1 MES系統(tǒng)與RFID技術

　　1.1 離散制造業(yè)MES系統(tǒng)

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)是面向制造車間的先進管理技術，它位于企業(yè)計劃層和工業(yè)控制層之間，研究如何將制造過程中的計劃進度、產(chǎn)品過程控制、物料管理、質(zhì)量監(jiān)控、設備管理和成本管理等綜合考慮，強調(diào)制造計劃的執(zhí)行和產(chǎn)品制造過程的控制。使生產(chǎn)現(xiàn)場的信息收集和反饋做到準確和及時，提高制造管理的透明性和敏捷性。

　　MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。MES能對工廠實時事件做出迅速反應，并用當前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導工廠的生產(chǎn)運作過程，提高工廠及時交貨能力和生產(chǎn)回報率。本系統(tǒng)采用射頻識別技術進行數(shù)據(jù)采集，可以有效地管理員工和在制品資源。提高管理水平和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

　　1.2 RFID技術

　　射頻識別技術是20世紀90年代興起的一種非接觸式自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，且無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。憑借其獨特優(yōu)勢，RFID技術已在供應鏈管理、身份識別、交通運輸和軍事物流等許多領域得到了廣泛應用。采用RFID技術解決離散制造業(yè)車間實時數(shù)據(jù)的采集。有如下優(yōu)勢：(1)非接觸，形狀多變，體積小，可重復使用;(2)仿造困難，安全性高;(3)不怕污染，適用于各種惡劣環(huán)境;(4)數(shù)據(jù)可改寫，存儲量大;(5)標簽識別距離遠，速度快。

　　2 需求分析

　　隨著市場競爭加劇，產(chǎn)品生命周期縮短，離散制造業(yè)對市場反應速度的敏感性越來越強。而與反應速度有關的參數(shù)，最具有代表性的是反應時間和交貨期。為此，企業(yè)必須采用信息技術和先進制造技術在保障質(zhì)量的前提下提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。這更加要求管理人員加強企業(yè)資源計劃層和過程控制層之間的生產(chǎn)過程管理。

　　將RFID技術應用于離散制造執(zhí)行系統(tǒng)設計，彌補了企業(yè)資源計劃和控制層存在信息管理的斷層和信息反饋延遲，實現(xiàn)車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳遞通暢?？梢允股a(chǎn)準備時間和生產(chǎn)周期大大縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高、車間資源得以更有效的利用、車間管理能力和管理效率快速提升、在制品追溯速度和準確性大幅度提高以及工時管理將更加科學合理。

　　3 系統(tǒng)設計目標

　　離散MES系統(tǒng)可以充分利用RFID的技術優(yōu)勢，解決企業(yè)計劃層與車間現(xiàn)場控制層間信息和管理的斷層問題，實現(xiàn)制造和質(zhì)量的可視化和數(shù)字化管理。

　　(1)產(chǎn)能分析：可以同時對車間，班組，設備及人員進行多方面分析，使管理者了解現(xiàn)場生產(chǎn)進度，調(diào)度資源，提高生產(chǎn)效率。

　　(2)生產(chǎn)的全程實時追蹤：準確跟蹤每個在制品的生產(chǎn)情況，了解不同訂單的完工情況，為管理人員進行決策提供強有力的支持。

　　(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量：建立計算機輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)，實現(xiàn)質(zhì)量檢查記錄和質(zhì)量統(tǒng)計分析的計算機管理，可迅速查找出質(zhì)量隱患，有效降低產(chǎn)品質(zhì)量事故的發(fā)生率。質(zhì)量體系的建立和管理的加強將使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量進一步提高，損失費用大幅度降低，有效節(jié)約成本。

　　(4)提供報表打印依據(jù)：各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的繞計匯總以及各種報表的生成打印，全部由計算機管理，替代以前的人工計算、登帳、手工報表的工作.減輕相關工作人員的工作。

　　(5)解決半成品積壓問題：可以隨時提供不同工位的在線數(shù)量、在線時間。幫助企業(yè)管理者提前發(fā)現(xiàn)影響生產(chǎn)進度環(huán)節(jié)，為平衡生產(chǎn)提供幫助。

　　4 MES系統(tǒng)應用方案

　　由于RFID電子標簽價格較為昂貴，在制造業(yè)等領域普及率較低，同時在各個行業(yè)也井未形成統(tǒng)一的標準。本文提出的離散制造業(yè)MES應用RFlD技術設計方案的核心思想是在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi)，用RFID標簽跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程。原料加工時捆綁RFID電子標簽，電子標簽內(nèi)寫有該在制品的全部信息，電子標簽可以重復循環(huán)使用。在每道生產(chǎn)工序工位上設置RFID電子標簽讀卡器，對在制品進行生產(chǎn)跟蹤。產(chǎn)品在工位控制器通過RFID讀卡器讀取電子標簽信息，將產(chǎn)品型號規(guī)格、生產(chǎn)時間等關鍵信息錄入工廠電腦，追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)信息。

　　車間工位上的RFID讀卡器讀取在制品的電子標簽信息，通過連接控制器，返回數(shù)據(jù)庫。管理人員既可以對關鍵零部件進行質(zhì)量和數(shù)量的實時跟蹤又可以根據(jù)實時變化的信息，通過工廠車間電子看板下發(fā)相應生產(chǎn)指令，給予工人相對應的生產(chǎn)操作計劃。同時可以對每個產(chǎn)品部件質(zhì)量進行后期分析。

　　5 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

　　基于RFID的離散MES數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡拓撲如圖1所示，底層工位讀卡器上接控制連接器至服務器，下連生產(chǎn)線上各種在制品。實現(xiàn)底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和服務器通信的應用集成。車位讀卡器實時采集車間現(xiàn)場數(shù)據(jù).通過控制連接器將數(shù)據(jù)反饋到服務器。管理人員通過工廠電腦實時分析現(xiàn)場數(shù)據(jù)，做出合理決策，并通過工廠電子看板形式告知工廠員工。工廠員工可以根據(jù)新的指令完成在制品。RFID讀卡器讀取在制品電子標簽信息.一方面?zhèn)魉椭凉S電腦，作為生產(chǎn)監(jiān)控的基礎信息，另一方面回送至車位讀卡器，并通過電子看板給予工人相應的生產(chǎn)操作指導。

圖1 RFID數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡拓撲圖

5.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)機構(gòu)采用ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。其中系統(tǒng)集成接口實現(xiàn)MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務集成。通信中間件采用C/S結(jié)構(gòu)，將無線數(shù)據(jù)采集器延伸為系統(tǒng)的客戶端，采集器可以直接連人數(shù)據(jù)庫進行實時的數(shù)據(jù)交換。在這種方式下，數(shù)據(jù)采集器與服務器之間交換的信息量小、通訊效率高、響應速度快、具有較強的數(shù)據(jù)采集功能，可以滿足工廠對數(shù)據(jù)采集通訊的需求，并且服務器端的負擔也較輕。

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

6 系統(tǒng)特點

　　現(xiàn)場無紙化作業(yè)，避免人工抄寫數(shù)據(jù)之錯誤，資料快速收集整理，降低了用戶的總體成本，并可利用因特網(wǎng)進行遠程數(shù)據(jù)查詢。實時掌握現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量狀況，準確把握原材料、在制品、設備及員工的信息。利用電子看板，提供現(xiàn)場視覺管理，便于員工準確把握生產(chǎn)進度。維修人員可根據(jù)采集信息確定該產(chǎn)品的生產(chǎn)員工，明確責任，并建立生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)報表。

　　7 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)已實際應用于某制衣行業(yè)中，能夠很好地滿足離散生產(chǎn)和質(zhì)量管理的要求，提高生產(chǎn)效率，具有很好的推廣價值。