RFID技术在离散MES的应用

文章来源：落伍者论坛发布时间：2017-01-13 访问量：人

把RFID技术应用在离散制造执行系统设计，可以使生产准备时间与生产周期大大的缩短、产品质量提高、车间的资源得到更有效的利用、车间管理能力与管理效率快速提升、在制品追溯速度跟准确性大幅度提高以及工时管理将会更加科学合理。

1.MES系统和RFID技术

制造执行系统（简称MES）是美国AMR公司在90年代初提出的，在加强MRP计划的执行功能时，把MRP计划同车间的作业现场控制，是通过执行系统联系起来的。里的现场控制包括了PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量以及检测仪器、机械手等。MES系统设置必要的接口，和提供生产现场控制设施的厂商建立了合作关系。这MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件的时候，MES能对此能及时做出反应、报告，并且用当前的准确数据对它们进行指导与处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作的过程，从而能使其既能提高工厂及时交货的能力，彻底改善了物料的流通性能，又能提高生产的回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部与整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

射频识别技术，射频识别技术它是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术它是一项利用射频信号通过空间耦合实现了无接触信息传递并且通过所传递的信息达到识别目的的技术。从信息传递的基本原理来将，射频识别技术低频段基于变压器耦合的模型，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合的模型。1948年哈里斯托克曼发表的"利用了反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。

２需求分析

随着目前市场竞争越来越强烈，产品的生命周期很缩短，离散制造业对市场反应速度的敏感性也越来越强。而和反应速度有关的参数，最具有代表性的是反应时间与交货期。为此，企业必须采用信息技术与先进制造技术在保障质量的前提下提高企业生产效率。这更加要求管理人员加强企业资源计划层与过程控制层之间的生产过程管理。

把RFID技术应用于离散制造执行系统设计，弥补了企业资源计划与控制层存在信息管理的断层和信息反馈延迟，实现了车间生产数据的传递通畅。　可以使生产准备时间与生产周期大大的缩短、产品质量提高、车间资源得到了更有效的利用、车间管理能力与管理效率快速提升、在制品追溯速度与准确性大幅度提高以及工时管理将更加科学的合理。

３系统设计目标

离散MES系统可以充分的利用RFID的技术优势，解决了企业计划层和车间现场控制层间信息和管理的断层问题，实现了制造与质量的可视化和数字化的管理。

（1）产能分析：可以同时对车间，班组，设备以及人员进行多方面分析，使管理者了解现场生产的进度，调度资源，提高了生产效率。

（2）生产的全程实时的追踪：准确的跟踪每个在制品的生产情况，了解了不同订单的完工情况，为管理人员进行决策提供强了有力的支持。

（3）提高产品质量：建立了计算机辅助质量保证系统，实现了质量检查记录与质量统计分析的计算机管理，可以迅速查找出质量隐患，有效的降低产品质量事故的发生率。质量体系的建立与管理的加强将使产品质量和生产质量进一步的提高，损失费用大幅度的降低，很有效的节约了成本。

　（4）提供报表打印的依据：各种生产数据的绕计汇总和各种报表的生成打印，全部都是由计算机管理，这样替代了以前的人工计算、登帐、手工报表的工作。这样减轻了工作人员的工作。

（5）解决了半成品的积压问题：可随时提供不同工位的在线数量、在线时间。帮助了企业管理者提前发现影响生产的进度环节，为平衡生产提供了帮助。

　４MES系统应用方案

　　由于RFID电子标签价格比较为昂贵，在制造业等领域普及的率较低，同时在各个行业也没有形成统一的标准。本文提出的离散制造业MES应用RFlD技术设计方案的核心思想是在企业内部范围内，用RFID标签跟踪产品生产制造的过程。原料加工的时候捆绑RFID电子标签，电子标签内写有在制品时的全部信息，电子标签还可以重复循环使用。在每道生产工序工位上可以设置RFID电子标签读卡器，对在制品进行了生产跟踪。产品在工位控制器通过RFID读卡器读取电子标签信息，将产品型号规格、生产时间等关键的信息录入工厂电脑，追踪了产品生产信息。车间工位上的RFID读卡器读取在制品的电子标签信息，通过连接控制器，返回数据库。

管理人员既可对关键零部件进行质量和数量的实时跟踪又可以根据实时变化的信息，通过工厂车间电子看板下发相应的生产指令，给予工人相对应的生产来操作计划。同时也可以对每个产品部件质量进行后期分析。５系统的总体结构

5.1系统网络拓扑

　基于RFID的离散MES数据采集网络拓扑图，底层工位读卡器上接控制连接器至服务器，下连生产线上各种在制品。实现底层生产数据的采集和服务器通信的应用集成。车位读卡器实时采集车间现场数据。通过控制连接器将数据反馈到服务器。

管理人员通过工厂电脑实时分析现场的数据，做出合理决策，并且通过工厂电子看板形式告知工厂员工。工厂员工可根据新的指令去完成在制品。RFID读卡器读取在制品电子标签信息。一方面传送到工厂电脑，作为生产监控基础信息，另一方面是回送至车位读卡器，并且通过电子看板给予工人相应的生产操作指导。

5.2系统的体系结构图　

　系统采用了ERP/MES/PCS三层结构。其中系统集成接口实现MES系统与ERP系统的数据和业务集成。通信中间件采用C/S结构，把无线数据采集器延伸为系统的客户端，采集器可直接连人数据库进行实时的数据交换。在这种方式下，数据采集器和服务器之间交换的信息量小、通讯效率高、响应速度快、有较强的数据采集的功能，可满足工厂对数据采集通讯需求，且服务器端的负担也较轻。

5.3系统特点　

　现场无纸化作业，避免了人工抄写数据的错误，资料快速的收集整理，大大的降低了用户的总体成本，并且可利用因特网进行远程数据查询。实时掌握现场生产数量和质量状况，准确把握原材料、在制品、设备和员工的信息。利用电子看板，提供现场视觉的管理，便于员工准确的把握生产进度。维修人员可以根据采集信息确定该产品的生产员工，明确责任，并且建立生产和质量数据报表。

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