1.背景和需求

我國傳統制造業由于普遍存在環境比較惡劣、信息化基礎薄弱、生產效益不高等不足現象，因此在制造業尤其是傳統制造業實施信息化是當前迫切需要解決的任務。同時，即使在實施了ERP的企業，也需要對車間級的生產信息進行采集與管理，以達到對生產進行“事前預測計劃、事中分析控制、事后跟蹤管理” 的目的。因此，企業迫切需要對產品的制造過程進行全程跟蹤與管理，實現從簽定合同—設計—生產—入倉—發貨的生產全生命周期的監控，滿足生產精細化管理需要以及客戶交貨期需要，并實現質量的跟蹤追溯；這也是提高企業的競爭力，加強成本控制，用準確的產品數據來支撐信息系統，同時解決生產過程的物料使用進行實時監控與記錄，杜絕物料浪費、在制品積壓等問題。

2.系統目標

以離散制造業生產企業為對象，面向精益生產與6S管理模式，利用RFID、電子看板等技術識別物料身份、記錄加工狀態，實現車間在制品實時監控、質量追溯功能，提高產品品質，減少和避免積壓，提高企業效率。

2.1預期效果

系統實施所達到的預期效果包括：

? 通過條形碼和RFID等自動識別和數據采集手段代替手工處理信息提高管理效率和增強企業的應變能力；

? 信息系統將向底層自動化擴展。通過RFID向系統輸入大量底層實時數據，使得信息系統勢必不斷向底層自動化擴展，提高裝配過程的靈活性；

? 彌合企業生產系統中計劃與執行時間的間隙。應用條形碼或RFID等自動識別和數據采集手段的信息系統能及時獲取生產的實時數據，實現在制品的全程自動跟蹤，并通過網絡信息傳遞通道將數據和應用無縫集成起來，為企業管理層提供決策支持，彌合了計劃下達和生產執行之間的間隙，減少計劃的盲目性；

? 安全庫存和制造批量的觀念發生變化。條碼或RFID在工廠和倉庫中的應用將使得上游工序（或企業）的來料、下游工序（或企業）的需求完全透明，從而實現準時制（JIT）和批量定制（MC）生產方式。

3.總體方案

3.1 系統整體結構

系統方案的總體結構圖如圖1所示。整個系統大體分成生產執行層、數據通信層和管理控制層三部分。

圖1 系統總體結構圖

1. 生產執行層

生產執行層由工業現場設備終端和條形碼、RFID數據采集系統兩部分組成，包括的物理設備有條碼掃描儀（掃描槍）、RFID讀寫器設備、射頻天線、RFID電子標簽以及現場信息顯示、錄入終端、RFID打印設備、貼標設備等。從空間位置的角度講，主要涉及用于在制品生產的作業車間現場、用于存儲在制品的倉庫等區域。生產執行層完成底層數據采集、數據傳輸、數據提交和指導生產。

1. 現場信息顯示、錄入終端：現場信息顯示、錄入終端設備集電子看板與現場信息錄入設備于一身，實現零配件批號生成與管理以及生產計劃、生產工藝、生產狀態信息、生產設備信息、質量分析信息的在線實時查詢、顯示、錄入，實現車間的無紙化作業。

標簽表面，并將指令信息寫入芯片中，然后將標簽粘貼在在制品貨包裝上。

2. 數據通信層

數據通信層是聯系管理控制層和生產執行層的中間部分，實現管理層與執行層之間的數據通信與信息交互。主要的物理設備包括企業內部網（Intranet）和通信服務器。

3.2 系統網絡結構

系統采用瀏覽器／服務器 B／S（browser／server)三層網絡結構，如圖2所示。

圖2 系統網絡結構圖

3.3 系統功能結構

整個在制品實時跟蹤與監控系統功能結構如圖3所示。圖中虛線框內的部分為本項目所需完成的部分，主要包括生產現場設備終端、RFID數據采集系統和系統中間件三部分組成。

1. 生產現場設備終端

生產現場設備終端主要完成生產現場信息的錄入/顯示的功能。其功能可分解如下：

圖3 車間生產管理系統功能結構圖

? 加工過程中實時信息反饋

當在制品到達某一工位時，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電子標簽信息，讀取的信息在設備終端自動顯示，并根據該信息自動與系統服務器端數據庫內對應的在制品信息進行核對,電子看板與實時信息顯示.

生產管理層在生產過程中所下達的實時指令和信息，將以消息通知的方式，直接在特定工位的設備終端上實時顯示，從而提高了車間生產對特殊情況的快速反應能力，并且保證了管理層信息及時傳達到生產環節。

? 在制品庫存/出入庫管理

設備終端應用在在制品倉庫內，主要完成對在制品庫存信息的管理、出入庫登記等工作。此時的設備終端通常采用計算機來完成。

? 預警與報警功能

設備終端將根據實際生產要求提供不同等級的報警功能。報警等級可分為嚴重級、較重級和輕微級，具體代表的含義有企業確定。

2. 數據采集系統

以條形碼和RFID為代表的數據采集系統是實現生產現場信息實時獲取的主要硬件設備。通過生產車間專用數據采集終端，可以將生產計劃與生產工藝直接下達到工序指導生產。基于條碼的數據采集系統應用較為廣泛，且具有一次投入低等優點，比較適合于對工業現場環境較為理想的企業采用。RFID數據采集系統具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽非可視、標簽內數據可加密、存儲數據容量大等優點，非常適合在制造業應用。系統利用條形碼或RFID標簽對在制品、加工人員等生產要素進行惟一標示，利用在車間的各個工位和其他數據采集區域布置條碼掃描槍或RFID讀寫系統等數據采集終端，實現對生產過程中的上述信息的實時采集。這些信息經過工業以太網傳輸和系統中間件過濾處理后，為生產管理控制層提供生產實時數據，從而實現對生產的實時管理和監控。

4. 總結

基于條形碼、RFID等數據采集系統和精益生產的在制品實時跟蹤與監控系統，對生產過程中的“物料”和“在制品”信息進行精確采集、整合、集成、分析和共享，為企業生產物資的管理和產品生命周期的管理提供基礎信息解決方案，是車間制造管理系統的核心內容。系統的應用可與ERP、CRM、SCM系統形成良好的互補。有效地解決ERP系統在物資和產品數據采集、數據準確性和實時輸入等方面的問題，是實現工廠或生產型企業整體信息化的樞紐信息系統.

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