一、 系统简介
信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化已成为现代制造企业的一大特色。随着信息技术和网络技术的普及和发展，特别是互联网技术解决了信息共享和信息传输的标准问题和成本问题，使信息成为控制和决策的基础和基础。为了降低成本，加快资本周转，需要进一步巩固新的流程或新的管理体系，使其标准化实施，信息系统的作用是巩固管理和优化操作。
跟踪材料和产品（WIP）以及JIT、MES这是20世纪90年代美国管理界提出的一个新概念。在过去的10年里，这些方面在国外发展迅速，并逐渐形成了一些专业的开发公司。目前，国内对这些方面的理解深度、研究和应用水平较低，与国外的差距正在扩大。
构筑基于RFID充分利用产品跟踪管理系统中的材料和材料JIT、MES先进的管理理念和基本方法是提高制造业特别是传统制造业技术创新能力、市场响应速度和综合竞争力的重要措施，通过实时反馈车间生产信息进行加工数据分析和监控，加强车间生产控制。
RFID传统制造业的应用是一套以生产企业信息应用为背景，为车间生产线上的材料和产品开发的工业生产工艺自动化管理系统“物料”和“在制品”准确收集、整合、集成、分析和共享信息，车间制造管理系统的核心内容是为企业生产材料的管理和产品生命周期的管理提供基本的信息解决方案。系统应用及ERP、CRM、SCM系统形成良好的互补性，有效解决ERP该系统是实现工厂或生产企业整体信息化的枢纽信息系统。特别是适合传统制造业应用的电子标签终端产品的自主研发和基于此基础的电子标签制造业应用系统，可以满足国家在不同领域应用电子标签的市场需求，特别是制造业、医药等重点行业。特别是适合传统制造业应用的电子标签终端产品的独立研发和基于此基础的电子标签制造业应用系统，可以满足国家在不同领域应用电子标签的市场需求，特别是制造业、医药等关键行业。该系统具有以下设计概念：
RFID应用于传统制造业（MES）充分利用项目RFID可安装在复杂工业现场的特点RFID数据采集终端满足国内传统制造车间的环境要求，具有防潮、防油、防雷、放电磁干扰、防热性能，满足材料和产品的自动采集需求，为管理系统提供信息输入接口和查询界面。
同时，在RFID在数据采集终端的基础上，以材料和产品跟踪为核心，开发了一套具有软件基础平台和系列应用模块的车间级生产执行管理系统。在系统设计过程中，将面向“个体”或“批”层次数据模块设计实时、准确、精细、高效地实现材料和产品的可追溯性和跟踪，以此为核心，建立产品个人级别的实时档案。另外，在系统设计理念上，RFID、JIT、MES、网络技术应用于生产控制，准确、实时、全面地反映生产过程状态信息，有效、敏捷地指导工业过程ERP、CRM、SCM形成良好的互补性，促进“透明工厂”促进生产、管理和组织结构的优化JIT实现生产模式。
RFID传统制造业的应用是制造业的工业信息应用系统，利用高新技术，特别是自动化技术和信息技术，有利于传统产业（制造业）的转型和信息服务，是促进我国制造业出口发展的高新技术产品。RFID在中国传统制造业的应用制造业实际情况可以有效提高离散制造企业的运营经济性和服务质量，旨在开发先进、集成、面向生产线的管理软件。该项目的成功开发无疑将对行业产生明显的促进作用。
运用RFID技术可以改进传统的工作模式，实现制造业对产品的全过程控制和追溯。开发一个完整的基础RFID生产过程控制系统是RFID技术贯穿整个生产过程(订单)→计划→任务→备料→冷加工→热加工→精加工→检验→包装→仓管→运输)，形成企业闭环生产。
从发展的角度来看：制造业的实施RFID技术还可以贯穿整个社会供应链的每一个环节，从原材料制造、采购到半成品加工、成品制造、批发、配送到零售，直到最终消费者。所以在制造业中使用RFID标签可以打破系统内部使用的孤立性RFID技术延伸到供应链的上端。该研究成果也可以推广到其他相关产品制造业，具有良好的应用前景和行业示范作用。这些食品制造企业在内的这些行业可以应用这项研究成果。
二、 系统特点
RFID车间制造执行系统或产品跟踪管理系统具有以下特点：
工艺和设备直接下达生产计划和工艺ERP、MRPII一般只能下达品种、车间)，直接指导设备加工，防止跨工序加工，减少工艺错误；
实时数据采集可及时进行计划评估，实时监控生产进度；
各车间职能部门可共享生产数据，了解相关工序的生产进度，便于生产协调。准确确认交货时间，实现批管理；
工艺反馈校正：及时纠正工艺错误，缩短工艺纠正周期；
加工数据的有效性，减少手加工数据的有效性；
便于质量追溯；
智能看板：完成质量信息收集和质量分析；
扩大物流管理：RFID批号-条码-产品；
车间现场使用RFID数据采集终端用于为系统提供材料、产品、设备条件、人员信息等信息，实现系统与特定操作人员的双向沟通。具有以下功能和优点：
Ø 自动采集：无接触、自动采集材料、产品、车站、人员信息；
Ø 信息查询：可查询生产计划、生产工艺、产品批次等信息；
Ø 信息输入：设备状态信息、加工数量、加工情况、质量信息等；
Ø 防潮、防油、防雷、放电磁干扰、防热等性能。
系统包括以下工作：
整体架构和系统模型建设：通过深入分析网络架构、工厂设备、通信路由、软硬件组合、系统规模和性能，建立监控系统软件与数据采集硬件设备的层次关系，确定各功能模块的划分和接口，完成整体架构建设。充分考虑系统的可集成性（Integratability）、可配置性（Configurability）、可适应性（Adaptability）、可扩展性（Extensibility）和可靠性（Reliability）；
软件平台架构建设：基于面向对象设计技术、分布式网络、各种先进的数据库和组态技术，建设适合即时、现场、远程监控、扩展和修改的系统软件基础平台，充分反映面向离散对象的系统应用集成，支持实时活动，实现基于现场管理规则和综合管理知识的控制。主要包括软件系统的功能定位、平台选择和数据采集（Data Collection）、数据存储（Data Storage）、网络应用（NET/Web Application）、查询和浏览客户端（Client/Web Viewer）构建等结构；
具体的软件开发包括：
建模生产过程（CONFIG）
生产计划及生产管理
现场数据采集
跟踪查询材料
跟踪查询产品
产品生命周期档案
质量和绩效分析查询
网络应用
工作流研究：设计工作流模型和网络数据流规划，支持各种控制和沟通策略，支持生产过程，实现自动驱动、记录、跟踪、分析、信息共享等，易于集成CORBA/STEP以实现与ERP、PDM、SFC等待无缝集成，形成信息流畅通道；
设备通信集成和数据接口技术：规范数字或模拟传感器、可编程控制器等不同行业、不同类型的监控设备和系统接口（PLC）、直接数字控制器（DDC）、控制执行器、视频设备等。；研究各种设备和系统的数据格式和协议转换方法，满足实时连续的历史数据检索和回放功能，提供复杂、特殊的数据查询；
实现智能决策支持功能：实时监控的目的是为调度和操作人员的决策提供数据。如果系统能够在反映生产条件的同时具有数据分析功能，然后提出操作计划和建议，则可以真正反映实用性。解决这个问题取决于智能技术的应用和专家经验的总结和表达；
系统测试：包括单元测试、整体测试和综合测试。
三、 应用技术方案
1. 系统的整体架构
图3-1显示了系统各级的典型架构图，包括软件平台和应用模块系统，以及系统所依赖的硬件平台。
软件平台是系统的基本核心部件，包括一系列实现各种核心逻辑的部件，并包装成不同的部件包：
RFID终端构件包
图3－1 典型的系统架构图
在软件平台和硬件平台架构上建立应用模块系统，实现系统的具体管理功能，包括：
网络应用
2. 硬件平台基础：RFID数据集成终端
1) RFID数据集成终端（RFID DCS）
RFID DCS终端机(阅读器)将主要安装在生产线的生产站MES系统提供相关材料、产品、设备状况、人员信息等方面的信息，并为具体操作人员提供双向沟通。
需要自动采集：无接触、自动采集材料、产品、车站、人员信息；
采集环境要求：数据采集现场多样化，要求采集设备、采集终端具有防潮、防油、防雷、放电磁干扰、防热等性能；
查询要求：可查询生产计划、生产工艺、产品批次等信息；
具体做法是:基于RFID电子标签阅读器(数据集成终端，RFID DCS）液晶显示电路增加，PVC键盘输入电路、数显量具通信接口电路RS485串口通信电路，TCP/IP网络通信接口电路等模块。生产计划、生产工艺、产品批次等信息可通过液晶显示器显示，设备状态信息、加工数量、质量信息可通过键盘提交，全面跟踪正常工艺路线中工件的正常流向，处理各种异常情况，全面记录各工件的完成情况和各工件的当前位置和在线状态，并根据不同的质量检验政策（抽样检验和全面检验）自动记录各工件之间的状态（待检验、合格、不合格），全面记录各工件在制造平台上的流通（工艺、站、时间、状态）。
2) 通信方式：
可选择RS485串口通信电路和TCP/IP作为网络通信接口电路的通信方式和PC机器接口。通过通信接口进入终端收集到的信息PC机后，PC重新存储信息，处理信息，并将结果保存到服务器中。PC 机器还可以通过通信接口将车间当天的生产计划和车间的生产情况传输到终端，并在终端的液晶显示屏上显示。工人看到反馈信息后，可以知道当天的生产任务和当前的工作条件，从而执行生产任务。在RFID DCS在终端采集系统中，PC 为了保证终端数据的成功，机器与终端之间有一定的通信协议。基于RS485通信数据采集终端通信流程图如图3-2所示：
3－2 车间通信方式
“基于RFID产品跟踪管理系统中的材料和材料”采用基于RFID作为车间各生产单元功能站的主要组成部分，数据采集终端设备通过对各生产单元的数据采集和反馈，形成覆盖全厂或整个装配线的开放网络，满足闭环生产管理的需要。该系统采用数据库服务器实时访问和比较数据，实现生产信息的监控、控制和管理。系统支持双机架构，提供高效、高可用性的服务，以大数据库为设计基础，便于大量实时数据的存储、比较和运行，并基于Web应用程序，提供标准络浏览查询和远程数据索取。
从图3-3可以看出，各功能站通过局域网交互系统服务器，其他查询终端也通过局域网查询服务器提供的数据、报表和图形。通过企业外部Internet可连接到服务器，在设定的权限内发布或读取系统的信息。公司内部管理和外部相关业务单位通过系统联系形成紧密的整体，实现实时信息共享，使业务流程有序高效。
图3－3 系统应用架构图
“建模生产过程”主要用于设置各种产品的生产相关数据。通过模拟生产的实际情况，描述产品的加工工艺和路线，定义产品的材料信息和不足陷入信息，描述加工机的生产能力、加工方法等重要信息，然后提供跟踪行为的基础设施和系统配置，建立生产业务模型，定义数据库存储的细节。“建模生产过程”模块也可以根据客户的需要添加设置。
描述产品的加工工艺
描述加工机的加工方法
设置产品生产线、生产段、生产组、生产站等
设置生产时间(定义时间安排格式)
预期产出目标(或描述加工机的生产能力)
生产工艺设置，产品生产路线工艺设置灵活(Routing Control)
工作指令（Work Order）管理、弹性设置各工作站运行模式(如装配模式、测试模式等)
定义/修改产品不良(或缺陷)现象表(Error Code)
定义/修改产品不良(或缺陷)原因表(Reason Code)
设置产品的材料数据信息
重要零部件（Key Parts）设置修改主要部件的需求表(Key Parts BOM)
客户管理，设置客户名称
供应商管理可以设置供应商信息
用户权限设置和员工管理
标准信息代码管理：主要针对电子标签代码管理，制定产品、材料、产品等识别码格式。产品识别码的编码规则主要根据企业规则和行业规则确定，以确保产品规则和唯一的识别。
数据设置(数据库存储细节)
2) 生产计划及生产管理
在本模块中，将运营计划与生产管理相结合，以反映计划与管理的整体效果和及时比较，包括以下内容：
首先利用车间作业计划管理模块ERP接口构件获得工厂部件或ERP管理系统传递的生产计划要求，然后调用调度策略部件，结合设备、人员、材料、历史记录等资源，在短时间内预测车间生产（如掌握每周生产情况），制定车间运行计划，确保资源分配符合计划调度最佳化的目标。车间作业计划直接下达各车间、仓库等生产单位，指导具体生产作业BTO 生产标准。车间作业计划直接下达各车间、仓库等生产单位，指导具体生产作业BTO 生产标准。同时提供实时生产查询连接，便于及时调整计划。
Ø 资源分配和状态管理：指导工人、机器、工具和材料协调生产，跟踪其当前工作状态和刚刚完成情况
Ø 工序详细调度：生产计划的调度和实施
Ø 生产单位分配：调度和实施生产计划
Ø 人力资源管理：根据人员资格、工作模式和业务需求的变化，提供分钟更新的员工状态信息数据（工作时间、出勤等）。
Ø 例外管理：计划中的一些特殊设置
Ø 根据订单情况安排生产计划并设置、在线、修改、关闭和删除计划
Ø 根据编码规则生成产品序列号；根据订单和订单BOM，向仓库采摘系统编制数据表，根据编码规则编制产品部件的批号和序列号，便于跟踪
产品进入生产过程后，开始涉及生产管理，生产管理模块提供实时生产查询，便于及时调整计划。
Ø 检查全厂各生产线的系统布局，实时监控各站
Ø 根据产品型号（Model）查询各生产线的生产情况
Ø 根据计划或工作指令（Work Order）查询计划和指令的生产(投入、产出、延迟和完成)。
Ø 对各试验站的试验结果和产品主要不良情况进行统计分析
Ø 查询车间现场产品库存情况
Ø 查询生产在线机台的流程卡（Travel Card）
Ø 查询标准的生产报表和EXCEL 输出产能分析，根据工作，输出产能分析表示产能分析
3) 现场数据采集
现场数据采集模块依靠现场数据采集模块RFID DCS与其他设备通信接口组件和现场设备进行信息交互，运行由接口开发组件组成的接口或键盘，为现场操作人员提供信息输入接口，帮助系统拥有第一手信息，收集与生产制造相关的所有信息。
数据输入源包括：
Ø RFID系统
Ø 计算机条形码（Bar Code）扫瞄器
Ø 人事系统(工作时间和缺席率)
Ø 质量检验系统
Ø 测试系统
Ø 机器和工艺的监控系统
Ø 其它计算机系统
Ø 人员输入
Ø 各工作站产品生产信息日志文件
4) 跟踪查询材料
提高材料的利用率和生产效率；
有助于物料的标准化管理，杜绝物料的混乱；
便于物料跟踪管理和统计，有助于合理准备物料库存，有效降低库存成本，缩短企业资金占用时间；
有利于建立物料质量检验档案，建立与采购订单挂钩的供应商评价体系，提高供应商供应质量监控；
人员培训易于规范；减少/消除纸张作业。
5) 跟踪查询产品（WIP）
提供在线生产产品的跟踪查询。通过该模块，管理者可以快速及时地了解生产线的生产情况，实时监控产品质量和生产效率。后台连接到相应的数据库，可以显示相关时间的基本信息、栈板信息、产品分布、流程和维护、详细部件信息等。有了WIP可随时随地了解产品在线生产的位置及具体情况，防止故障堆积，帮助减少产品数量。
设置自动刷新和刷新时间间隔
查询生产线生产情况、各产品生产情况
查询工段、组状态
查询各产品主关件的装配情况
6) 产品生命周期档案
在许多情况下，了解单一产品的整个生命周期是非常有用的。产品跟踪是制造管理软件的必要功能之一。除了满足质量保证、统计分析、库存管理等要求外，它还可以让用户回到任何生产步骤和加工数据，即使是特殊的加工程序也不例外。
7) 质量和绩效分析查询
QC：质量管理（Quality Control）：显示在线检验的检验率产品合格率；显示检验产品总数，即显示产量、质量等信息；根据型号等参数查询检验结果。
QA：质量保证（Quality Assurance）：以批量为单位的产品采用抽样检验方法进行检验。如果不良率高于标准，则QA有权整批退货，QA运输前必须确定产品质量符合客户要求。
QM：质量管理：提供反映系统整体性能和效率的综合生产质量信息查询，分析统计产品合格率、维修率和直通率，实时反映车间质量状况。
SPC：统计工艺控制（Statistics Process Control）：质量统计控制(SPC)它是质量管理的先进功能。从生产过程中收集质量数据，运用统计分析技术，科学区分生产过程中产品质量的随机波动和异常波动，预警生产过程中的异常趋势，及时采取措施消除异常，从而达到提高和控制质量的目的。
IQT：跟踪原材料质量（Incoming Quality Tracking）：负责原材料的质量跟踪，并与供应链管理系统合作（SCM）连接，记录进料检验信息和供应商供应质量统计分析，做好进料选择和控制的基础数据。这样，一旦某批产品因原材料而出现质量问题，就可以快速追溯或索赔。
8) 网络应用
网络应用模块采用先进的网络可视化技术，WEB技术、.NET提供安全的架构、普通的导航方法和友好的图形用户界面，技术、中间件技术和可扩展的程序结构（GUI）获取窗口、报告、文件、报警、历史和实时信息，为公司内部、客户和外部供应链提供简单的信息方式，采用标准浏览器作为客户端接口，降低系统安装和维护成本。
权限管理功能，方便用户控制功能范围
在Internet上实现BTO(Build to Order)按定单生产
OEM 客户可以随时了解委托产品的生产和质量
外部授权的维修部门可以及时查询维修产品的生产记录
总部可以了解和管理当地分公司的生产和质量状况
经理出差也可以通过Internet 随时掌握工厂的情况
4. RFID在制造业MES应用实施效果
南方某配件制造有限公司实施RFID MES系统（如图4-1所示）加快了新产品的开发，改善了物流管理，提高了市场适应性，从根本上改善了交付率不足，大大降低了生产成本和经济效益（具体数据如表4-2所示 如下：
图4-1 应用RFID管理机械加工厂的技术
