do h r oet i l n h edo t cat h e no e s eb cn g . y i h , r e a s co s g I t hO g ig e b cm a n t b cd ad I 即1o g h ol R D e 1 s v y P g e ao e l R Dt 1 ly nF c o n y in o r h r i 1F lo l . h T eb k on fR D sir e n h     g udo F I i n o c i t eodcat t nt ae c a r 1d d u escn h eh h p r P r e eP , e oa s e i P nie5 e cm oio o R I o i dtla w la l rt O r n n c l 州 m o Ps n f Dm r n e , b a eP a g t P, t F e i a s es l e et r Pcv w ri P nil cmPsi fe e ad asE Css mb e o s i e o n r c e o oio ra rn t . P yt ad n k gi P, tno d s g e s R I t lo g ib e y x1ndadt cP o ts bets l f dle FD e 扣 1 c o s r f eP e n h y il i a esoe f i u h sj c ic i a i r a e t . rl                                                   I 几g d is e ec di ts hP rcm in wt ca t sc f i t v e r 1t h e c a see n h c t o b i i h e tso ts i ae , ng h r ri c i hp lao aPi i . c n t T e o t tn ei n d a adn f it r utnle a do t      co ds ad thnlgo d i P dco i b e n e h cnr i su n g a i g l a o i n s h R I t I o g i xPuddi h h r cat ndtlI ti h t te FD e l c o se one nt i d bpe m y et ri e . h sca e h i a n p r , caat sc o oe laL l n i s i lsa d nd t n w hr e t s fm dm 刀n俪 ug n t siutt ,a b cri i I r uy dr l re e h y m nf t n n s nesd t P dco le i e lnd Ma f l i au c r gi t ed ia r utn i s s x a e. n a l n a u i uy dr i g lo i n Pi u cl g r i s iod fr s r n dwt te hr t sco m l一 a ee ads a n 仰 s re om o et , i h ca c rt f t v ts u d r i e h ae i i u i r in m l i l b h S et re solP m t a utrdco c o i t h o efn s c t a .o ne Is hu r P y p r s d o l d sPo t na r n ot r r n, j ui d g ed o adcm l s h o e f i i e T ed t P dIi iec s i te n o P t t rr o e e d e m r nt . m h ia r ltnl a as h i g l o co n n t f yc r t s ot m d a h ae t fh oe n a c ri ic e mm ue U n Df e s e s f a oe n n f ti . i r t h eo dtclco o cr g l n c m 七 a l i td ilr co le e o ae t n k d f f n i a i i s e e it P dtn i a cns dh a i oi nao c s o c m g a 0 i n r t t, e u r n n t n q i nh o l tb e nR I isl t . n Poeue f rdco ,州gro a ea Pe s a do F D s e c d肠k g rcd ro P ut n ee o i ea r s xm l t , w r f w Poutnl es c e f ento adhw t hn l a f o l , rdco i t t , a ew r n o o ad k o i n r U r u r m k edl aop dco lea dn I siu e. r t i b e oR Di s s d o i n s u n F dc sT eft 1 h e e o h n g tno F D en l      1cat s sf tei e ao fR I t hoo wt ME h oI t r pr t r h t t r i c y g i h Ss t Te I o oM S a o R I sxlndAdh ie cbte y e h f1 n f E b e n Di P e. t n r e e e sm uc i t s d F e a n et f i e w nifr1 inc l c o ae nR 1 a dME s e i d l na o o l t nb do FD n 1 o t ei s Sira z . leIt e , etn ht mn ots s r f e n e , o e      m r a s ro i sf i y ma o r idtl r l s n n e h d i d o s c g h st e e d e i a P bmn PoPc f I ad rseto RF naPc i a a ol sa d s Di p1ao r l iu1t . i n e s l re tK即 w rs R I ; itl rd c o i ; a; ae; S od: FD Dg aPo u杭 nleT g 砒 drME i n 独 创 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得的 生 拦旦 泣 或其他教 二 途 一 育机构的学 位或证书使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意学位论文作者签名:签字R期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有      岌 部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 立 论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手没 保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)笋 位论文作者签名:导师签字丁 今 矛夕年 月 日妾 日期: 字年月日签字日期:笋 位论文作者毕业后去向:〔 作单位:毛 讯地 址 :电话 邮编 纂于RI F D技术的生产执行 系统 关键 技术研究第一 章绪论RI 是射频识别技术( doFeunyietf。to)]      FD R i rqec dnli ln1 a a , 的英文缩写, 射频识别技术是一种非接触式的自 动识别技术, 它使用射频电磁波通过空间祸 合( 交变磁场或电 磁场) 读器和进行识别、分类和跟踪的 在阅 移动物品 ( 物品上 附着有 RI 标签) F D 之间实现无接触信息传递并通过所传递的 信息 达到识别 目的。从 2 世纪 4 年代 R D技术诞 生以来,经过几十年的发展 ,R D设备 的 0 0 I F I F 成本 已大大降低,加之其采集数据准确性和 实时性的特点,R D技术作 为一种 I F 自动识别技术正在越来越 广泛 的行业 里获得应用 。 随着信息技术的进步 ,现代企业对 生产过程时间的控制要求越来 越严格 ,      企业资源计划系统 E 即、准时生产制 JT I 、全面质量 管理 TM等许多先进 的管 Q 理模式要求实时的掌控制造过程物流信 息,通过对生产制造过程 的物 流实 时跟 踪,满足企业针对物料准备、生产制造 、仓储运输 、市场销售 、售 后服 务、质 量控制等方面的管理需求 。R I 技术在制造业 中的应用 是 R I 当前应用 的一 F D F D个 热点。1 . 概述 现代制造企业是面向定单执行生产任 务的,而客户的要求各不相 同,导致     企业的生产状况需要不断地 进行调整, 这就要求企业面对扑面而来的国内 外大量个性化定单,迅速组织各种资源 ,保 证定单按期完成,即使生产状况 按定单 调整之后仍然能够按照要 求高效地进 行生产 。数字化生产线是      适应网络化制造要求、 快速 满足用户个性化需求的有效手 段,也是信息时代制 造业发展的必然趋势。数字 化生产线可以 很好地衔接 P 叫 系统设计出来的产品订购信息,并把产品 配置要求和工艺要求等相关信息实时地 传递到车间生产工位 上,正确执行定 单内容和要求,对生产过程进行 监控 , 且能够灵活地根据生产状况进 行调 整。 现在许多大型制造企业 已采 用 MS (      E 生产执行系统 )对生产过程进 行管理。生产      执行系统Ms] Mnf trn Ee t n yt )是 El ( ua uig xc i sse Z a c uo m 一个可 以 将业务系统和控制系统结合在一起 的中间系统 。通 过采 集实时数据 ,M 对 随时可 S E 基于 R I 技术的生产执行系统 关键技术研究 FD能发 生变化的 生产状 态和 条件做出快速反应 ,响应和报告工厂的活动 ,从 而推 动有 效的工厂运行和管理 。采购 补卑生产订单指令1 作神 制参数 操作指 令设备 人员装置操作产 任务状态 人员/ 纤务状杏过我    参数图 1I E 在制造信息系统中所处的位置以          一 MS 及信息流动模式 如图 1 , 左边 E 等系统需随时注意产品库存量、      图中 一 1 P R 客户定单状况与 材料 需求,然后将这些信 息传送至 M , 由执行 系统进 行生产或安排库存 以满足 S E 客 户定单需求 。对 M 而 言,E 就 是生产的计划层。中间部分为 M 系统 , S E P R S E负责完成产品制造工作, 产品的 规格、 型号、 参数等相关资 料储存于此系统中, MS将此产品相关资料 E 转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备 来使用。 右边部分为控 制系统,当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产 需求项目 就绪, 控制系统便运用所有工厂内相关资源 ( 软、硬件及人员)负责完 成生产制造过程 以达成 产品生产 目标。综上所述 E     M 是处于计划 S 层和现场自 动化系统之间的 执行层, 主要负责车 间生产管理和调度执行{4]M 在整个企业信息集成系统中承上启下, , 5 s 3 ,。 E 是生产 活动与管理 活动信息沟通 的桥梁 。M 采集从接受订货到制成最终产 品全过 S E 程 的各种数据 和状态信息 ,目的在于优化 管理活动 。它强调是当 前视角 ,即精确的实时 数据行 。在生产制造过程中 ] 6 1 合理地应用 M 系 s E 统可以 提高 企业经济 效益、 低生产成本 ( 材料消 降 原 耗、 能耗和人力成本) 增强企业竞争力为主要 ,目标 ,全面提 升我 国制造 企业的综合竞争 力和经 济效益。 基于 R D技术的生产执行 系统关键技 术研 究 I F制造企业信息系统 中,      制造执行 管理 系统 ( S 是企业 c M 信息集 成的纽 M) E I S带,是实 施企业 敏捷制造战略和实现车间生 产敏捷化的基本技术手段, E 涉 初 S及 到生产线上 大量 的实 时数据 的处理, 且这些 数据 可能在企业 内部供应、 量、 质生 产、 售后等不同 子系 统高度共享, 这就要求信息系统能够获得高度及时、 准确 的数据 。目 M      在生产线上的信息采集方式可以 前, E S 采用条码或者无线射频识别 等 自 动识别 技术实 现。 通过在在制品上粘贴条码或标签,在每一个工位通过采集装 置记录重要零组件的信息和每个 工序作 业工人的 I 号 、 D 完工时 间、 检验信 息等, 来实现对从原材料到最终产品的 全面 跟踪。 现在大多 数在应用中的 M 多 S E是基于传统 的条码采集方式 ,但 由于条码本身 固有 的一些缺点 ,使 得信息采集 无法达到要求 的实时性和准 确性要求 。在这种背景下 ,一种新 的 自动识别技 术 R 工 技术 正在 日益引起人们的关 注。 FD2 现有系统的缺陷‘    技术是在计算机应 用实践 中产生 和发展起来 的一种 自动识 别技 术 。在 条码 传统 的生产制造过程 中,手工 方式既费时 、费力 ,容 易产生错误 ,且由于这种 数据收集方式难 以系统化 ,最 终降低了劳动生产率 ,定单、资金 周转质量 以及 仓库空 间的利用率 。在现代化 工业大规模生产流水线 中,时间是 以秒为单位计 算的。由于手工方式效率低 ,各个环节统计教据 的时间滞后 ,造 成统计 数据在 时序上 的混 乱。无法进行整体 的数据分析 ,从而无法 给管理决策提 供真实 、可 靠的依据 。 条码在 生产过程 中的应用 可以改善这些问题。通 过对生产工 序的条码跟踪 ,      对 生产制造业 的生产信息进 行实时采集, 以解决企业 生产现 场物料 混乱、生产 顺序难 以管控 、效率低下等 问题,从而 以高度集成 的管理模式 ,使 制造 企业能 及 时控制产 品在生产线上的流 向, 并正确建立产品档案 。 作为手 工方 式的替代 , 条码技术 的应用能大大地提 高工作 效率 ,增加 生产 能力。 条码在生产过程 中的采 用使得生产过程中的数据采 集和管理有 了飞跃 ,但      由于条码 固有 的一些缺点 ,条码 在应用中也存在一些 巫待解 决的 问题。如条码 摧于 R D技术的生产执行系统关锹技术研究 I F本身具有如下局限性: ) 1 只能识别一类产品,而无法识别单品;     ) 2 必须将条码对准扫描仪才有效;     ) 3 如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落,就无法扫描这些商品,使     用条码容易出现漏扫;          ) 4 在生产过程中需要大量的人工操作,容易出现失误等。     13 基于R I 的数据采集技术 . FDRD      I F 技术是一种自 动识别技术,如表 11 一 所示,相对于条码 RI 具有明 FD显优势19〕 7 ,。每个 RI 标签上存储的E 码只能代表一个单品, 9 F D C P 标签阅读不需要直线对准, RI 技术不需要人工介入或不必在可视环境下完成对产品信 且 F D 息的扫描,采集到的数据和其他信息系统集成后企业能够就能高效便捷地获得所需的信息。 表 11条码和 RI 的比较                          一 F D特点 条码F D R II F 读 数 } 读 时 能 次 个可同时读取多个R D标签资料 取 量 条 取 只一一 码远 距 读取读条码时需要光线RI 标签不需要光线就可以读取或更新 FD存储资料的容量火资 容 } 资的量 料量 存 料容小 储读写能力条码资料不可更新电子资料可以反复被覆写( w R) 厂读取方便性 条码读取时需要可看见与 智慧刑标签可以很薄且如隐藏在包装内 清楚 仍可读取资料资料正确性 条码需要靠人_读取, 厂 所以R D I F 标签可传送资料作为货品 追踪 有人为疏失的可能性坚} 司性当条码污秽或损坏将无法 RI 标签在严酷、恶劣与肮脏的 F D 环境 卜 仍然可读取资料 读取,即无耐久性卜 行速 动取 丁 似 高 读 一 中取 所 制 } 进 高 移 读 速 取 卜 读有限 动因此, F      技术能够满足现代制造业在生产过程中对信息准确性和及时性 RI D的需要 ’川 给在制品贴上 R功 标 【 。 0 ? F 签后,由 标签所代 于 表物品的 性可以 唯一监控该产品在各个工序中的状态,实现产品全程质量跟踪,掌握成品的各工序 记录及部件的安装一录,记 记 录售后维修的详细数据。甚至对从物料入库开始的生产过程的每个坏节的数据都可以得到准确、及时的采集和记录并及时反馈处 纂 于R I 技术 的生产执行 系统关键技术研究 FD理,实 现物料的 全程跟踪, 实时掌握物料从入库到上线、 在制品、 成品、出库 的 状态 和位置。整个过程都由自 动识别 技术提供 准确、实时的 数据f ,以保证 ] 2 l计划 与执行 相符 ,可 以实现对计划 的执行步骤进行 严格的控制 。 除了可 以对在制品和 原材料提供实时 的跟 踪外 ,R功 与 EP 成后可 以改      F R 集进 E 数据采集的实时 即 性, 改进 E 系统对库存、计划、 即 进度控制的 可信度, 改善 整个软件系统的 反应灵 敏度, 全面提高数据精度, 还可以 使得在动态的 更新或 改写在 包装或标签上的信息 ,不 需要人工介入或不必在可视环境下完成对产品 信息的扫描, 能够提供 业务过 程进一步简化和 自 动化的工具。 总而言之, F R功技术能够避免条码系 统的固 有缺点为生产管理提供及时 准确的 数据, 对提 高生 产线的配件有效管理和 提高 作业效率都有非 常大的 意义. 再      者,当 在生产过程控制中使 用条码时,这些条码耗费大量的耗材和人力成 本,每 贴一个条码的成本是 0 1 ,有个别条码甚至达到 10 .元 . 元人 民币、纸 质 条码是不可再用 的,这样下来年产 量大的企业每年仅在条码耗材方面 的费用 很惊 人。而实施 RI 项 目、采用电子标签 , F D 虽然 一次性投入 费用 比较高 ,但是一劳永 逸的事业, 子标签可以循环使用, 电 可大大降低应用条 码时的 耗材费用。 同时由于电子标签的 资料容量大, 可以形成企业内 部甚至全球的 统一标准,所以可大大降低不 同系统之间的集成费用和重 复投资。 综上 所述 从      , 效率和成本上考虑, 生产过 程中采用 R I 来 实时采集 信息 在 F D相较于条码具有明 显优势。 数字化生产线上应用 RI 技术, 很方 F D 可以 便地获取产 品定单在某条生产线上的生产工艺及所需 的物料和 零件 ,产 品在 生产线 上完 成 后,工位上 的阅读器扫入产品信息、生产线信息 ,整个过程无需手工录 入,不但可实现生产现场的管理 和监控, 并可进一步与 M 集 s E 成。只要零 件进入生产 线或到达完工 区, 自动记录工序、设备和工人 的 I 号 、 将 D 加工 时间, 免 了 避采用条码时大量人工进行的 滞后的数据输入、 条码扫描 等操作 和由 此带来的可能的不精确数据 ,彻底解决了 初 实 时信 息获取瓶颈 问题。 s E4 课题来源情况海尔生产线 目前 已经使用基于条码 ME 系统 ,进行生产控制和产 品跟踪 。 S 在应用过 程中 ,发现海尔现有的生产 系统 条码的工作流程 中存在如下情况 : 基于 R I 技术的生产执行系统关键技术研究 FD各生产站点 ,由人工登 录生产执行系统进行扫描 ,人为操作现象严重 ,扫描时间、 设备信息等由于 现场操作的不可控而出 现提前或延后扫描的情况 ,所 以现场采集到 的数据 不能真实反映实际生产的进 行情况 ;2 漏扫、误扫率偏高, . 造成生产信息丢失, 无法追溯现场信息和责 任人, 更有严重的      情况会导致缺陷 产品通过站点, 造成严重的社会质量反 馈, 影响海尔品      牌在消费者心 目 中的地位; 3 流程中多次 . 粘贴条码, 于采用纸 由 质条码, 造成生 容易 产过程中的 损坏,影响阅读效果 ;     4 产品 . 生产过程中 使用的条码过多, 条码的使用周期过短, 材料消耗的成 本非      外, 常高。另 信息的复杂性造成信息的不 一致性;5 无法准确 衡量、 . 评定生产进 行的情况 , 无法 制订出针对欠产 情况的修补 对策;     6 现场 . 计算机的维护费用相对较高, 条码扫描枪和相关 设备经常损坏, 造成生产 过程的被动。     由于条      码的诸多局限, 使得这些数据与生产执行系统的衔 接不够紧密,不 能 够发挥严格的生产控制功能,在面临大量生产 任务的 情况下 鱼需改变现有的数据 采集模式和生产控制方法 。 本 课题来源于 5 课题 “ F 技术在家 电制造业生产线 的应用 ”      3 6 RI D ,课题 目的就是 为了 R I 技术取代条码,以 用 FD 解决 目 前海尔生 产线上基于条码的系统的诸 多缺 陷。5 本文 结构 本文首先在第一章绪论中说明了      现代制造业的发展现状及对于 R I 技术 FD 的需求,并介 绍了本课题的来源。 第二章介绍了 R I 的背景、 FD 工作原理, 并阐 明 了基于 R I 技术的 E C系统 体系和本课题的硬件选型。第三章详细阐 明 F JD P了基于 盯 I 技术的数字化生产线的架构设计和数据处理。 D 第四章在第 三章的 基础上阐 述了 基于 盯 I 技术的 M S系统功能以 R I 信息采 D E 及 FD 集与 M S系 E统 的接 口及其实现 。最后是本 课题的结论及对 R I 应用前景的展 望。 FD 幕于 R I F D技术的生产执 行系统 关键技 术研究第二章 RI技术概述 FD2I R I技术发展历程 . FD RI R i Fe e y d t i i ), 是 种利 射频 术实      o r u c l ni ct n [ 术 一 F D( d a qn e fao 1 技 用 技现的 非接触式自 动识别技术,诞生于 2 世纪 4 年代, 0 0 最早用于用来在空中作战行动 中进 行敌我 目标 的识别 。从历史      RI 技术的 上看, F D 发展1基本可按 1 年期划分为如下几个阶段。 3 1 1 09 卜15 14 9     0年:雷 达的改进和应用催 生了射频识别技术,14 年哈里斯 托 98克曼 发表的“ 用反射功率的 利 通信“ 奠定了射频识别技术的 理论基础。9 一6 1 19 : 射 别 术的 阶 主 在 验 研究   1 年 早期 频识 技 探索 段, 要 实 室内 无线 5 0传输 、天线 与能量密度等理论 问题。 9 117 年 16一90 :射频识别技 术的理论得到 了发展 ,开始 了一些 应用 尝试 。 9 118 17一90年:射 频识 别技术与产 品研 发处于一个大发展时期 ,各 种射 频触 技 测 得 加 。现 一 最 的 频 别 用 别术 试 到 速 出 了 些 早 射 识 应 。91 1 18一90年:射 频识 别技术及产品进入商业 应用阶段,各种规模 应用 开 始 出现 。9 2 1 一00年:大规      1 9 模生产使得成本可以 被市场所接受,技术标准化问 题日趋得到 重视,大量厂 商进入 ,射频识别产 品得 到广泛 采用,射频识 别产品逐 渐 成为人们 生活 中的一部分 。0 2 年 今 R D 与 联网 合得 进 步 和完 , 业级 应      :F 技术 互 结 到 一 丰富 善 行 1 0 至 I ’ 的用近在眉睫, 几大阵营为标准问 题明 争暗斗, F 产品 R功 种类更加 丰富, 有源电 子标签、 无源电子标 签及半无源电 子标签均得到 发展, 电子标签成本不断降低,人们对这项技术 己经产生认 同感 。 R 工 具有实现高速移动物 品识别、同时识别 多个对象 、非接触物 品及 人员      FD识别 特点1 在 造 、 业、 等 域 示 巨 的 展 的 「, 制 业 商 军事 领 显 出 大 发 潜力 应 空 4 与 用间。 随着半导体和大规模集成电 路技术的 成熟, 产品 成本的 迅速降 低, FD R工 技 基于 R I 术的生产执 行系统关键技 术研 究 FD技术逐渐进入实用化阶段, 在社会、 经济、 国防等领域显示出巨 大的应用前 11 景1 。 5特别是,通过 与现代物流及互联网技术紧密融合 ,R I 技术近年来得到 了快速 F D 发展。 R工      FD技术在 国外的发展时间较长 ,尤其在 美国、 日本、英 国、德 国等 国家目 前均己 有较为成熟且先进的 RI 系 F D 统。进入二十世纪九十年代, F 技术 R功 国际 标准的研讨开始升温, 并在近几年进入 白 热化阶段。 P Goa 提出了 E ll C b 产 品电 子代码 ,( etoi Pout oe [ E crnc rdc cd,简称 Ec的 司 l P) 概念及其编码方式, 大 大减化了电子标签芯片的功能设计, 为降低电 子标签 成本、 扩大 R工 应用领域 FD奠定 基础 E Go l 提 了 “ 联网 1 ’ ( t n o T n ) 了 。P l a还 出 物 c b 景, 8 I e e f h g 7] n r t ?” is的概 念及构架 , R I 技 术与互 联网相结合 , 将 F D 将对供应链管理带来 巨大的变革 。 而 产品生产制造企业 为了提 高企业竞争力和 应对 沃尔玛等销售商的订货要     求, 在生产过程和销售中实施 R功 项目 F 进行生产 控制和销售 标识, 也是它们所面 临的新任务 ,海尔集 团作为国内最大的 白色 家电制 造企业,这 一任务更具有紧迫性。中国作为世界的 “ 制造中 心” “ 与 消费中 ,中国 心” 将成为 RI 最大 FD的应用市场之一,其对 R 工 FD技术的理解与运用 ,将 会对 RI 技术在 国际供应 F D 链 中的应 用起到革命性意义 。22 无线射频识别的工作原理 .RI 是射频识别技术 ( doFeunyletfct n的英文缩写,      F n R i rqec dnii i ) a ao 射 频识别技术是一种非接触式的自 动识别技术,它使用射频电 磁波通过空间 祸合( 变磁场或 电磁场) 阅读器和进 行识别、分 类和跟踪的移动物品 ( 品上 附 交 在 物着有 RI 标签) F D 之间实 现无 接触信息传递并通 过所传递的 信息达到识别 目 的的 技术。 F 是一种利用电磁能量实现自 RI D 动识别和数据捕获技术, 可以 提供无人看管的 自动监视与报 告作业 。具体的工作原理1如下:当      1 9 ] 装有电 子标签的物体接近微波天线时,阅读器 受控发出 微波查 询信号。安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后, 据查询信号中的命令要求 , 标签 中的数据 信息反射回微波天 线。 根 将 微波天线接收到 电子标签反射回的微波合成信 号后 ,经 阅读器内部微处理 器处 理即可将 电子标 签中的识别代码等信息分 离出来 。这些识别信息作为物体 的特
基于R I F D技术的生产执行系统关键技术研究遵循这三条原则,我们进行了阅读器、标签的选型和试验工作。其中超高      频频段有良好的读取距离,很高的数据传输速率,通信质量较好,可以 在很短的时间内 读取大量的电子标签,因此比较适合供应链上的管理和应用及生产线自 动化的管理和应用。 考虑到标准的兼容性, F 标签采用符合 E G Z RI D C n P e 规范的RI 标签,相应的阅读器也要求能够解析 E G Z F D c n P e 协议。 通过对 RI 供 F D 应商较长时间的考察和实际测试, 我们最终选取美国 Ipn 公司的ZM 标签。 mij UA 本系统中的RI标签阅读器可采用固定式阅读器和便携式阅读器相结合的       D F 方式, 重点是固定式阅读器。固定式阅读器安装在流水线上, 可以通过网络将取 得R工标签信息实时传输到软件平台并与系统的软件平台进行数据交换和处理。 FD 固定式阅读器选用H la        叩e 公司的E RAE,其技术标准如下: C P ED R. 符合 EC标准,能够同时读写符合 Cas、Cas+ ls1、I、     P lso lso 、CasA BGN 标准标签。 EZ. 工作频率 0一2M 工 ),可选择定频或调频工作。      9298H ( M z S. 读写功率小于 5 m,      0w 天线增益为75b, d 可选择 1 b 之天线。 i 5i d. 具备双天线接口,      可外接两个天线同时工作, 根据天线的读取地址区分 标签所在位置 ( 可用于车辆管理的两个车道等) 。 . 标签识读距离 6s,      一 写入距离 57 视天线配置及环境不同有所改变。 m 一m :. 采用 3      位 C 作为数据处理核心, 2 U P 独立数据处理控制能力, 前端数据预处理、分类、打包、事件汇集等功能。 . 高速读写功能,每秒支持最多 2 张标签读取,读写英频杰 ZMZ标      0 UA签的识别速度可达 4 张;在车辆速度 Z K H 0 o n 时可完全读取。 州. 采用 XS LNX      O、 工U 免授权0。自 D 5 主知识产权设计及嵌入式程序。. 支持 TPI 通讯, 个 R4 以太网接口, 个 R22R45     C/P 1 J5 1 S3/S8 通用接口, 与管理电脑通讯采局域网构架,方便布线施工及日常管理,支持远程管理及技术支持。. 具备4      板载内 3 电子硬盘。 万个授权用户脱机使用, M 存、 2 M 1 脱机数据记录可达百万级。. 具备脱机处理及存储功能,不需外接控制器即可独立控制。. 4路模拟量输入、可接驳红外安全传感器、电磁监测器、车辆检测器 摧于 R I F D技术的生产执行系统关键技术研究等信号输入。. 4路继电器输出接 口,可直接控制红绿灯、栅栏机、工业门、装载平台等设备。. 电子标签采用美国英频杰 ZM 标签, E CAS 标准,8B 存 UA 符合 P LSO c + 28i t储容量,支持逻辑加密,5 个用户区可用,最多 80张防冲突功能。 0. 专用电子表签封装格式, 可经过特殊处理后直接粘贴在风挡玻璃内部或 二固定在车牌背后。. 工作环境: 温度:一06 C;湿度:9 (      3一5 o % 0 不凝结) ;电源:D 1V C2 该阅读器部分接口函数如下,在应用过程中这些接口函数会被应用系统调     用。TP        YETyEVAAI=rcdr (P,P,P,P :nee :ieoitgr      T4DpoeueIIIZI3I4itgrLnN :nee ; MRCD CrN :o罗od tcl; adoln r)sdal TyEVAAD=rcdr (P,P,P,P : ee ;au :nee)      T4IpoeueIIIZI3I4itgrvleitgr MRCD nsda l     ; tc lECedr      的通信函数库,要求使用动态加载,以下是函数声明。 PRae功能详解:      fn to      P0 P Ii (:o la :tc l : uc inG 30K nt )b oe nsda l初始化功能,执行所有的功能前必须先调用该功能。     fn t o P0 PC o eb o e n sd a l     nG 3 0 K l s :o la :t c l ; uc i关闭功能。     Fn to      n uc iG30K aeLn=ucinm T R D A I)b la :tc l ;     edr ikfnto ( : yEV T4D : oensda l P0PR r M C A o 定义读取 P      E 信息返回。 CFnto        u c inG30K Ln=ucinn T RCDT4 I :ola ;tc l ;     Iikfnto ( : yEVAAD)boensda l P0PD r i M设置 1 状态信息返回之回调入口      0f n to        u c inG30KC r=uc in I ,P,P,P :nee ; u :ne e)b     Otlfnto ( IIZ I3I4itgrv leitgr :o P0PD P a 摧于 R D技术的生产执行 系统关键技术研究 I Fo e n ;t c l : l a sd a l参数定义为 P      I,表示控制的E R d 的I 地址; car Pee PVle      a :表示控制的动作代码,各位表示控制动作。 uF n to        u c inG30KeCrN=ucinvrIIIZI3I4i ee ;      tadofnto (a P,p,p,p : tgrvrLnN : P0P G n a ieo itgrvrCrN :o罗od :ola ;tcl :      a adoln r)boensdal nee :返回 EC      P,当 CrN= ado0时,表示没有 EC P ,或 EC已经读取。 PF n t o G 3 0 K e D O f n t o ( r I IIZ I3 I4 Itgrvr uc in P0P G t I= u C i n v a P,P ,P,P :nee ;aO ttS 1Sau :nee)boen5dal 返回 I S a U 。 0 ttsitgr :ola :+cl :l 6
幕 于RFD技术的生产执行系统关键技 术研究 I它数据 交换技术, 在系统 的上层完成基于 R D的各种应用。 I F 现场工业控制 系统 通过读 写器数据采集设备完成实时数据信 息交换 ,在某些环节可 以实现局 部的 闭环控 制; 原有 MSE 系统与基于 R D的 M 数 据平台交换数据,并实现 同 E/即 I F S E 步。 在 R I 动态信息过程 模型 的基础上 ,结合传统 的生产调度与计划排产 技      F D术, 形成具有 R工 技术特点的规范生产作业调度计划, FD 在保证按时完成生产任务的基础 上,使生产 能力发挥到最大水 平;加强生产过程中物料的实时跟踪 和 记录 ,提 高作业 、订 单、批 量等管理 效率 ,从而更好地控制和管理物料流 ,对 返修 品和废 品及 时处 理,准确地控制每一 点的在制品数量和产品质量 。当 出现 同一条生产线 混合组 装多种 型号产 品的时,通过有效的调度策略和合理的计 划排产防止工人部件 装配错 误、 产品 生产流程错误、产品混装和货品交接错误, 从整 体上实 现优化生 产流 程, 减少停机时间, 提高生产效率。 运用 RI      技术, F D 实时地采集和更新生产设备和装配 件的详 细信息, 包括设备及其装 配件 的产品标 识、属性 、工作状 态、加工状态 、生产人员、时间等 信 息,并按 形成存储文件 ,实 时显示 、更 新和 记 数据信息,为操作人员正确 使 录 用机器 设备、生产工 具、装配件和执行 正确 的操 作步骤提供决策支持,防止 零 配件 的错 装、漏装 、多装等错误 ,实现设 备、工 具、任务和产品的准确匹配 , 减 少重 复劳动 , 提高产品质量和生产效率;同时全程监控生产线上产品的种类 、 数量、加 工属性 、生产工具 、设备状态 以及 在线 人员等信息,实现生产过程 的 可视化管 理. 在可视化      管理的基础上 , 通过 R D 时监控 装配件在任意时刻的位置 与工 I F 实艺 状态来获 取每一 个产品的 历史记录, 包括加 工时间、 产品批次、 加工工位号、加工设 备号、加 工人 员号等详细信息 ,使得 产品的生产全过程具有信息可追 溯 性, 为及 时分析产 品质 量问题 、 改进工 艺、分析事故原因提供强大的决策支持 。 形成基于 R I 的在线物料跟踪与产品质 量信 息追 溯系统。 F D在资 (      产 设备) 上的RI 标签, F D 可提供其所在位置、 可用性状态、 性能特征 、储存 量等 信息,基于这些信息 的生产设备维护 、设 备实 时状 态记 录、动态 跟踪 、资产 负荷协调、劳动 力调整等 有助 于提高资产价值 ,优 化资产性 能和最 大化资产利用率 . 由于减少停机时间和 更有效地进行维护 ( 划的和非规划 的) 规 , 基于 R D技术的生产执行系统关锐技术研究 I F因此 能积 极地 影响非常重要 的制造性 能参 数,例 如生产设备的整体有 效性 。可 实现 生产线设备 等资产 的可视化管理。 3 2Z R I 系统网络架构 .. 「 D R工      可以明确划分成 闭环和开环两大类 。 FD的应用 相对应于开环和 闭环 应用, P E C的架构可 分为企业 内部架构和企业间架构 。 二者原理和应用框 架结构 相似, 只是企业 间应用 O 要通过企业 工 en t对企业 间的应用或者数据库进 行连 S N t n re 接 ,而企业 间应用 只需 要通过本地局域网进行信息的传递 。Ec的      P 应用可分 为开 环和闭环 应用[ 8 其中开环应用是整个供应链,闭 5 , 3] 刁环 应用是企业 内部 的 E 系统,如图 33 一 所示。 C P 一、34图 3 3E 系统的开环应用示意 图 一 P c 开环应用指 的是,从原材 料制造 、采购到 半成品加工 、成 品制造、批发 、配送到零售, F 贯穿了 RI D 全社会 供应链的每一个环节, 直到 最终消费者。 在开环应 用中,要和整个供应链对接,实现整个物联系统,即 E 系统 。 C P原材料工标签图 34EC系统的 闭环应用 示意 图 一 P 基于 R D 技术的生产执行系统关键技术研究 I F闭环应 用,指 的就是在 一个 相对封 闭系统 的内部 实现 ,实现 相关信息 的传      递和读写。在 闭环应用中,R D技术作为一种数据采集方式应用 于生产 线,更 I F 重要的是能够和其他系统 , E M 等进行对接 , 如 即、 E s 才能最大效力的发挥作 用, 提 高生产效率,创造更多利润 。 如果生产线上的零部件所采用 的 R 功 标签,      F 并非 由供应商所 提供, 是在 而 上线 前由制造 商自行帖附,无需从企业 外的 O 获取相应的 印C信息,可 以采 S N 用企业 内部 的 E 构 架。在现 阶段即 EC尚未广泛 应用,供 应商可能无法 在其 C P P产品出厂时贴 上载有 E 码的 RI 的 C P F 情况下, D 这种体系结构可以 采用。 优点是系统相对简单 ,无需和企业外 OS交互;缺点则是可能应用过程 中脱离 EC标 N P 准。 企业级应用框架结构和上 图类似, 是 OS要通过企业 I ent 只 N t n re 对企 业间 的应用 或者 数据库进行连接 。当达到 E 大 规模应 用的阶段 ,每个零部件 供应 c P 商在 其产品上都附有 E 标签 ,制造 商不仅可以实现数字化 生产线 ,而且 可 以 C P 完成 数字化 仓库管理 、数字化物 流、数字化售后服 务等整个供应 链的数字化 , 实现 数据 的实时采集 ,降低整个成本 。这 时需要采用企业 间的 E 构架 。 c P 本课题主要研究在生产线上用 R I 标 签取代 条形码 ,      F D 实现 实时 自动采 集在 喘哆 品的装配 数据 ,监控在制 品的生产状 态、物料状态 ;防差错装 配;提 高生产 效率 ,优化产 品生产流程等 ,尚属 于企业 内部范围的应用,不需 与企业外部进 行信 息交互 , 主要是在企业 自己的网络平 台上实施数据采集、 程控 制等行 为。 过 如 图 35 示,是本课题网络架构 图: 一所图 35生产线 网络架构 一标签中 存储的是E 码, c P 阅读器读取该 E 码后信息传送给 s at ] c P v 3 an l进行 9 基于 R I 技术 的生产执 行系统关键技术研究 FD预处理,去掉冗余信息后由OS N 指示 E 中间件到一个保存着产品文件的服务 C P器 查找到本地数据库寻找该 E 码所对应 的产 品信息 ,如产地、生产时间 、有 C P 效期等信 息。 中间件起 的作用是数据传送、多个 阅读器 的管理和高层过滤等。 OS系统 复制本地常用的 O 数据 以备后用 ,注 册动态或静态 O 与资产 N S N S N 跟踪 系统 协作 。O 系统起的是定位的作用 。 S N E 数据库      ,对 应于 E 系统中的 PL服 务器,可以跟 踪产 品序 列号,记 c P C P M载相关的交易数据、 对象类型数据 ( 比如托盘、 集装箱、 单品) P 数据实例 、E C(    品的有效期等 ) 如产 ,建立存储控制等 。 这些 数据可供企业 的其他应 用软件使 用 ,如用 于货运单管理、物流管理 、计划采购 、运输等。 数字化生产线 基于 R I      F D和 E C技术 对 E P系统的生产 定单信 息在生产制 P R 造过程进 行数字化监控管理 ,可 以保证 混流模式 下定单的准 时、正确 执行,为 物流 、销售、售后 服务建立 全面 的产 品电子档案 ,真 正实现产 品的生命周期管理。33 R I 系统技术实现 . FD33 1 阅读器 与标 签 . 冰箱装配生产线部 分工位 阅读器 安装 如图 36所示,在包括上线、各工位      一 监 测,下线等 不同工序处将 会相应地安装 R I 阅读器。 F D 如图 37     ,生产线 上不同工位 处都安装有 R 工 一 FD阅读器,当产品经过这些工序时,阅读器会读取相应的 E 码,由系统 c P . 将定单编号、产品编码与电子标签的 E 编码进 行关联 ,并根据现场 的情况 对标签写入工序完成状况及相应的 岗 C P 位 人员等信息 。阅读 器通过 网络 与 P 机 或工作站相连,P 机通过局域网与数 C c 据 库服务器连 接,企业应用软件能实时监控整 个生产过程。产 品装 配完毕下线 后 ,贴上条码 并对 电子标 签进行 回收,以便重复利用 。 基于 R I 术的生产执行系统关键技 术研究 FD技图 36 一 海尔生产线示 意图图37 一 基于RI技术的生产线的模拟图 F D
基于 R D技术的生产执行系统关键技术研究 I F第四章 基于 R I 技术的M 的实现 「 D s E在第三章      的基础上 , 我们 构建的基于 R D I F 技术 的数字化生产线 己经 能够 采集大量的 有效数 据, E 将对这些数据将进行有效处理, M S 进而完成多种功能 和 服务, 如生产线状况监控,员工行为监控,生产管理,质量管理与追踪, 物料管理,作业调度 ,现场操作指 导,生产数据实 时上传等。41 基于 R功 的MS , F E 系统功能R工      E 系统 的集成 是从 电子标签数据采集开始的, FD与 幼S 由于 RI 电子标签 F D 的引入 ,将对系统 的数据 采集的方式 、设 备资源分配与状 态管理、生产线 的实时监控模式、 调度方法以 等环节都将产生重要的 影响。经过充分调研 , 取了海尔特冰应用场 景并加以分析,结合 了 R 工 技 术的      提 FD共性特征的基础上, 借鉴 目 前国际上流行的 M 模型体系结构,提出了图 41 S E 一所 示的基于 RI 的 M 功 能模型和系统架构 。 F D S E 该系统主要包括数据 采集, 务 任处理器,调度系统, 配送系统四个部分。调度系统与 企业的 E 系统和 B 管 即 M O理进 行数据交换 。 F 设备 以及相关应用 软件 功能的不同组 合,将会产 生不同 RI D的 RI 应用模式。 F D 最后, 采用组件技术进行系统软件的开发, 实现 M 的多 s E 个 功能子系统,简 化问题的复杂性, 提高系统的可重构能力。一般而言, 在生 产线上的 RI 应用模式 为闭环 应用, FD 也就 是 说, 电子标签 是可 以重复使用 回收 的, 目前也为大 多数厂家所接 受。FD RI 应用于      制造业生 产控制与管理时, 零部件在流水线上每进入一个 工位,工艺操作都可 以进 行记录 , 品的跟踪 与监控 , 是 R I 系统对物 品的信息加 物 就 F D 工过程 , 自 记录物品在整个生产线 上加工流动的信息、 状态的记录往往 决定 动 对物品加工处 理的下一步 行动。 爷于 R , FD技术 的生产执行系统关键技术研究图41                一 基于RI 的讹5 F D 功能模型和系统架构为了找 出电子标签信 息变化对生产 中的一些 流程,如 ,生产流程控制 、生      产调度与计划排产、流程监控 、设 备管理 等的影响规律 ,即 电子标签 信息的变 化对相关生产流程产 生的影响 , 本课题研究 了 R D I F 应用环境下 的实时动态信息过程模型, 将典型应用中电子标签 信息的 变化全程记录,利用统计学的方法,构建电子标签的信息变化模型 ,然 后进 一步确 定其 对各个生产环节 的影响。在 此基础上,将 电子标签信息 的变化 规律作 为约 束条件 ,运 用整数规划 、离散动 幕于 R D技术的生产执行 系统关键技术研 究 I F态事件、 混合逻辑动态建模等方法, 建立基于 RI 技术的生 F D 产线过程模型,以 准确描述电子标签信息的变化对生 产过程的影响,为生产计划调度与排产,车间资源分配等打下 基础。 通过 使用 R I 技术 , 以实现 实物流和信息流的同步 F D 可化, 减少等待时间, 提高生产效率。 在研究信息流和实物流的同步融合模型时, 首先 研究他们之间的交互通信机制, 得出有效简洁的交互通信方式,设计出信 息流和实物流进行协同 合作的 逻辑规则,建立同步融合模型, 确保生产能够满足 客户需求。. 4 基于 RI 的 MS 统实现 2 FD E 系 生产管理应用 RI 遵循以      F D 下步骤: 首先建立产品识别序列号, 在生产中应 用该序列号监控生产, 采集生产工 序和生产物料的有关信息, 并进行成品检查,从而建立产品档 案。具体步骤如下 : 1制定产      品序列号编码规 则 (P 编码 ) . E C 管理系统      编码 的设置:码长 、类 型、码位 ,描述产 品相关 的内胆、发泡编 码 、 出厂编码 。 2建立产      品跟 踪单据 .管理人员根据需要管控的      重点工序及产品的重点流向, 建立产品跟踪单据,事先约定需要 管理事项 。3生产线实时采集      根据生产任务与产品跟踪单      据。工作人员 接收生产定单后, 通过 进行重点 工序与物料流 向 的实时 采集, 实时显示产品未上线、 上线、 在线、 完工等情况, 从而使决 策层可监控整个生产的 运作, 提高生产效率。4      处理 采集 数据通过在生产线采集产品识别序别号。管理人员可 以 解生      了 产进度及物料情况 ,从而建立产品 生产档 案。 5 合查询      综 按 照多种查      询条件 ,如 :生产批发 、型号、时 间、产品编号等固定或组 合 条件 ,来查询一个或 者一批产品的档案。 基于 R r F D技术的生产执行系统 关锭技 术研究6      .定制 多种报 表 遵循上述 F      R D应用步骤,在生产流程管理 中, R I 技术支撑下 的 ME I F D S 需要实现 以下 功能: 1 基 本资料管理 :主要包 括工位管理 /员工信息管理 /      . 部门管理 /生产 线管理/ 品管理 。工位 管理主要 记录生产线上所有工位 的信息 和参与          产 情况 。员工信息管理          完成各部门 的人 员信息管理和 计酬方式等 。部 门 管理 内容有 部门名称          、代号 、职能类型― 生产、管 理、设计或 技术 。生产线管理 ,完成          生产线 的相关设置, 以及各个考核指标 的设 置。2 定单管理:      . 导入定单, 指导生产。 生产计划更准确, 从而 更快地完成。实现平 准化支持下          的生产看 板管理 ,实 时获取 目前的计划 台数 、生产 台数 、差异台数和差          异时数等资料 ;动 态报 告 、分析 定单的进行 情况 和欠产信息 ,量化          衡量生产 完成指 标. 3 生产     数据采集 :包括 实时数据采集 / 处理数据采 集。生产监测 功能 . 批是提供给一般用户、企          业管理人员、 领导等用于及时了解生产进度情况 的。它主要包括订单执行 情况 的实 时监测 、工序 生产的实时监 测 、         工位 (          监测。 台)生产的实时 这些实时监测功能为 用户提供了整体或局部 的生产执 行信          息,以便用户及 时根据实际情况调整生产 。 4 生产     查询 :包 括生产现场查询 /生产状 况查询/ . 产量 查询 。 5 质量     查询 :包 括通过 率查询/ 陷信 息查询 。完成收集现场 品质状 况、 . 缺 实 时统计、分析 ,做          为对 策参考 ,防止 再发生 ,以提 高品质。现 场品质看板实时回馈,降         低不 良 减少修整工时。 率,6 运行     调度 :运行调度功 能是系统得 以正确和高效运转 的核心。运 行调 .度功能主要包括以          下几部分功能: 控制物料行进, 优先级调度,生产 同步          等。 运行控制功能是 系统的 后台功能,不存在具体用户的 类型。7 系统维      护:操 作员设置 / . 密码设 置 /数据备份。 8 查询     与报表:包括管理报表 /生产数据 采集动态查询 明细 表 / 种单 . 各 据 的查询 、统 计、报表 生成 。         9 标签管理:      . 包括标签注册/ 强制回收。 注册新启 用标签,以 及根据系统用户 设置的生产工艺流程 , 自动回收 正常生产完成 的电子 标签 ,通 过          基 于 R D 技术的生产执行系统关说技术研究 I F报废模      块强制回收电 子标签。 基于R工 的车间 MS F D E 数据模型主要包括以 下几个方面: 1 R工 核心数据库:包括 RI 基础数据模型和 R功 应用数 . FD F D F 据模型两个 层次。其中,RI 基础数据模型是企      F D 业生产过程中所涉及到的 基本实体信息 ,如工厂集成信 息等 。R 工      FD应用模 型中定义了工艺管理 、流程控制、      物料移动等所涉及到的业务数据模型, 另外还包括对 RI 核心 F D数据库进      行统一访 问的业 务对象组件 , 于控制 数据 的基本操作, 增 用 如 加、 改、      删除 、 修 查询等 , 为外部应用系统提供统一的数据访 问接 口等。 它与数据      实体相结合 ,实现 了应 用系统与数据库的交互。通过该组件 , 可 以单独修      改实体结构和对 实体数据的操纵,使得系统更加灵活 。2 R D数据交换和数据访问接口 . F I :为了 与其它 应用系统实现数据交换, 采用多种方式, oL      如 L 方式、oc AI 消息通讯中l oB、P、 J i ’ 件和 wbevc esri e 方式,实      现统一数据访问 口 接 。3 应用适配 器:通过定制 的应 用适配器,实现对企业异构数据源 的集成 , . 主要解 决二个 系统 的数据 集成 问题 ,分别建立 了面向实 时数据、原有      从 数据     库的适配器 。 S E 4 R工 FD基础数据维护 :包 括 RI 编码 维护、RI 车间数据维护 、R I F D F D F D 基础数据      同步。其 中,R 工 编 码维护用于对 R工 核心数据库 中的基础 FD FD 数据编码      的维护, 证企业所有对象 的唯 一性 ; 保 数据 同步 则负 责将基 础 数据 的变化同步至各分 系统。     . P D 43 RI 信息采集 与 ME S系 统接 口 系统采用 e h      D p 开发 ,数据库 采用 OAL 。本课 题主要完成 了 R D采集 l i RCE I F的系统架构 及实施,并生产线信息采集基于 RI 技术的 F D 基础上, 研究了 RI F D 与 M 集成的 口 S E 接 的实现, 包括产品的档案、 质量、 状态、 操作人员 信息等采集。1 质量      . 采集: 对产品的质量信息 进行数 据采集。 系统能 够采集定单生产过程中的所有质量 问题          和社会反馈 的质量 问题相结合 , 分析 产品质量问题
基于 R I F D技术的生产执行系统关键技 术研究第五章 总结与展望. 51 总结 R 工 作 为信息采集方案与 协 系统集成前 ,定单控制功能薄弱 、与 E 系      FD S E 即 统 的信息控制 脱节几乎是生产执行系统存在 的通 病。新系统着重实现 定单 的各种控制要求, 提供可以 满足实际要 求的 操作方法。F 作为 RI D 信息 采集方 案与MS E系统集成后 ,企业可 以根据需要对定单 、生产过 程进行全面细致 的管理 ,对 产 品全 生命周期 的质量进行管理 ,同时针对企业 生产过程 中的定单 、过程 、质 量信息等提供丰富、全面的集成信息, 不但能 够实现企业的 管理精细化, 而且能够帮助 企业实 现 自动计酬 ,从而最终建立 事业 部 内的信息集成平 台。同时 ,新的 MS 统使用实时、连续、自 E系 动、完整、精确的 数据, 优化从定单到 产品完成 的整个 生产 活动,减少无附加值行为,提高企业生 产运作和 处理 的有效性 。 海 尔数字生产线的改造 的升级 ,是在 既有 的生产管理计算机 网络基础上 ,     采用了 R 及 E 技术, F 功 C P 按照 E 统一编号在产品 C P 零件和 装配的生产线 上粘贴电子标 签,这 样就可 以很方便地获取产 品定单 在某条生产线上 的产 品配置和生 产工 艺信息。产品在通过生产线上扫描控制 点之 后 ,生产工位 的相关 信息 自动录入到企 业数据库中。 对于不 合格的 产品 送维修,由 维修 部确定故障原因 ( 工序位 置 ) ,整个 过程无须手工录入。基于R工     技术的 M 可以 FD S E 根据企业需要对定单、 过程进行全面细致的 生产 管理,能够对产品全生命周期的 质量 进行管理,同 时针对 企业生 产过程中的订 单、过程、质量信息等提供丰富、 全面的集成信息,不 但能够实 现企业的管理精 细化,而且能够帮助企业 实现 自 动计 酬,从而最终 建立事业 部内的信息集成 平 台。最终为企业达到节 约人工 成本、存货成本 ,提 高生产率 的 目的;不仅如此,及时的 采集信息, 还能为正确高效地进行生产决策提 供可靠数据,提升公司竞争力。采用条码技 术或者无线射 频 (FD 技术全面监控企业 生产过程 中的 R ) I 每 一个环节,全面 改善企业 的管理水平,极大提 高企业 的竟 争能力,增强企业 现 实生产经营管理 中的薄弱环节和关键环节 。 实施过程中      ,重点是技术方案及 RI 设备的合理选择 。 RI 设备类型众 F D F D 基于 R I 技 术的生产执行系统关键技 术研 究 FD多,选择合 理,会保证信息的准确率,使效 果事半功倍 。系统总体要求 能够 满 足企业现场 的实际需求, 并且需要对 复杂 多变的现场业 务提供 很好 的系统 支持。 . 52 展望 以上为 R I     F 在企业 中的闭环应用 ,从 目前的现状看 ,R 功 的应用还 是限 D F 于企业 内部 , 而对 RI 在物流中如何进行管理关注 还比较少,因为这要涉及 到 F D 供应链的整个环 节, 包括物流配送单位 、 海关、 商、 工 税务等各个环节。 R I 而 F D的应用是一个生态 环境,仅 有标签本身是无法应用的,必须有相应的应用环境和管理手段 ,才 能推动 电子标签的大规模普及 。FD RI 在开环应用,      还可以应用于货物配送、 销售过程管理、 售后服务 管理 等, 从而真正 提升整个供应链的透明度〔 3 姻 ] 。 FD RI 技术应用      于配送管理, 通过在配送前将配送商品资料和客户定单资料 写入电 子标签, 可以 在商品 到达配 送客户后, 读取电子标签中的信息,调出客户相应的定 单,然 后根据 定单情况挑选 货物,确认 配送完一个客户的货物后 , 阅读器会 自动校验配送情况,并做出相应的提 示。FD RI 应用于销售过程的管理,      可以 通过电子标签记录哪一种产品在什么时间,叨一个部 门,卖给 了什么人 ,是谁卖 的,完成 哪一份 定单或合同。有 了这 卜 些基本信息 ,我们可 以很方便地进行分 析和 统计 。及 时准确 地了解产品是否符合市场要求, 销售量 大小, 什么产品 好销,什么产品 滞销,为企业的决策提供依据,尤其是对产 品种类花样繁 多的企业 ,如服装 、家电等,及时了解市场行 情,把握市场 。FD RI 应用于售后服务的      管理, 可以 保证数据的正 确及时。 如果 用户来投 诉或保修, 通过RI及 E 网 厂家 F D c P 络就能知道产品是 否在保修期内, 是否是正 式销售产品, 是否是 本厂原 装,以 前是否 进行过维修等。当用户保修 或发生质量投诉时,可 以立 即查到这一产 品是何 时在 何地 由何人售 出的,价 格是多少 ,销售合同内 容, 保修记录, 发生问 题的 零部件是哪一个供应商 提供的, 什么人安装的。可 以追究供应商或分销商的责任 。相关信息确 定之 后,维 修人 员使用 阅读器识读客户信息 电子标签 ,确认商 品的资料。维修结束 后,录 入维 修情况 及相关信息 。通过售后服 务体系 ,我们 不但 可 以统计 出产 品的质 量规律 ,还可 慕于 R D技术的 生产执行系统 关键技 术研 究 I F提 高服务质 量,降低服务投资 。 基于RI      技术的物联 网能够真 正发挥 效用 时, 可以实现在 一个共用 的平 F D 就台 上实 现信息共享, 实现货物的全球跟踪, 达到提升 从而 供应链透明 度、 降 低存 货、提高现 金流速的 目的。尽管 RI      技术己 F D 经应用于多 个领域,但是其应用是局限 在某一封闭 市场 内,因此 其市场规模受到了 极大的限制。 但是随着 RI 技术的发展演进以 F D 及 成本的降 未来几年内RI 技术主要以 低, F D 供应链的应用为赢利的主体, 全球开放 的市场将 为 R 功 带来巨大的商机 。 FFD RI 技术所独有的优势, 将在全球形成一个巨大的产业,      最终 值得各个领域加 以关注 。可以      在未来的几年中,RI 技术将持续保持高速发展的 预计, F D 势头, F RI D标签 、阅读 器、系统集成软件 等方面都将取得新的进展 。随着关 键技术的不断进步, F 产品的种 RI D 类将越来越丰富, 应用也越来越广泛。 同时, 应用方面也会针 对不同行业集成不同的技术 , 多的大企业 和行业将 强行 推动 R工 技术 降 更 FD低物流及管理成本【 4。 45 ? ] 不仅是 RI      本身, F D 而且 RI 读取设备和相关的 F D 应用软 件将形成一个迅速 发展的大市 场。对于使用 RI技术的企业而言, F D 如何有效处理应用 RI 技术 F D带来 的巨大数据来 降低成本 ,提 高生产效率是至关紧要 的问题 。因此企业需要 一个 数据管理平台 ,它包括后端 数据库 ,应用程序 以及正确 的分 析能力来处理由 R D系统生成的 I F 大量数据。否则, 企业可能 会被大量的 数据淹没而得不到 R工 技术带来的好处。目 国外许多 FD 前, 大应用系统开发商如 Sn S 、 al、 u、 A oce P r工 等公司 己经看到这个 问题或 商机 ,纷纷开始在其产品中集成 RI 技术 以满 明 F D 足 未来这方面的 巨大需求 。总的来 说,相关 的系统集成软件 未来会出现两极 分 化 ,一类 强调大而全 , 物联网 ”就是最终的 目标 ,另一类侧重 小而专,为特 殊 “ 行 业或小企业量身定做 ,二者都将基 于 W sr i 进行信息交换 。 b e ev c e 基 于 R D 技术的生产执行 系统关键技术研究 I F附录:L 签注册部分的函数实现 标/标签注册部分的函数 实现 /Varsata :s ig       rn ; LsTg tG30knt Dep0PIi;      i: FG30Knt P0Pl G30Kls: FG30Kls;      oe DeP0PCoe P0P C s/初始化 / /关闭 / 连接G30Kedrik D多P0PRaeLn: /     aeLn:F 30Kedrik /设置 EC P0PR P 信息返回之回调 入口G30KIik DsP0P Ln;     Ln: FG30KIik P0PD e o絮 1/设置 1 状态信息返回 / 0之 回调入 口 G30K既t :DwP0 PD r ;       l FG30KO tl P0PD r e CpoeueMPo4cnI Sotti      yrcSa ( : hrsrn:lnn:itgr AP o rcdr P g ieo nee: EC : NSo ttig sda l hrsrn) tcl :) cdr IoeueLnTRae ;        i k o e d r r调用初始化:    fn in yePoA de shlls :Ta de lFn a :srn ;   to MGtrcdr s (Dlnt H nl ;D luN e t ig uc m vrD lrc AP叱) A PO : a lPo :FRR :FRRCbgn      ei Rsl :        i : eu t 二n lDlr c =G tr cdrs (D ln t C a (lFna ) ;      : ePo Adesh lls,P hrDluN e) lPo m i o     sin dDlrc hn fn tA sge (lPo)teb gn        eiS wes ( m (        r t, h Ms o 昭eF a 系统函数没有找到:[ ]不能完成 o %, 5 此功能。 , ’[lFnae) ; D luN 〕) m 基 于 R I 技术的生产执 行系统关被技术研究 FDel x t;r ieEcp inCet ([ePoAd esF i〕G tatro : as xe to .rae,G trcd rs a l eLsErr ’+ It ot (eL sErr) nTs rGta tro) :ed n; Rs l : Dlrc eut = lPo : ed n:fn ln y odirr (lLba :srn) Hn l;   to M LaLbayDl iN e tig :Tade uc mbg    n eiRsl : od ir ( a (lLb ae)     = La LbayPhrD liNm) ; eut r Ci Rs t =        < o t e f e ul hnbgn        eiSoMsaeFra (       omt 系统 文件丢失 : [ ]不能完成此功能 。 hwesg( ’ % , 5 [ liN e): o Lba 〕) l mei          x t; ed        n:e d:      n实现部 分:     poeue yrcSa(    dr MPo4cnI:Sottig ieo nee;APN : rc P hrsrn;lnn:itgr ECoSo ttlg sdal h rsrn) tcl :bgn      eii rm sa Tg        ta )=T i(E N )te fT i (Ls rmAP o hn Ce t            xi el e        ssa ta : EC o         N ; L sTg =APMs gB pm O)      e( _K : es ee b awt dtlA阅u rld        D ey o ih a a.bgn        ei4 2 幕 于 R I 技 术的生产执行系统关键技 术研究 F DC o e; ls SLCer Q . la :SLAd ,eet TgD fo RI s wee Ti (aI) 二 ”’ + Q.d (slc aI rm FD hr rmTgD,, T i (ECo + , , rmAP N)P n Oe :         i s Pyte          flE t hn mbgn          ei Coe            ls ; SLCer            Q . la ;SLAd,net no FD          it RIs (oy T gD Sae v le Q.d (isr Bd, a I, tt) a us( b qNxVl P 一e.eta,”’+APN u E o+”’ )) C ,0’:ty              yEeSL              xcQ : dgPRgse.dECT t =APN :              x : ECo lECe itretP .e dgPRgse.eo. i sAd,P :’+A PN              e.d (EC lECe itrMm lLn ECo+’ 册成 注 功!) ’:ecP              xetSLSvTF l(扫CQ一 8 Er)              2.r, ; Q.aeoie,MSL 1S w s g( Q            oea ’ h M s e SL语句执行错误,请检查数据库 ! 一错误代码:HCQ一 2, ; MSL 18)ed            n:ed            n es            ledgPRgse.eo Ln sA d,P           . ie .d (E :’+A PN .重复注 册 ! lECeitrMml C E o+’ C,: ) ed   ; n ed n;boi : re Lgn =Tu ; / /登录成功后刁开始扫描 E ‘ c P43 基于 R D 技术的生产执行 系统 关键技 术研究 I FE C U Li k R a e P F n. f To e d r l2 描数据接收 的函数实现 扫/    /扫描数据接收的实现函数bgn      ei/     D 进行连接将不出 S 沙漏标志, 自 动手改动,这样会 /使用 AO 现 Q L 要 己更加 灵活。Sre.u o = r orls ;       sr : c Hu G a s cenCrwt AD u yd       r o ihA O e Qbgn        eii rms N 二” te /如果不        ) fTi( P O E C hn/ 使用 RI Fo进行扫描,则从表 Pout 中判断内 rdos 胆的 条码是否正 确bgn          eis yatoe:          K PrCd =”; eCl e;              osS L C er            Q . la :SLAd,eet aBd, .ePrC e rm eprs ,          .oy aKyat d fo Kyat a Q.d( lc s oPo ut b we e (.o y = bN 1a l o aBd = bN iaZ ad r dcs hr aB d .eD n r .oy .e Dn) naKyatoe=” .eprCd ’+Cp ( eDnN ,9 oy iaS,2 )+”’adbBd =”’+ N A n .oysr jcI P oetD+””) : SL SvT Fl (C a tt)            .x, ; Q .a eoie, 八aOe ;            Pni s叩t hn            flE ytebg n            eiAp c i ? s g o( a ’ 起, 胆 码与 品            h ( 不 内 编 pitneaB p r 对 l a oM s e x c 产 型号 不符, 请确认 ! ) 内胆型号错误’ BI Ro +M EB丁oI: ’,’ ,M c RR BnFuTN) 州E 基于 RFD技 术的生产执行系统关键技术研究 IsPN : ” ;              E o = csedrP :              RaeI =” ;eteDnNStou :                dNiaS.eFc s e t e D n N S lc A l                dNiaS.eet l; Sre.usr : cDf t               l ; c en C r o 二 r e a u ei ;                xted              n es              lese P rC d              K ya t o e: =UpraeFedyae,ePrCd,.sti ) peCs(i BN ( yatoe)Asrn ; l m K gen            d el e            sb gn          eiCl s              o e;S LC e ;            Q . la rSLA d,n et no FD ea l Bd, aI, ieD          lt R ID ti (oy T gD Ln I, Q .d (isrSainD rgD lsI,BnID srD ) ttoI ,PoI ,CasD aCI,UeI)’; SL d (vle cnsqNxVl ”’ Upraes CO +         Sase.eta, + peCs( PN) Q. d, aus( e A E +sie          +sttoI ”’ LnI D+”’ ,”’ sai D+ ,”’+srg n PoI D+”’ ,+sKl sD+”’     sI W a C ,”’+saC I Bn ID+”’ ,”’+ssrD+”’’ ; Ue I ))t              ryEe S L:              x cQe e              xc PtSLSvTF l (HCQ一 8Er)             2.r, ; Q .aeo ie,M SL1h ea C Q S M s e sL语句执行错误,请检查数            w os g 据库 ! 一错误代码:UCQ一2, ; MSL18)ed            n: e d;          n i F 洲 IE i         t te fb I D x s h n4 5 基于 R D技术的生产执行系统关键技 术研 究 I Fbgn          ei刀 这样通 过判断是否是第 一站的方法要 灵活一些 ,所 以效率要高一         些 i b rs s a o t e              h f f Fi t t ti n lb gn            elCl s                o e;SLCer              Q . la ;i rmsPN )=” te              n fT i(E O C h SLAd,e et * fo Po S hr eD n               dN wee N ia l = ”’ + Q.d (slc rm rAeDnN+ Ni S ”’ n lnD= a adPaI ”’+slnD P I +”’adP jcI a n r et o D=”’ + srj t Poe 1 c D+””)es                leSLAd, eetb*fo Po S , rdNealbwe e                dNa PoSDti Q.d (slc . rm r hraTg ”’+sPN ”’ n aNial .aI D= ECo+ ad .eDn =”’+ NiaS +”’ n Ae nN D adaB d .oy=bS I n .tto I .N DadbSa inD=”’+ stto I sa inD+””) :Oe ;              Pni lEPy te              f s t hn mbgn              eiCl e;                  osSLCe :                  Q . la rSLAd ,net no rdN(oy N ial TgD ln D               Bd, eDn, a I,Pa I, Q .d (isr it PoS Ln 1,S ainD rjc 1,Ca sD a C I)v le ) ieD t toI,Po etD lsI,B nID au s’ ;SLAd,( _e.eta,”’+AeDn              Q. 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DadbS i I o N ao= ”’ s ai l + + s t n ”” t on )es              leSLAd, eet b* fo r dN , rdNea l             m PoS a PoSDt i b w ee Q.d (slc . r hraTgD .aI =”’ ECo+”’ d .e al +sPN n a aNi n =”’ AeDnN+”’ n D + Ni S a adaB d . oy=bS I n . tto I .NDadbSa inD=”’+stto工 sainD+””) ;Oe ;            Pni smt h n            flEPyt e bgn            eiCoe                ls ; S L C e r;              Q laSLAd,ei,;            Q d ( gn) b刀 如 果有前一站 ,则更 新             前一站的产出量 i rm srvtto I) >” te              < fT i (Pesa lnD hn S LA d,paePaEe e aC u=CaCu+lw ee                hnh Q d (udt lnxcstC hnh hr Pa I = lnD ”’ Pa I ”’ n s ainD ”’ srvtto I +”’’ : +slnD+ ad ttoI = + PesainD ;) / 如果同时还有其他操 作的话,可以写在触 发器中一并实现              / SLA d’paeKya t e Ue             Nst sd=”Tu, w eeS Q .d (udt eP S r re’ hr N=”’ +U praeAeDnN +”’’ ; peCs (N iaS)

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