第一章、 背景分析
1.1. 项目背景
随着物联网随着技术的兴起，国内制造业普遍认识到通过物联网等技术结合企业信息化MES通过物联网无线传感网络等管理系统，RFID实现制造装配线生产过程的实时跟踪和数据采集，提高车间制造过程的可视化和可控性，提高企业的生产效率。可视化和可控化是生产计划制定和产品按时交付的重要参考因素。实现生产管理的数字化、生产过程的可视化和可控化，为企业带来了可观的经济效益。
三一重工作为世界50强工程机械制造商、世界上最大的混凝土机械制造商、中国企业500强、工程机械行业综合效益和竞争力最强的企业、福布斯中国顶级企业、中国增长最强的独立品牌、中国最具竞争力的品牌、中国工程机械行业标志性品牌、亚洲品牌500强。引进国外先进的管理理念和方法，发展SAP、MES信息管理系统在产品制造管理中发挥了重要作用，给企业带来了巨大的经济效益。
目前，三一重工已建成覆盖全国8个工业园区，并积极采用先进的数字技术，提高三一重工在生产制造等各个环节的效率。本案是利用物联网等技术收集关键流程/站信息，实现车身公司三大流程（焊接、涂装、总装）生产线的即时报告。
1.2. 现状分析
由于我国传统制造业普遍存在信息基础薄弱、生产效率低的问题，制造业，特别是传统制造业，实施信息化是当前迫切需要解决的任务。如何收集和管理车间级生产信息，实现预测计划、分析控制、跟踪管理 成为制造业信息化的方向之一。
目前，三一重工湖南汽车制造有限公司的生产过程监控仍通过管理人员到车间现场了解情况，然后记录和统计数据人工输入，形成车间报告。工作量大，效率低，产品加工状态无法实时跟踪，数据无法共享。存在以下问题：
在工艺转换过程中(上/下)，三个工艺之间的工艺信息耦合不紧密。
跟踪产品当前站点、步骤等信息不能实现全过程、及时、自动化。
无法实时、准确地掌握各产品的实际工作时间，限制了计划生产的有效性，也无法开展价值工程。
由于产品生产过程和装配过程中的非实时跟踪，操作调度和线边材料配送的及时性较差。同时，也限制了装配材料的完整性检查，从而影响了仓库、配套制造商和供应链的生产和配送效率JIT制约生产模式。
可追溯性差，缺乏对整车宗谱的跟踪和追溯，包括装配时间、操作人员、工时、装配部件等信息，影响质量控制和售后服务效率和质量。
关键部件等信息收集要求工人手动扫描代码，效率相对较低。条形码在使用过程中容易受到油污的影响，容易脱落，无法读取信息。条形码扫描不方便特殊几何特征的关键部件。
关键部件和主机的装配容易误装，装配前无法验证匹配，缺乏相应的预警机制和有效的解决方案。
通过MES终端报工需要解屏保证和身份验证，导致报工任务积压，报工不及时。
非实时跟踪生产过程，使计划人员无法及时、准确地掌握生产计划的完成情况。
1.3. 系统功能目标
本项目拟采用无线射频识别(RFID)技术实现产品全过程的实时跟踪和自动报告。实施本项目可实现以下目标：
1、 跟踪产品全过程的实时状态。准确了解产品的位置和状态信息。
2、 与MES和PLC在产品三个过程之间转换时，实现信息的无缝耦合。
3、 为装配线全线三维运营指导和物流等业务提供数据支持。
4、 采用读写器实时触发报工方式，减少报工时间，提高报工精度。
5、 通过跟踪和实时监控装配线在产品生产过程中，了解产品的加工和装配过程，减少异常处理时间，提高准时完成率和交货率。
6、 跟踪管理产品宗谱(整车及其部件的历史加工/来源信息)，便于质量追溯。
7、 收集到的生产过程信息和SAP、MES等业务系统集成，驱动物料管理、配送管理、生产调度、计划安排、质量控制、售后服务等业务模块高效高质量运行。
8、 RFID采集设备能适应现场复杂的工况环境。
1.4. 预期效果
系统实施的预期效果包括：
通过条RFID自动识别和数据采集取代手工处理信息，提高管理效率，提高企业应变能力；
信息系统将自动扩展到底层。RFID将大量的底层实时数据输入到系统中，使信息系统必然会不断地向底层自动化扩展，提高装配过程的灵活性；
弥合企业生产系统计划与执行时间的间隙。RFID自动识别和数据别和数据的信息系统可以及时获取生产的实时数据，实现产品全过程的自动跟踪，通过网络信息传输渠道无缝集成数据和应用，为企业管理提供决策支持，弥合计划发布与生产实施的差距，减少计划的盲目性；
安全库存和批量制造的概念发生了变化。RFID工厂和仓库的应用将使上游工序（或企业）的来料和下游工序（或企业）的需求完全透明，实现准时制度(JIT)和批量定制(MC)生产方式。
第二章、 系统方案
2.1. 整个系统结构
系统方案的总体结构图如图1所示。整个系统一般分为三个部分：管理执行层、数据通信层和数据采集层。
1. 生产执行层
数据采集层由设备终端和数据采集系统组成，包括物理设备RFID手持设备耐高温/耐腐蚀RFID电子标签等。
主要用于总装、电泳等产品生产站。生产执行层完成底层数据采集、数据传输、数据提交和指导生产。
RFID读写器：读写器是RFID数据采集系统的核心部件主要完成电子标签数据采集和数据交互。
RFID电子标签：RFID电子标签的选择应根据车身产品的实际特点来确定。在本案中使用特定的高温抗金属标签，以确保在本案中正常工作。
整个系统结构由数据采集、网络传输、系统操作等组成。
现场信息显示：现场信息可通过MES终端、电子看板等设备显示，实现在线实时查询、显示、生产计划、生产工艺、生产状态信息、生产设备信息、质量分析信息的在线实时查询、显示和输入，实现车间无纸化作业。
RFID标签发卡设备：发卡机从控制计算机处接收并执行写入指令。根据生产过程的记录，将标签悬挂或安装在产品设备上。
2. 数据通信层
数据通信层是连接管理控制层和生产执行层的中间部分，实现管理层和执行层之间的数据通信和信息交互。主要的物理设备包括企业内部网络(Intranet)和通信服务器。
企业内部网络：数据通信层结合企业生产车间现有的网络环境，通过千兆以太网连接管理层和执行层，实现两者之间的基础TCP/IP协议的数据传输和信息通信。
3. 管理监控层
管理监控层主要完成从中间件到生产管理、调度和数据存储的一系列过程，并响应从底层传输到底层数据终端的命令请求，或从中间件到底层数据终端的命令。管理控制层包括三个部分：数据库服务器、管理服务器和上层管理计算机：
中间件技术:中间件是指提供程序管理、数据过滤与收集、事件管理、安全管理、网络管理等机制的软件模块。
中间件提供双向透明接口，准确控制底层设备和实时数据采集，为上层应用软件和数据库提供所需的底层数据，使上层应用软件屏蔽底层硬件的复杂性和多样性，在不同的硬件环境更方便地实现相同功能的软件。
数据库服务器：主要存储生产执行层采集的实时数据，实时监控整个生产状态。
管理服务器：主要存储企业生产管理所需的各种信息，用于日常生产管理和企业整体规划决策管理；
通过网络接口连接到局域网络的数据服务器和管理服务器。
上层管理计算机：是生产管理人员生产管理的综合平台，主要用于实时监控生产状态和发布生产指令。
系统软件架构