1、Center system 制造業(yè)在制品實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)解決方案制造業(yè)在制品實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)解決方案浩海易通科技(北京）有限公司2008年6月目錄1。背景和需求32。系統(tǒng)目標(biāo)42.1功能目標(biāo)42.2預(yù)期效果53。總體方案63.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)63.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)83。3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)93。4功能模塊簡介124.系統(tǒng)支撐技術(shù)164。1 精益生產(chǎn)技術(shù)164。2 條碼識(shí)別技術(shù)164。3 RFID射頻識(shí)別技術(shù)175.總結(jié)216項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃 221.背景和需求目前，國內(nèi)制造業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到信息化對(duì)企業(yè)發(fā)展的重要性,許多企業(yè)引進(jìn)國外先進(jìn)管理思想和方法，并開發(fā)了ERP/MES/DCS/CAD/CAM/CA

2、PP/PDM等信息管理系統(tǒng)，這些系統(tǒng)目前已在數(shù)字化程度較高的企業(yè)內(nèi)發(fā)揮出了重要的作用，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但是我國傳統(tǒng)制造業(yè)由于普遍存在環(huán)境比較惡劣、信息化基礎(chǔ)薄弱、生產(chǎn)效益不高等不足現(xiàn)象,因此在制造業(yè)尤其是傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)施信息化是當(dāng)前迫切需要解決的任務(wù).同時(shí)，即使在實(shí)施了ERP的企業(yè)，也需要對(duì)車間級(jí)的生產(chǎn)信息進(jìn)行采集與管理，以達(dá)到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行“事前預(yù)測計(jì)劃、事中分析控制、事后跟蹤管理” 的目的。MES雖然引用了先進(jìn)的車間生產(chǎn)管理的理念與方法，但要在傳統(tǒng)的機(jī)械加工為主的離散制造業(yè)應(yīng)用，仍需解決車間信息采集與管理系統(tǒng)間的信息斷層問題。目前絕大多數(shù)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)控還是通過管理人員到車間現(xiàn)場

3、了解情況,然后把數(shù)據(jù)人工輸入EXCEL中進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)形成車間報(bào)表，工作量大并且效率低,無法實(shí)時(shí)跟蹤在制品加工狀態(tài),數(shù)據(jù)不能共享，造成過多重復(fù)工作。因此，企業(yè)迫切需要對(duì)產(chǎn)品的制造過程進(jìn)行全程跟蹤與管理,實(shí)現(xiàn)從簽定合同-設(shè)計(jì)生產(chǎn)入倉發(fā)貨的生產(chǎn)全生命周期的監(jiān)控，滿足生產(chǎn)精細(xì)化管理需要以及客戶交貨期需要，并實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的跟蹤追溯；這也是提高企業(yè)的競爭力，加強(qiáng)成本控制，用準(zhǔn)確的產(chǎn)品數(shù)據(jù)來支撐信息系統(tǒng)，同時(shí)解決生產(chǎn)過程的物料使用進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄，杜絕物料浪費(fèi)、在制品積壓等問題。2.系統(tǒng)目標(biāo)以離散制造業(yè)生產(chǎn)企業(yè)為對(duì)象，面向精益生產(chǎn)與6S管理模式，利用RFID、電子看板等技術(shù)識(shí)別物料身份、記錄加工狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車

4、間在制品實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量追溯功能，提高產(chǎn)品品質(zhì)，減少和避免積壓，提高企業(yè)效率。2。1功能目標(biāo)l 工位電子看板：通過與MES集成，將計(jì)劃指令直接下達(dá)到工位，各工位操作人員將生產(chǎn)實(shí)績信息及時(shí)反映到管理系統(tǒng)中；l 加工過程數(shù)據(jù)采集：整合條碼、RFID等數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)實(shí)況的各種信息,形成完整的生產(chǎn)過程記錄,為質(zhì)量管理與追溯提供依據(jù)；l 加工狀態(tài)可視化監(jiān)控：管理系統(tǒng)通過條碼、RFID系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解產(chǎn)品、設(shè)備、原料以及人員的狀況，從空間、時(shí)間維度更為形象地反映生產(chǎn)信息,從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的可視化監(jiān)控;l 關(guān)鍵工序管理：按照關(guān)鍵工序、強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)的特殊要求，利用RFID系統(tǒng)捕捉相關(guān)信息，圍繞關(guān)鍵工序進(jìn)行

5、必要的生產(chǎn)調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的區(qū)別對(duì)待控制與管理;l 現(xiàn)場信息實(shí)時(shí)校驗(yàn)：依據(jù)現(xiàn)場條碼、RFID等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的有用信息，通過核對(duì)實(shí)際作業(yè)中的操作人員、質(zhì)檢人員、工序、物料、設(shè)備、工具的正確性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)成信息的實(shí)時(shí)校驗(yàn)。對(duì)于設(shè)定的工藝要求不符的資源配置進(jìn)行報(bào)警,提醒管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；l 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯：以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，建立產(chǎn)品追蹤體系.追溯成品與生產(chǎn)設(shè)備、時(shí)間、員工的雙向追蹤;l 生產(chǎn)預(yù)警與報(bào)警：根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原則和特殊質(zhì)量保障原則實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的預(yù)警；對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備、工序、人員、物料等出現(xiàn)的突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)警，降低企業(yè)生產(chǎn)事故發(fā)生率和企業(yè)損失。l 在制品出入庫管理：利用條碼或RFID電子

6、標(biāo)簽對(duì)在制品身份進(jìn)行唯一標(biāo)示，通過在在制品出入庫時(shí)讀取在制品信息,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)在制品出入庫的實(shí)時(shí)管理，從而更為準(zhǔn)確、方便地對(duì)在制品庫存流動(dòng)情況進(jìn)行管理。2.2預(yù)期效果系統(tǒng)實(shí)施所達(dá)到的預(yù)期效果包括：l 通過條形碼和RFID等自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集手段代替手工處理信息提高管理效率和增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力；l 信息系統(tǒng)將向底層自動(dòng)化擴(kuò)展.通過RFID向系統(tǒng)輸入大量底層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使得信息系統(tǒng)勢必不斷向底層自動(dòng)化擴(kuò)展，提高裝配過程的靈活性；l 彌合企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中計(jì)劃與執(zhí)行時(shí)間的間隙。應(yīng)用條形碼或RFID等自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集手段的信息系統(tǒng)能及時(shí)獲取生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在制品的全程自動(dòng)跟蹤，并通過網(wǎng)絡(luò)信息傳遞通道將數(shù)

7、據(jù)和應(yīng)用無縫集成起來,為企業(yè)管理層提供決策支持，彌合了計(jì)劃下達(dá)和生產(chǎn)執(zhí)行之間的間隙，減少計(jì)劃的盲目性；l 安全庫存和制造批量的觀念發(fā)生變化。條碼或RFID在工廠和倉庫中的應(yīng)用將使得上游工序（或企業(yè))的來料、下游工序（或企業(yè)）的需求完全透明,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)制(JIT）和批量定制（MC)生產(chǎn)方式.數(shù)據(jù)管理 創(chuàng)造無限價(jià)值58572639- 19 3.總體方案3.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方案的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)大體分成生產(chǎn)執(zhí)行層、數(shù)據(jù)通信層和管理控制層三部分。圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖1. 生產(chǎn)執(zhí)行層生產(chǎn)執(zhí)行層由工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備終端和條形碼、RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩部分組成，包括

8、的物理設(shè)備有條碼掃描儀(掃描槍）、RFID讀寫器設(shè)備、射頻天線、RFID電子標(biāo)簽以及現(xiàn)場信息顯示、錄入終端、RFID打印設(shè)備、貼標(biāo)設(shè)備等.從空間位置的角度講,主要涉及用于在制品生產(chǎn)的作業(yè)車間現(xiàn)場、用于存儲(chǔ)在制品的倉庫等區(qū)域。生產(chǎn)執(zhí)行層完成底層數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)提交和指導(dǎo)生產(chǎn)。條碼掃描儀（或掃描槍）：條碼掃描儀是基于條碼識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要設(shè)備，主要用于掃描的各類條碼信息和跟蹤的數(shù)據(jù)。RFID讀寫器設(shè)備：讀寫器是RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部件，主要完成電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的采集與傳輸。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場空氣、噪聲等物理環(huán)境和電磁環(huán)境的實(shí)際情況，RFID讀寫器需要具備一定的防塵、防潮、防噪聲和電磁

9、隔離的能力，保證在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境下工作的可靠性和安全性。另外，結(jié)合現(xiàn)場空間布局和實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn),還需要考慮讀寫器的讀取距離、讀取范圍、反應(yīng)靈敏度和精確性等方面因素。射頻天線： 讀寫器在一定程度上決定了射頻天線的某些性能參數(shù).天線的性能參數(shù)和空間布置直接影響到標(biāo)簽識(shí)別的效果,進(jìn)而影響整個(gè)RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能.工業(yè)現(xiàn)場的電磁環(huán)境復(fù)雜程度對(duì)射頻天線的可靠性和有效范圍影響很大。另外,還需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定天線數(shù)量和安裝方式、安裝位置和角度。RFID電子標(biāo)簽:RFID電子標(biāo)簽的選擇要根據(jù)在制品的實(shí)際特點(diǎn)。特別值得一提的是用在金屬等導(dǎo)體材料的在制品上的電子標(biāo)簽與非金屬在制品標(biāo)簽的區(qū)別。在金屬在

10、制品的條件下，常規(guī)的RFID智能標(biāo)簽在金屬環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)屏蔽現(xiàn)象，必須采用特殊的金屬標(biāo)簽才能滿足項(xiàng)目的應(yīng)用適應(yīng)需要。其次要綜合考慮標(biāo)簽成本與性能指標(biāo)。由于實(shí)際生產(chǎn)中電子標(biāo)簽的使用數(shù)量巨大，因此要盡量降低標(biāo)簽采購成本；同時(shí)又要兼顧標(biāo)簽性能、使用壽命等因素,爭取實(shí)現(xiàn)整體效益的最大化，在此我們一般采用重復(fù)使用型標(biāo)簽.現(xiàn)場信息顯示、錄入終端：現(xiàn)場信息顯示、錄入終端設(shè)備集電子看板與現(xiàn)場信息錄入設(shè)備于一身，實(shí)現(xiàn)零配件批號(hào)生成與管理以及生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)狀態(tài)信息、生產(chǎn)設(shè)備信息、質(zhì)量分析信息的在線實(shí)時(shí)查詢、顯示、錄入，實(shí)現(xiàn)車間的無紙化作業(yè)。 RFID打印設(shè)備、貼標(biāo)設(shè)備：打印機(jī)從控制電腦處接收和執(zhí)行打印指令

11、。根據(jù)一個(gè)生產(chǎn)過程的記錄，打印機(jī)指令信息打印在標(biāo)簽表面,并將指令信息寫入芯片中，然后將標(biāo)簽粘貼在在制品貨包裝上。2. 數(shù)據(jù)通信層數(shù)據(jù)通信層是聯(lián)系管理控制層和生產(chǎn)執(zhí)行層的中間部分，實(shí)現(xiàn)管理層與執(zhí)行層之間的數(shù)據(jù)通信與信息交互。主要的物理設(shè)備包括企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）和通信服務(wù)器.企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)：結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)車間現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，數(shù)據(jù)通信層通過千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)管理層與執(zhí)行層的連接，并實(shí)現(xiàn)兩者之間基于TCPIP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸和信息通信。通信服務(wù)器：主要處理上下層之間的數(shù)據(jù)通信與實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)這些數(shù)據(jù)的接收、過濾和整合、數(shù)據(jù)解析等，是系統(tǒng)中間件的載體。3. 管理監(jiān)控層管理監(jiān)控層主要完成生產(chǎn)管理及調(diào)度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

12、，并響應(yīng)由底層傳輸過來的數(shù)據(jù)終端的命令請(qǐng)求，或者通信層請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到底層數(shù)據(jù)終端的指令。管理控制層包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、管理服務(wù)器和上層管理計(jì)算機(jī)三部分：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：主要存放生產(chǎn)執(zhí)行層采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。管理服務(wù)器：主要存放對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理所需的各類信息，用于對(duì)生產(chǎn)實(shí)施日常管理和企業(yè)整體的計(jì)劃決策管理；數(shù)據(jù)服務(wù)器和管理服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接口聯(lián)入局域網(wǎng)絡(luò).上層管理計(jì)算機(jī):是生產(chǎn)管理人員用于生產(chǎn)管理的綜合平臺(tái)，主要用于對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和生產(chǎn)指令的下達(dá)。3。2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用瀏覽器服務(wù)器 BS（browserserver）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖整體結(jié)構(gòu)

13、分為用戶表示層、功能層和數(shù)據(jù)層：1、表示層：由基于WEB瀏覽器的客戶端組成。用戶通過WEB應(yīng)用界面與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互，完成信息的采集錄人或數(shù)據(jù)顯示；2、功能層：由WEB應(yīng)用服務(wù)器執(zhí)行事務(wù)處理邏輯.WEB服務(wù)器采用Http協(xié)議回應(yīng)各用戶PC發(fā)送的請(qǐng)求，并收集底層數(shù)據(jù)提交給用戶來實(shí)現(xiàn)用戶的應(yīng)用要求;3、數(shù)據(jù)層：通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器執(zhí)行數(shù)據(jù)處理邏輯，為系統(tǒng)提供底層數(shù)據(jù)支持。BS結(jié)構(gòu)同CS結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、非常容易實(shí)現(xiàn)多用戶監(jiān)控；2、開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境分離，便于系統(tǒng)的管理與升級(jí)；3、應(yīng)用環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器,簡化了傳統(tǒng)系統(tǒng)中較為復(fù)雜的GUI的開發(fā)，降低了對(duì)用戶的培訓(xùn)、安裝和維護(hù)等費(fèi)用；4、易實(shí)現(xiàn)跨

14、平臺(tái)的應(yīng)用.3.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)整個(gè)在制品實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中虛線框內(nèi)的部分為本項(xiàng)目所需完成的部分，主要包括生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備終端、RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和系統(tǒng)中間件三部分組成。1. 生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備終端生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備終端主要完成生產(chǎn)現(xiàn)場信息的錄入/顯示的功能。其功能可分解如下：圖3 車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖l 加工過程中實(shí)時(shí)信息反饋當(dāng)在制品到達(dá)某一工位時(shí),工人利用條碼掃描槍或RFID讀寫器讀取在制品上的條碼或RFID電子標(biāo)簽信息，讀取的信息在設(shè)備終端自動(dòng)顯示,并根據(jù)該信息自動(dòng)與系統(tǒng)服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫內(nèi)對(duì)應(yīng)的在制品信息進(jìn)行核對(duì),當(dāng)確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新。加工完成后，工人將完成

15、情況錄入到設(shè)備終端，具體信息包括完成數(shù)量、完成結(jié)果等。同時(shí)，記錄該工序完成時(shí)間和完成情況，自動(dòng)更新系統(tǒng)信息，作為生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與在制品跟蹤的依據(jù)。l 電子看板與實(shí)時(shí)信息顯示生產(chǎn)管理層在生產(chǎn)過程中所下達(dá)的實(shí)時(shí)指令和信息，將以消息通知的方式，直接在特定工位的設(shè)備終端上實(shí)時(shí)顯示，從而提高了車間生產(chǎn)對(duì)特殊情況的快速反應(yīng)能力，并且保證了管理層信息及時(shí)傳達(dá)到生產(chǎn)環(huán)節(jié)。l 在制品庫存/出入庫管理設(shè)備終端應(yīng)用在在制品倉庫內(nèi)，主要完成對(duì)在制品庫存信息的管理、出入庫登記等工作。此時(shí)的設(shè)備終端通常采用計(jì)算機(jī)來完成。l 預(yù)警與報(bào)警功能設(shè)備終端將根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求提供不同等級(jí)的報(bào)警功能。報(bào)警等級(jí)可分為嚴(yán)重級(jí)、較重級(jí)和輕微級(jí)

16、，具體代表的含義有企業(yè)確定.當(dāng)生產(chǎn)過程或車間出現(xiàn)問題時(shí)，加工人員可以通過設(shè)備終端提供的報(bào)警功能，根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的報(bào)警級(jí)別向管理系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)報(bào)警.生產(chǎn)監(jiān)控人員通過系統(tǒng)監(jiān)控界面及時(shí)了解信息，作出相應(yīng)的事件處理反應(yīng)。2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以條形碼和RFID為代表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場信息實(shí)時(shí)獲取的主要硬件設(shè)備。通過生產(chǎn)車間專用數(shù)據(jù)采集終端，可以將生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)工藝直接下達(dá)到工序指導(dǎo)生產(chǎn)?；跅l碼的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，且具有一次投入低等優(yōu)點(diǎn)，比較適合于對(duì)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較為理想的企業(yè)采用。RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽非可視、標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)數(shù)

17、據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn),非常適合在制造業(yè)應(yīng)用。系統(tǒng)利用條形碼或RFID標(biāo)簽對(duì)在制品、加工人員等生產(chǎn)要素進(jìn)行惟一標(biāo)示,利用在車間的各個(gè)工位和其他數(shù)據(jù)采集區(qū)域布置條碼掃描槍或RFID讀寫系統(tǒng)等數(shù)據(jù)采集終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程中的上述信息的實(shí)時(shí)采集。這些信息經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸和系統(tǒng)中間件過濾處理后，為生產(chǎn)管理控制層提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控。3. 系統(tǒng)中間件所謂系統(tǒng)中間件，是指介于前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和后端數(shù)據(jù)庫與管理和監(jiān)控系統(tǒng)中間，提供程序管理、資料過濾與匯集、事件管理、安全管理以及網(wǎng)絡(luò)管理等機(jī)制的軟件模塊。換句話說，中間件提供了一個(gè)雙向透明接口，對(duì)底層設(shè)備的精確控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集以及對(duì)上層

18、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫等提供需要的底層數(shù)據(jù)，使上層應(yīng)用軟件屏蔽了底層硬件的復(fù)雜性和多樣性,能在不同硬件環(huán)境下更為方便地實(shí)現(xiàn)相同功能的軟件。3.4功能模塊簡介在制品實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建在Internet/Intranet上，使各協(xié)作單元在任何時(shí)間、地點(diǎn)通過此信息平臺(tái)，即可訪問其所需的信息，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制及用戶權(quán)限的設(shè)置，不同用戶所能查詢和修改的信息也不同。系統(tǒng)既可以作為一個(gè)獨(dú)立的管理系統(tǒng)運(yùn)行,也可以與MRPII、ERP等上層管理信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，為其適時(shí)準(zhǔn)確地提供生產(chǎn)現(xiàn)場的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，由八個(gè)主功能模塊構(gòu)成：系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、路徑定義、跟蹤轉(zhuǎn)移、庫存管理、質(zhì)量控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)

19、分析。各功能模塊的關(guān)系及詳細(xì)功能劃分如圖4所示。主要功能模塊說明如下：1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為系統(tǒng)其它功能模塊提供必要的執(zhí)行數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括零件基本信息、產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)組織配置、設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝路線、人員信息等。對(duì)于零件信息和產(chǎn)品BOM，要能夠打印相應(yīng)的物料編號(hào)條碼,或?qū)⑿畔懭隦FID電子標(biāo)簽,為在制品跟蹤過程的快速數(shù)據(jù)采集提供信息的載體。2、路徑定義模塊為了兼顧敏捷制造過程的使用要求，便于柔性的加工流轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)過程重構(gòu)，系統(tǒng)提供了在制品轉(zhuǎn)移路徑定義工具。通過GUI界面配置在制品在流轉(zhuǎn)過程中所經(jīng)過的各加工節(jié)點(diǎn)(企業(yè)、部門、工段等）與在節(jié)點(diǎn)之間的正常流動(dòng)順序,

20、以建立某類零部件生產(chǎn)過程的在制品轉(zhuǎn)移路徑.依據(jù)定制的轉(zhuǎn)移路徑進(jìn)行在制品跟蹤與管理，可以加強(qiáng)各個(gè)加工環(huán)節(jié)之間的交互作用和協(xié)同緊密程度，并有利于供應(yīng)鏈環(huán)境下系統(tǒng)的復(fù)用性和通用性。圖4 在制品實(shí)時(shí)跟蹤與管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖3、跟蹤轉(zhuǎn)移模塊模塊主要包含在制品跟蹤、在制品轉(zhuǎn)移以及員工完工等功能。在制品跟蹤子模塊以在制品跟蹤單為依據(jù)，從生產(chǎn)投料到產(chǎn)出，按工藝路線對(duì)每一道工序加工、工序完工、工序自檢進(jìn)行狀態(tài)跟蹤、數(shù)據(jù)采集并在工序間自動(dòng)轉(zhuǎn)移;在制品轉(zhuǎn)移子模塊包括在制品轉(zhuǎn)出與在制品接收，用以完成各加工節(jié)點(diǎn)之間的在制品轉(zhuǎn)移，并實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間在制品任務(wù)即時(shí)消息通知，以提高各個(gè)節(jié)點(diǎn)的敏捷響應(yīng)能力。在制品跟蹤與在制品轉(zhuǎn)移均需

21、要節(jié)點(diǎn)在制品庫存模塊的支持,動(dòng)態(tài)對(duì)庫存進(jìn)行操作、更新.另外，員工完工子模塊用以維護(hù)員工工作量及計(jì)劃任務(wù)的完成情況，可以根據(jù)在制品跟蹤的動(dòng)態(tài)進(jìn)行自動(dòng)累計(jì)。4、庫存管理模塊在制品庫存反映的是任意時(shí)刻各庫存狀態(tài)的在制品在某一節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)備量，它是進(jìn)行在制品跟蹤與管理的基礎(chǔ)。庫存管理模塊主要包括了在制品庫存信息維護(hù)與庫存查詢、在制品庫存盤點(diǎn)與盈虧查詢等功能。盤點(diǎn)是保持在制品庫存記錄準(zhǔn)確性的有效方法，在進(jìn)行在制品盤點(diǎn)時(shí)可以選擇按物料盤點(diǎn)或是按節(jié)點(diǎn)單元盤點(diǎn).5、質(zhì)量控制模塊質(zhì)量控制包括廢品通知管理、返工通知管理與返修通知管理。主要由質(zhì)量部門應(yīng)用此模塊,對(duì)各個(gè)在制品加工節(jié)點(diǎn)之間的物料轉(zhuǎn)交進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，避免將有質(zhì)

22、量問題、質(zhì)量缺陷的產(chǎn)出品轉(zhuǎn)移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；同時(shí)將跟蹤過程中的質(zhì)量問題通知相關(guān)部門，將質(zhì)量數(shù)據(jù)反映給決策管理層作統(tǒng)計(jì)分析之用，以便在可能的條件下及時(shí)做出調(diào)整，以減少廢品、不合格品的產(chǎn)出率.質(zhì)量信息也是由生產(chǎn)現(xiàn)場的計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行采集.6、統(tǒng)計(jì)分析模塊主要包括節(jié)點(diǎn)在制品臺(tái)帳、總體在制品臺(tái)帳、節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)日（月)報(bào)以及在制品分布情況年統(tǒng)計(jì)。利用節(jié)點(diǎn)在制品臺(tái)帳可以統(tǒng)計(jì)本節(jié)點(diǎn)在固定時(shí)間段內(nèi)的加工工時(shí)、加工數(shù)量、交付的合格在制品、產(chǎn)生的廢次品等情況；總體在制品臺(tái)帳可以根據(jù)不同的條件組合對(duì)在制品相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì);節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)進(jìn)度報(bào)告實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品的節(jié)點(diǎn)入庫、節(jié)點(diǎn)出庫、庫存量及其資金占用情況的統(tǒng)計(jì);在制品分布情況統(tǒng)計(jì)

23、針對(duì)各節(jié)點(diǎn)管理層，統(tǒng)計(jì)在制品的整體波動(dòng)、變化趨勢,為做出下一步的生產(chǎn)調(diào)整提供參照依據(jù).7、系統(tǒng)管理模塊系統(tǒng)管理模塊用于對(duì)在制品跟蹤與管理系統(tǒng)的使用及安全性維護(hù)，主要操作對(duì)象是系統(tǒng)管理員。由系統(tǒng)管理員按照用戶群的類別創(chuàng)建不同級(jí)別的系統(tǒng)角色并分配角色的系統(tǒng)操作二級(jí)（系統(tǒng)菜單級(jí)與頁面按鈕級(jí)）權(quán)限；對(duì)系統(tǒng)用戶的注冊、用戶的角色分配與用戶信息維護(hù)。此外，模塊還包括對(duì)系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫安全備份與還原等功能。8、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊用于對(duì)在制品在整個(gè)生產(chǎn)過程中的時(shí)間、空間、工序位置、人員、設(shè)備等諸多信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督與控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)情況的實(shí)時(shí)管理。實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊主要利用生產(chǎn)現(xiàn)場底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所

24、采集的實(shí)時(shí)信息,通過對(duì)其進(jìn)行過濾、分析、整合處理，以模型的方式顯示在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化。同時(shí),生產(chǎn)管理人員能夠根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)顯示的實(shí)時(shí)信息，通過發(fā)送消息到電子看板，或通知生產(chǎn)調(diào)度人員進(jìn)行調(diào)整等方式，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和管理。4。系統(tǒng)支撐技術(shù)4.1 精益生產(chǎn)技術(shù)精益生產(chǎn)是“消耗較少的人力、空間、資金和時(shí)間，制造最少缺陷的產(chǎn)品，以精確的滿足客戶的需要".精益生產(chǎn)采用靈活的生產(chǎn)組織形式,根據(jù)市場需求的快速變化，準(zhǔn)確調(diào)整生產(chǎn)，消除閑置庫存、多余工序等不增值的各種浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高品質(zhì)的生產(chǎn)，最大限度地使顧客滿意。在生產(chǎn)作業(yè)管理方面，精益生產(chǎn)管理模式主要采用“

25、看板管理”進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。將生產(chǎn)過程中傳統(tǒng)的送貨制改為取貨制，后道工序根據(jù)“市場"進(jìn)行生產(chǎn)，根據(jù)本道工序的在制品短缺量從前道工序取相同量的在制品，從而實(shí)現(xiàn)全過程的拉式生產(chǎn)。同時(shí)將品質(zhì)管理融入生產(chǎn)過程，變?yōu)槊恳粋€(gè)員工的自主行為。精益化生產(chǎn)的目標(biāo)是最低的庫存量、最準(zhǔn)確的庫存數(shù)目、最集約化的倉儲(chǔ)和生產(chǎn)流程、零缺陷的產(chǎn)品，這需要有一種實(shí)時(shí)信息紐帶對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)過程進(jìn)行精確控制,能夠?qū)γ恳粋€(gè)訂單、每一產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤。條碼、RFID技術(shù)的應(yīng)用能把產(chǎn)品生命周期中各階段的信息有效地聯(lián)接在一起.利用條碼、RFID作為信息傳遞的紐帶，使得精益生產(chǎn)的可視化和反應(yīng)速度大大提高。4.2 條碼識(shí)別技術(shù)條形碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

26、是在計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門集編碼、印刷、識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。其核心內(nèi)容是利用光電掃描設(shè)備識(shí)讀條碼符號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)識(shí)別，并快速準(zhǔn)確的將信息錄入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以達(dá)到自動(dòng)化管理的目的。利用條碼技術(shù)有效地解決了數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)采集的瓶頸問題，幫助企業(yè)極大地提高生產(chǎn)作業(yè)效率和管理水平。條碼在在制品跟蹤與管理上的應(yīng)用主要包括以下優(yōu)勢：1、實(shí)時(shí)、精確地統(tǒng)計(jì)和查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù),為生產(chǎn)調(diào)度等提供依據(jù);2、快速、準(zhǔn)確地跟蹤和管理在制品的生產(chǎn)過程，并能在計(jì)算機(jī)上顯示出來，能使我們找到生產(chǎn)中的瓶頸；3、產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)線上能及時(shí)、有效的反應(yīng)出來，減少了人工跟蹤時(shí)繁重的

27、業(yè)務(wù)處理量和處理時(shí)間；4、提供完整的品質(zhì)跟蹤手段,對(duì)檢驗(yàn)中的不合格產(chǎn)品,能記錄下是人為問題還是零件問題，提供實(shí)用的分析報(bào)告。應(yīng)用條碼進(jìn)行在制品信息采集的硬件結(jié)構(gòu)如圖5所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的任意工位計(jì)算機(jī)終端均配置一個(gè)條碼閱讀器.掃描的各類條碼信息和跟蹤的數(shù)據(jù)，將在生產(chǎn)現(xiàn)場局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)終端上顯示；局域網(wǎng)通過各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器與企業(yè)Intranet或Internet連接，并最終將跟蹤情況向系統(tǒng)服務(wù)器提交。圖5 應(yīng)用條碼采集的系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)4。3 RFID射頻識(shí)別技術(shù)RFID作為一種快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，已成為企業(yè)和社會(huì)信息化的重要技術(shù)之一。圖6 讀寫器工作原理一個(gè)典型的R

28、FID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成.其中RFID標(biāo)簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以唯一標(biāo)識(shí)標(biāo)簽所附著的物體。作為一種新型的數(shù)據(jù)采集工具,RFID有著其他技術(shù)與設(shè)備無法相比的技術(shù)特點(diǎn)：（1)標(biāo)簽的體積小、容量大、可重復(fù)使用、具有抗污染能力；（2)支持快速掃描、多目標(biāo)批量識(shí)別；(3）穿透性強(qiáng)、覆蓋面廣,支持非可視識(shí)別和對(duì)高速移動(dòng)物體的識(shí)別，并可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位于跟蹤；（4）數(shù)據(jù)內(nèi)容可加密保護(hù)，安全性強(qiáng)。RFID獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)使其在物流、制造、公共服務(wù)等行業(yè)領(lǐng)域已逐步與條碼并存或取代條碼，成為新一代身份識(shí)別和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用技術(shù)。（表1給出RFID技術(shù)與條碼技術(shù)的對(duì)比）表1

29、 RFID技術(shù)與條碼技術(shù)的對(duì)比射頻識(shí)別（RFID）條碼信息載體EEPROM (電可擦寫ROM）紙、塑料薄膜、金屬表面信息量大 小 讀寫性能讀/寫只讀讀取方式無線通信 CCD 或激光束掃描 人工識(shí)讀性不可 受約束 保密性好 無 智能化有 無 環(huán)境適應(yīng)性很好 不好 光遮蓋沒有影響 全部失效 方向位置影響沒有影響 很小 識(shí)別速度很快 低 通信速度很快 低 讀取距離遠(yuǎn) 近 使用壽命很長 一次性 國際標(biāo)準(zhǔn)有有 成本較高 低 多標(biāo)簽識(shí)別能 不能 RFID技術(shù)在制造行業(yè)特別是制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場所體現(xiàn)出的技術(shù)優(yōu)勢可總結(jié)為以下幾方面：（1）質(zhì)量控制。在制造生產(chǎn)線上，產(chǎn)品的質(zhì)量是由分布在若干處的一些測試崗位來檢測的。

30、在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品驗(yàn)收之前必須要用該工件所有先前收集到的數(shù)據(jù)明確地表達(dá)其質(zhì)量。利用產(chǎn)品上的射頻標(biāo)簽可以很方便地做到這一點(diǎn)，因?yàn)樵谡麄€(gè)生產(chǎn)過程中所取得的質(zhì)量數(shù)據(jù)已經(jīng)隨產(chǎn)品走下了生產(chǎn)線。（2）數(shù)據(jù)安全。通過一定的校驗(yàn)算法來保證射頻標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，從而確保讀出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)會(huì)被發(fā)現(xiàn)并被忽略掉。（3）靈活性。RFID實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)能夠更加靈活地控制產(chǎn)品的生產(chǎn)。利用布置在生產(chǎn)現(xiàn)場的RFID數(shù)據(jù)采集終端實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)過程中的人員、工件、模具、工裝、物料、設(shè)備等的狀態(tài)信息,可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)對(duì)車間生產(chǎn)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場資源和作業(yè)流程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而大大增加了

31、產(chǎn)品生產(chǎn)和管理的靈活性。（4）對(duì)環(huán)境條件要求不高。射頻識(shí)別系統(tǒng)完全不怕灰塵、潮濕、油污、冷卻劑、粉屑、有害氣體、高溫以及在生產(chǎn)環(huán)境中產(chǎn)生的類似影響。玻璃或塑料標(biāo)簽通常滿足IP67保護(hù)類型的要求，即完全防塵和防水。即使在塵土特別多或者特別臟的環(huán)境條件下,由于掃描器光學(xué)鏡頭很快就污染的原因從而無法使用的條形碼，射頻識(shí)別系統(tǒng)卻可以勝任.運(yùn)用RFID技術(shù),可以改善傳統(tǒng)生產(chǎn)模式,實(shí)現(xiàn)制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品全程控制和追溯,也就是將RFID技術(shù)貫穿于生產(chǎn)全過程,形成企業(yè)的閉環(huán)管理.可以達(dá)到：l 產(chǎn)品身份終生化：RFID是產(chǎn)品的身份證，產(chǎn)品從原材料的構(gòu)成到本身的身份信息，始終與電子標(biāo)簽進(jìn)行綁定,無論產(chǎn)品到了哪兒，出了什么問題，都能夠?qū)λ臉?gòu)成和生產(chǎn)情況進(jìn)行質(zhì)量跟蹤。l 產(chǎn)品計(jì)劃最優(yōu)化：由于是對(duì)產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理，因此在生產(chǎn)、銷售的任何環(huán)節(jié)，都可以實(shí)時(shí)的知道庫存和生產(chǎn)情況，也可以據(jù)此合理安排生產(chǎn)計(jì)劃,達(dá)到生產(chǎn)、銷售時(shí)間的最優(yōu)。l 生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)化：由于在生產(chǎn)工位、倉庫等環(huán)節(jié)有信息顯示終端，因此，生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)工藝可以下達(dá)到工位工序或設(shè)備旁,工人可以實(shí)時(shí)掌握自己的生產(chǎn)加工任務(wù)，避免跨工序作業(yè).同時(shí),產(chǎn)品