24/24自動化生產線管理系統(tǒng)V1.0設計說明書書目TOC\o"1-3"\h\z1引言 31.1開發(fā)背景 31.2條碼技術和RFID技術的對比 42系統(tǒng)整體設計說明 52.1系統(tǒng)簡介 52.2系統(tǒng)總體框架設計 6系統(tǒng)總體架構 6網絡拓撲結構 92.3系統(tǒng)運行流程設計 92.4系統(tǒng)設計方案 11 統(tǒng)一規(guī)范的編碼體系 11 基礎信息平臺 12 生產線RFID設備配置方案 12 生產線自動識別實現(xiàn)方案 132.5系統(tǒng)設備介紹 152.5.1RFID電子標簽 152.5.2RFID固定讀寫器 152.5.3RFID手持機 173系統(tǒng)功能介紹 193.1生產過程限制 193.2工廠安排及作業(yè)管理 203.3質量管理/SPC分析 213.4報表中心 234參考資料 241引言1.1開發(fā)背景隨著經濟的全球化發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)密集型加工制造業(yè)，如服裝、電子等行業(yè)，單品制造費用越來越高，加工利潤越來越低，為提升企業(yè)的整體利潤率，優(yōu)化企業(yè)管理流程，通過信息化改造來提升生產效率成為有效的手段之一。在傳統(tǒng)的制造企業(yè)的生產流程中，大部份生產模式以單件流生產模式為主，這種生產線模式的最大缺點是通常在某些瓶頸工序會積壓大量半制成品，假如工序繁復且生產環(huán)節(jié)多，這種現(xiàn)象將更加嚴峻。目前在傳統(tǒng)加工企業(yè)的管理中一般存在著如下問題：

整體生產效率低下，現(xiàn)場管理無從下手；生產過程數(shù)據量大，生產線積壓嚴峻，不能形成自動化流轉和自動化采集數(shù)據；須要手工錄入大量數(shù)據，精確率和工作效率較低，牢靠性不能保證；可控性差，對加工進度的駕馭不精確，生產現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)控實力不足；質量損耗嚴峻，返修率過高，無法進行質量追溯；訂單生產進度和車間在制品、完工數(shù)據等不清晰，無法精確計算成本；經營數(shù)據的分析和統(tǒng)計無法做到精確剛好，難以挖掘出有價值的信息以指導將來生產安排。這些問題減弱了管理人員對生產周期的預料、限制及應變實力，已越來越難以應付定單規(guī)格多，且交貨期短的市場要求。自動化生產線管理系統(tǒng)V1.0（簡稱生產線管理系統(tǒng)），運用RFID電子標簽作為信息載體，以局域網、互聯(lián)網為信息渠道，建立一套完整的信息化管理系統(tǒng)，能夠對整個生產線管理的每個環(huán)節(jié)進行全程的記錄，實現(xiàn)在制品的自動識別和實時管理，從而實現(xiàn)對企業(yè)生產線上的物流和信息流的實時跟蹤，提高企業(yè)生產管理的工作效率和服務水平。1.2條碼技術和RFID技術的對比國內生產制造企業(yè)在建立和不斷完善質量體系的過程中，迫切要求產品生產線有一套清晰、完整、便于存取和檢索的質量記錄。目前基于條碼的生產管理系統(tǒng)，使各種質量分析和限制得以便利地實現(xiàn)。傳統(tǒng)的條碼系統(tǒng)有其優(yōu)點，也有明顯的缺點，如易污染、折損、須要停止等待逐個掃描等，批量識讀效率不高，無法滿意快速精確的需求。和傳統(tǒng)條形碼識別技術相比，RFID技術有本質上的優(yōu)勢：快速、遠距離掃描條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描；RFID讀寫器可遠距離同時識別讀取多個RFID標簽?？芍貜瓦\用條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID標簽內儲存的數(shù)據，便利信息的更新。穿透性和無屏障閱讀在被覆蓋的狀況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透亮的材質，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必需在近距離而且沒有物體阻擋的狀況下，才可以識讀條形碼?？刮廴緦嵙湍途眯詡鹘y(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此簡潔受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強反抗性。同時由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特殊簡潔受到折損；RFID標簽是將數(shù)據存在芯片中，因此可以免受污損。體積小型化、形態(tài)多樣化RFID在讀取上并不受尺寸大小和形態(tài)限制，不需為了讀取精確度而協(xié)作紙張的固定尺寸和印刷品質。同時RFID標簽更可往小型化和多樣形態(tài)發(fā)展。數(shù)據的記憶容量大一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)兆Bytes。平安性由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據內容可經由密碼愛護，使其內容不易被偽造及變造。因此，RFID技術不只是條碼技術的簡潔替換，它在制造業(yè)中的應用將變更加工制造企業(yè)的生產經營方式，為眾多企業(yè)提高了生產過程管理水平，提高了生產效率，使得以前難以定量考核的管理數(shù)據得以便利快捷的獲得，從而優(yōu)化了生產過程管理。2系統(tǒng)整體設計說明2.1系統(tǒng)簡介目前制造企業(yè)在面臨著諸多問題，如何解決車間生產線的數(shù)據實時的反饋，保證數(shù)據的真實性和解決問題的剛好性；如何保證流水線的暢通，如何解決在制品的積累以及如何剛好發(fā)覺瓶頸工序；如何保障出口成衣能夠準時交貨等因素始終困擾著企業(yè)管理者。為了提高生產過程透亮化和企業(yè)綜合信息化建設，達到提高效率和降低成本的目的，公司迫切須要一套符合生產線管理的限制管理系統(tǒng)，解決生產現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)控實力不足、工位之間協(xié)調實力差、現(xiàn)場操作和配料缺乏有效指導、質量數(shù)據錄入滯后等問題。基于RFID技術的自動化生產線管理系統(tǒng)成為解決上述問題的有效方案之一，通過采納RFID技術，本系統(tǒng)能夠自動采集生產數(shù)據和設備狀態(tài)數(shù)據，為生產管理者供應生產線全部工序環(huán)節(jié)的“實時數(shù)據”，并且能夠結合各工序設備的工藝特點和相關的工藝、質量指標參數(shù)，進行各生產重要環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和設備運行參數(shù)等生產信息的在線監(jiān)測和分析，幫助企業(yè)實現(xiàn)生產過程中半成品工序、成品工序的計量、倉儲的出入庫管理的自動化和信息化集成，從而做到對生產操作進行自動實時跟蹤，可有效地對各生產崗位進行監(jiān)督、對產品質量的穩(wěn)定性和工藝參數(shù)的執(zhí)行率進行監(jiān)督。同時通過和企業(yè)已有ERP系統(tǒng)的結合，剛好查詢每一個訂單的生產狀況，使企業(yè)的管理者及選購 ，物流等部門能夠實時監(jiān)控任何一個訂單的生產狀況，為生產排期、物料選購 、海關報關及物流運輸?shù)拳h(huán)節(jié)供應調度依據。本系統(tǒng)采納電子工票取代傳統(tǒng)的紙質工票，為生產流水線上的每一個單品工件運用一張RFID標簽，在每個工位上安裝一臺RFID數(shù)據采集終端。當工人每完成一次作業(yè)時，系統(tǒng)通過RFID采集設備自動將工件的信息干脆發(fā)送到電腦系統(tǒng)，系統(tǒng)自動完成計件工資計算和各種生產統(tǒng)計工作，為企業(yè)供應一套完整的解決方案。本系統(tǒng)可以高效精確地解決了生產車間在制品水平監(jiān)控等問題，并且剛好將生產進度、員工表現(xiàn)、車位狀態(tài)、在制品數(shù)量等各方面的綜合信息進行數(shù)據共享，幫助管理者從系統(tǒng)平臺獲得實時生產數(shù)據，分析生產瓶頸并提高生產效率，在收發(fā)等各個環(huán)節(jié)和每道工序跟蹤產品生產的完整過程，防止錯誤的發(fā)生。同時電子標簽為管理人員、公司高層和車間一線工人建立了一個連接渠道，將每一件產品的生產過程數(shù)據實時、精確地反饋到每一層級的管理人員，大大提高了生產效率，節(jié)約人力、紙張、溝通時間，提高企業(yè)的生產效率和管理決策實力。2.2系統(tǒng)總體框架設計系統(tǒng)總體架構本系統(tǒng)是將生產過程采納RFID刷卡方式完成工序流轉和數(shù)據采集，解決生產過程限制的問題，同時基于以往實施ERP和MES系統(tǒng)的勝利閱歷，完成從選購 、庫存、銷售到財務核算的整套信息系統(tǒng)規(guī)劃，實現(xiàn)銷售、選購 、庫存、生產、財務、質量、成本、設備、工藝、人員管理的有機整合，實現(xiàn)公司全面信息化和無紙化。系統(tǒng)總體結構和組成如下圖所示：系統(tǒng)總體結構和組成生產過程化管理是精細化管理的基本要求，RFID生產線管理系統(tǒng)從生產的最小單位和粒度記錄生產過程信息，通過對生產過程的參和者及產品進行精細化管理，完成生產過程數(shù)字化，從而在生產過程數(shù)字化的基礎之上進行數(shù)據分析、挖掘，獲得產能分析，產能趨勢，風險預料，生產質量及效率評估等。通過過程化管理能夠把車間生產過程依據員工、工序、時間、設備等維度的信息統(tǒng)一管理起來，在此基礎上得到特別精確的生產安排，排班安排，進度跟蹤，風險預料等，同時通過具體的生產過程化數(shù)據，進行產品質量追溯，在制品工藝過程分析，制定合理的工時/工價。系統(tǒng)總體架構圖如下所示：系統(tǒng)設計采納如下三層架構：圖4系統(tǒng)架構圖第一層是設備層，主要包括：RFID讀寫器、RFID手持機、RFID標簽、RFID打印機、RFID讀卡器等設備。其次層是管理軟件層，主要完成數(shù)據采集、數(shù)據處理、數(shù)據統(tǒng)計、數(shù)據查詢等功能。領導查詢系統(tǒng)主要實現(xiàn)各種報表的匯總查詢功能。第三層是數(shù)據庫管理層，主要完成數(shù)據的存儲、數(shù)據限制等功能。網絡拓撲結構系統(tǒng)網絡拓撲結構如下所示：系統(tǒng)網絡設計能夠做到：1）分層設計，保證系統(tǒng)牢靠，數(shù)據平安；2）選擇最合適的網絡結構，保證性價比最高；3）分布式計算，降低對辦公網絡及計算機系統(tǒng)負載壓力；4）標準設計，便利網絡監(jiān)控和錯誤定位。2.3系統(tǒng)運行流程設計生產線流程示意圖如下所示：設計流程如下：配料部門依據生產安排單領料；把相同部位的依據尺碼、布層、顏色等規(guī)則組合起來，并把依據單錄入并打印出的扎單捆綁在每一組配套上，扎單上記錄有該產品的屬性，以及工序號、扎單號和件數(shù)等信息；以及記錄各工位工作量信息。車間到部門領取捆成品，依據生產流程把相同扎單號的配套組合在一起，并徒手遞送到對應的工位上；完成后，工人完全依靠扎單上的信息來進行生產操作，以保證都是遵照安排好的工序、由相同屬性的成品組成的。工位上的工人領到產品后進行規(guī)定工序的操作，操作完成后在扎單存根上簽上工號，同時剪下扎單上的以作為核算計件工資的憑證；配扎工把前道工序完成的半成品收集起來，再次和相同扎號的其他部位衣片配套捆綁，手工傳送到下一道工序；重復操作4、5步驟，直至全部工序完成，成品包裝并入庫。2.4系統(tǒng)設計方案本系統(tǒng)是為規(guī)范產品識別追蹤而構建的信息監(jiān)管平臺。系統(tǒng)基于統(tǒng)一的物料編碼規(guī)范，運用先進的RFID識別技術和計算機的數(shù)據庫管理查詢相結合，自動識別產品信息，實現(xiàn)物料在各個流程環(huán)節(jié)中的“一物一碼”，真正做到全程的實時跟蹤和監(jiān)控，并為管理層供應實時精確的報表分析，管理層可以實時了解一線生產動態(tài)，發(fā)覺生產瓶頸，優(yōu)化工序從而縮短生產周期。統(tǒng)一規(guī)范的編碼體系因為在各個不同的生產環(huán)節(jié)、不同的物料之間須要進行信息轉換和連接，為了能夠進行全程監(jiān)管生產線過程，必需建立統(tǒng)一規(guī)范的物料編碼體系，在任何一個環(huán)節(jié)都能夠正確地追蹤到物料的位置和狀態(tài)。制定統(tǒng)計規(guī)范的編碼體系，可以對生產線進行牢靠的管理；同時，也便于對于物料的實時跟蹤管理。統(tǒng)一編碼體系遵循三大規(guī)范：惟一性RFID生產線管理系統(tǒng)可以針對每個物料都實現(xiàn)識別和跟蹤，屬于單品級管理，因此必需保證不同環(huán)節(jié)所采納的編碼是惟一的。本系統(tǒng)采納多級賦碼管理機制，不僅可以在不同環(huán)節(jié)之間可以進行編碼轉換，而且可以確保在整個生產線中的唯一特性。保密性編碼內容不包含具體的產品信息，其緣由為：一方面可以提高識別時讀取的效率和精確性，另一方面管理和記錄的內容是企業(yè)以及政府相關部門的重要信息。牢靠性編碼的生成和讀取相對簡潔好用，既考慮長度、讀取率，還要考慮可糾錯性、避開誤讀、讀錯。

基礎信息平臺基礎信息平臺是整個系統(tǒng)的基礎平臺，通過系統(tǒng)平臺可以將生產車間產生的各種數(shù)據進行集中存儲、數(shù)據分析處理，是其他子系統(tǒng)的基礎平臺?；A信息平臺擔負著整套系統(tǒng)的靜態(tài)基礎數(shù)據、動態(tài)記錄的存儲和處理，統(tǒng)計報表、實時數(shù)據調整和查校等功能。中心的建立依靠于其他子系統(tǒng)的勝利建設，平臺的工作要在一個相對較長的時間內進行逐步架構和完善。生產線RFID設備配置方案在生產車間的流水線上安裝RFID設備，RFID設備包括RFID讀寫器、RFID標簽。RFID讀寫器和計算機系統(tǒng)通過以太網連接。在生產線的半成品上安裝RFID標簽，當生產線工人完成半成品加工后，通過RFID讀寫器讀取生產線上的半成品信息，并將信息傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據庫。生產線RFID設備安裝示意圖如下所示：系統(tǒng)依據生產線工位配置RFID設備，每一個生產工位安裝一套RFID讀寫設備，生產工位的設置如下：1）依據在制品的組裝要求，生成生產工位；2）將RFID標簽中的在制品代碼和生產工位綁定，然后將標簽和在制品綁定；3）當在制品進行多徑選擇時，讀寫器讀取標簽中的在制品代碼，并依據生產線上工位的信息，確定下一個工位。生產線自動識別實現(xiàn)方案生產過程限制的要求是依據在制品信息，動態(tài)地確定在制品組裝路途和組裝方式，使企業(yè)管理層能夠實時地發(fā)覺在制品生產和生產線運轉狀態(tài)。系統(tǒng)主要由流水線、RFID數(shù)據采集系統(tǒng)、在制品和工位幾個部分組成。當在制品在流水線上移動時，實時檢測到在制品狀態(tài)信息，到達工位后由工人取下進行零配件組裝，完成后再放回流水線，直到完成全部工序。并且能夠依據限制系統(tǒng)設定的組裝路途和組裝方式，生成路徑選擇指令和組裝提示。生產工位自動識別實現(xiàn)示意圖如下所示：圖9生產工位自動識別實現(xiàn)示意圖生產線自動識別實現(xiàn)方案為：1）每種工序的物料在發(fā)放時，配上一張智能卡；

2）每個工人都配有一張工卡；3）在每個工位上安裝一臺RFID讀寫器；

4）工人在加工時先讀一下自己的工卡，每完成一道工序后將物料上的智能卡在RFID讀寫器上讀取一次，系統(tǒng)實時和管理后臺交換數(shù)據，完成一個工單后換下一個工單的物料卡。RFID數(shù)據采集系統(tǒng)主要包括一個帶有雙天線的RFID讀寫器，每個在制品都和一個RFID標簽進行綁定。技術實施方案如下圖所示：當綁定有RFID標簽的在制品以先后依次經過天線１和天線２時，將觸發(fā)２次RFID標簽讀寫事務，以讀寫器代號和工位代號作為關鍵字的RFID標簽讀寫事務，通過對事務產生的相關數(shù)據的記錄和處理，來推斷在制品的完成狀況及各個工位的運轉狀況。運用RFID自動識別技術實現(xiàn)生產線管理的功能為：1）系統(tǒng)自動記錄每個工人在哪些時段在做哪些工單，耗時多久2）生產線上每一個工序運用工位讀寫器自動完成后道工序的數(shù)量獲得；

3）員工可以通過自助刷卡終端來查詢自己全天的生產記錄；

4）系統(tǒng)實時統(tǒng)計并計算出每個組、每個工位、每個工序的生產進度狀況，賜予管理者的工人調配供應最佳精確的生產數(shù)據，供應工作效率，削減人力資源奢侈。

2.5系統(tǒng)設備介紹2.5.1RFID電子標簽RFID電子標簽采納高性能的智能型芯片，采納半導體編碼器進行編碼，內置激光工藝刻錄的64位二進制，全球唯一編碼的硅晶片，具有超強的抗沖擊，防靜電，防腐蝕，防水，防塵，耐磨擦等性能。RFID電子標簽性能參數(shù)表如下：序號項目技術參數(shù)1協(xié)議標準符合ISO18000-6B/EPCC1G2標準2工作頻率902~928MHz3工作模式R/W(可讀寫)4存儲容量64位ID號，216字節(jié)用戶存儲空間5讀寫距離≥5米6安裝方式金屬表面7工作溫度-20℃～70℃8產品規(guī)格130mm×60mm×25mm9產品特點吸附力強，安裝便利，運用壽命長2.5.2RFID固定讀寫器RFID讀寫器和天線相結合，通過向車輛標簽發(fā)送并接收電磁波信號自動讀取天線視場內車輛標簽上的數(shù)據，并進行車輛標簽合法性推斷。具有Wiegand26或Wiegand34、RS485、RS232等豐富的數(shù)據輸出接口。RFID固定式讀寫器RFID讀寫器遵循ISO18000-6B協(xié)議，是雙端口、高性能、高牢靠的UHF讀寫器，能滿意多種應用需求。該讀寫器有四個主要特點，一是具有選擇讀取單一車輛標簽中的部分或全部數(shù)據信息的實力；二是在無需開包和排序的狀況下，具有選擇讀取多個車輛標簽中的部分或全部數(shù)據信息的實力；三是依據用戶定義準則，具有選出或濾除特定車輛標簽的實力；四是可適應高速移動物體。RFID讀寫器特征：可以讀/寫符合ISO18000-6B標準的車輛標簽完善的串行、網絡和韋根接口具有選擇讀取單一車輛標簽中的部分或全部數(shù)據信息的實力具有選擇讀取多個車輛標簽中的部分或全部數(shù)據信息的實力依據用戶定義準則，具有選出或濾除特定車輛標簽的實力支持固件更新RFID讀寫器技術參數(shù)：序列項目技術參數(shù)1尺寸316x230x70mm2工作溫度-10℃～+60℃3存儲溫度-5℃～+40℃4濕度范圍-20%～+95%5工作頻段902～928MHz6空氣接口ISO18000-6B7數(shù)字接口4TTL輸入,4TTL輸出8數(shù)據速率32Kbps9最大讀標簽距離5m（和天線配置相關）10最大寫標簽距離為同等條件下讀標簽距離的70%11天線接口2個N接頭12通訊接口RS232&10/100MEthernet13電源100V～240VAC2.5.3RFID手持機在特定的生產線上，假如工位不固定，可以運用RFID手持機進行在制品信息的讀取，可以在1.5米內識別在制品的信息。RFID固定式讀寫器

特性企業(yè)必需的耐用性：可承受各種環(huán)境下的日常運用；多種可選讀取方式：可選支持一維、二維條碼掃描，可選RFID低頻、高頻等多種頻段協(xié)議讀取方式；多種通訊模塊傳輸方式可選：GPRS/Zigbee/WiFi/433M/藍牙模塊；觸屏和可選的鍵盤功能：允許采納多種方式輸入數(shù)據，充分發(fā)揮應用程序功能，滿意用戶的偏好；時尚的設計：易于手持，可最大限度的減輕用戶的運用疲憊感；堅實耐用的結構符合IP64密封標準的外殼：堅實耐用的結構，可運用戶在極端的環(huán)境下的正常運用，愛護您的投資，顯著削減停機時間和降低修理成本；支持標準卡和擴展卡：支持SD卡可擴展功能。物理參數(shù)序列項目技術參數(shù)1尺寸240mm×90mm×40mm2重量0.52kg～0.95kg（和配置相關）3外殼材料PC+ABS4LCD3.5寸TFTQVGA，觸摸屏5工作溫度-10℃～+50℃6儲存溫度-20℃～+70℃7工作濕度20%～90%（無凝露）8工作頻段902MHz～928MHz/920MHz～925MHz9符合協(xié)議ISO18000-6B/6C10讀取距離1.5m（和標簽配置相關）11寫入距離1m（和標簽配置相關）12操作系統(tǒng)WindowsCE5.013通訊接口USBHost，USBslave14無線通訊接口Wi-Fi、GPRS、藍牙，可選15存儲卡最大支持2GMicroSD卡16連續(xù)工作時間典型工作場合18小時17待機時間約20天18電源Input：100V～240VACOutput：5V/3ADC3系統(tǒng)功能介紹3.1生產過程限制功能說明如下：派工單批次執(zhí)行狀況：駕馭批次生產安排的執(zhí)行進程，以及各批次在生產線上的分布狀況；生產線狀態(tài)：生產線不同區(qū)域在制品信息；在制品狀態(tài)：各個在制品在生產線上的狀態(tài)；生產節(jié)拍：駕馭各關重工位和整個生產線的生產節(jié)拍。3.2工廠安排及作業(yè)管理本模塊分三大功能，說明如下派工安排干脆下達到生產現(xiàn)場每日將本系統(tǒng)的派工安排自動下載到信息系統(tǒng)；將派工安排及成車狀態(tài)配置信息下發(fā)到現(xiàn)