O 引 言

      信息技術(shù)為制造業(yè)實施先進(jìn)制造戰(zhàn)略和提高競爭力提供了使能工具和平臺,，用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)，妊業(yè),，增強(qiáng)企、的競爭力,，得到了眾多企業(yè)的重視,，用信息化帶動工、 化已經(jīng)成為我國廣大企業(yè)追求的目標(biāo),。而以無線RFID(射頻識別)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為代表的泛在計算技術(shù),，使計算世界和物理世界能夠緊密地集成起來。這樣,，企業(yè)內(nèi)的層管理軟件和底層食業(yè)運作的真實情況就能夠緊密地集成起來,，使得企業(yè)的參與者能夠及時、準(zhǔn)確地得到企業(yè)運作的真實情況,，做出科學(xué)的決策,。

        本文提出采用RFID技術(shù)并結(jié)合工廠實際狀況構(gòu)建一個高效的信息化工廠。采用RFID技術(shù),，使工廠的每一個物件對象信息存人信息載體中,，便于數(shù)據(jù)采集終端對其信息進(jìn)行處理。在此基礎(chǔ)上,，信息化工廠管理信息系統(tǒng)叮自動,、準(zhǔn)確、詳細(xì)地獲取工廠的運作情況，使工廠的各層管理者獲取各自相關(guān)的信息并做出有效的決策,，從而提高工廠的運行效率,。

      1 RFID技術(shù)簡介

       RFID俗稱電子標(biāo)簽，是一種非接觸式的自動識別技術(shù),，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境,。

        一個完整的RFID系統(tǒng)由讀寫器,、標(biāo)簽及應(yīng)用系統(tǒng)3個部分所組成。其 作原理是：由讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號,，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)人有效工作域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量被激活,，使得電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去,；讀寫器的接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的調(diào)制信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器信號處理模塊,，經(jīng)解調(diào)和解碼后將有效信息送至后臺主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理：主機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算識別該標(biāo)簽的身份,，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出指令信號控制讀寫器完成不同的讀寫操作,。

      2 基于RFID技術(shù)的信息化工廠總體設(shè)計

        2．1 信息化工廠

        信息化工廠就是借助于現(xiàn)代信息技術(shù),，將工廠員工、生產(chǎn)設(shè)備,、產(chǎn)品生產(chǎn),、庫存等塒象的相關(guān)信息存入相應(yīng)的信息載體中，從而對這些信息進(jìn)行整合處理,，為各層管理者提供一個信息系統(tǒng),，使其隨時掌握整個工廠的運行狀況，并在做出各種決策時有數(shù)據(jù)依據(jù),。構(gòu)建一個信息化
      f：廠有助于提高生產(chǎn)設(shè)備的使用率,，降低工廠的庫存，節(jié)約生產(chǎn)原料,，縮短．1 廠的生產(chǎn)時間,，降低生產(chǎn)成本，從而提高制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力,。

        2．2 信息化工廠管理信息系統(tǒng)

        2．2．1 信息化工廠管理信息系統(tǒng)的總體框架

        信息化工廠管理信息系統(tǒng)各層次的框架包括軟件平臺和應(yīng)用模塊體系,，以及系統(tǒng)所依賴的硬件平臺。軟件平臺系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心構(gòu)件,，包括一系列實現(xiàn)各種核心邏輯的構(gòu)件,，并封裝成不同的構(gòu)件包：調(diào)度策略構(gòu)件包、界面開發(fā)構(gòu)件包、生產(chǎn)過程模型構(gòu)件包,、WIP(物料及在制品的跟蹤)構(gòu)件包,、SPC(統(tǒng)計過程控制)分析構(gòu)件包、設(shè)備通信接口構(gòu)件包,、ERP(企業(yè)資源計劃)接口構(gòu)件包,、RFID終端構(gòu)件包等 j。應(yīng)用模塊體系建立在軟件平臺和硬件平臺的架構(gòu)之上,，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項具體管理功能,，具體包括：生產(chǎn)過程信息管理、生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)管理,、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,、物料跟蹤查詢、產(chǎn)品生產(chǎn)跟蹤查詢,、產(chǎn)品生命周期檔案,、質(zhì)量及績效分析查詢、生產(chǎn)設(shè)備信息管理,、員工信息管理,、庫存信息管理等。

        2．2．2 信息化工廠管理信息系統(tǒng)的硬件平臺基礎(chǔ)

        1)RFID標(biāo)簽

        RFID標(biāo)簽作為標(biāo)簽攜帶者的信息載體,，按應(yīng)用場合不同,，采用非接觸式Ic卡、有源標(biāo)簽,、紙質(zhì)標(biāo)簽等,。具體標(biāo)簽的選擇，可參考各種標(biāo)簽的說明,，如標(biāo)簽成本,、標(biāo)簽是否再利用還是丟棄、標(biāo)簽的讀寫距離,、最小標(biāo)簽分開距離要求,、是否有金屬屏蔽、讀取位置,、標(biāo)簽表面的印刷要求等,。

        2)RFID數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備及其通信方式

        RFID數(shù)據(jù)采集設(shè)備按應(yīng)用場合不同，采用固定式讀寫器,、發(fā)卡器,、工業(yè)讀寫器等。固定式讀寫器可單獨使用,，也可以采用模塊與用戶的系統(tǒng)集成使用,，能同時連接多個天線,，放在不同的區(qū)域或角度，分時掃描電子標(biāo)簽,，通過串行接口(或者其他通信接口)與相關(guān)設(shè)備方便連接,。適用于各種工業(yè)環(huán)境。發(fā)卡器或稱讀卡器,，主要用來對射頻卡進(jìn)行具體內(nèi)容的操作,，包括建立檔案、消費糾錯,、掛失,、補(bǔ)卡、信息修正等,，它通常與計算機(jī)放在一起,。從本質(zhì)上講，發(fā)卡器實際上是小型的射頻卡讀寫裝置,。發(fā)卡器經(jīng)常與發(fā)卡管理軟件聯(lián)合使用,。同一廠家的發(fā)卡器與其讀寫器相比，具有發(fā)射功率較小,、讀寫距離短等特點。工業(yè)讀寫器具有現(xiàn)場總線接口,，以便容易地集成到現(xiàn)有的設(shè)備中,。 

        以上3種RFID數(shù)據(jù)采集設(shè)備可選擇RS-485串口通信電路和TCP／IP網(wǎng)絡(luò)通信接口電路中，并作為其中一種通信方式與PC機(jī)進(jìn)行通信,。

         2．2．3 信息化工廠管理信息系統(tǒng)的各子系統(tǒng)設(shè)計及功能

        基于RFID技術(shù)的數(shù)據(jù)采集終端作為信息化工廠管理信息系統(tǒng)的物理基礎(chǔ),，同時也作為工廠信息中心的主要信息采集單元，將貫穿信息化工廠管理信息系統(tǒng)的整個過程,。

        信息化工廠管理信息系統(tǒng)由登記信息子系統(tǒng),、生產(chǎn)設(shè)備信息子系統(tǒng)、員工信息子系統(tǒng),、產(chǎn)品生產(chǎn)信息子系統(tǒng),、庫存信息子系統(tǒng)共5個子系統(tǒng)構(gòu)成。下面說明各個子系統(tǒng)的設(shè)計及功能,。

       (1)登記信息子系統(tǒng)

        登記信息子系統(tǒng)如圖1所示,，用于登記工廠員工、生產(chǎn)設(shè)備,、產(chǎn)品,、生產(chǎn)原料等標(biāo)簽攜帶者的信息，并為之分配標(biāo)簽,。如以上標(biāo)簽攜帶者的信息發(fā)生改變,，還需及時更新其標(biāo)簽上相應(yīng)的信息,。另外，該系統(tǒng)還可根據(jù)用戶需要,，增加或者減少登記標(biāo)簽攜帶者信息,。

        在錄用員工時登記其相關(guān)信息并為其配置相應(yīng)IC卡，在員工離職時收回其IC卡,，同時取消該IC卡與員工的關(guān)聯(lián),，以備下次使用。將產(chǎn)品和生產(chǎn)原料的相關(guān)信息輸入信息中心,，它根據(jù)輸入的信息輸出相應(yīng)標(biāo)簽的信息到現(xiàn)場管理計算機(jī),，由標(biāo)簽打印機(jī)打印標(biāo)簽，并粘貼到相應(yīng)的對象上,。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的性質(zhì),，為其配置有源標(biāo)簽，這樣有利于對其進(jìn)行實時監(jiān)控,。

        標(biāo)簽攜帶在員工身上,、生產(chǎn)設(shè)備上或者粘貼在產(chǎn)品、生產(chǎn)原料上,，用于標(biāo)志每個不同的管理對象,。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作區(qū)后，接收到特定的電磁波,，產(chǎn)生感應(yīng)電流,，然后標(biāo)簽被激活，并與讀寫器進(jìn)行通信,。 

      　　各種標(biāo)簽攜帶者的相關(guān)信息如下：

      　　a)生產(chǎn)設(shè)備：標(biāo)簽內(nèi)碼,、ID、名稱,、制造日期,、類型、技術(shù)性能,、運行狀況等,。

      　　b)員工：標(biāo)簽內(nèi)碼、ID,、姓名,、年齡、性別,、工作種類,、出勤記錄、工作完成情況等,。

      　　C)生產(chǎn)原料：標(biāo)簽內(nèi)碼,、ID,、名稱、產(chǎn)地,、生產(chǎn)日期,、生產(chǎn)公司、用途等,。

      　　d)產(chǎn)品：標(biāo)簽內(nèi)碼,、ID、名稱,、生產(chǎn)日期,、生產(chǎn)原料信息、生產(chǎn)人員信息,、訂購信息等,。

       標(biāo)簽內(nèi)碼是指標(biāo)簽出廠時設(shè)定的唯一編碼。ID是指工廠內(nèi)部使用的身份編號,，如員工ID號,、生產(chǎn)設(shè)備ID號、生產(chǎn)原料ID號,、產(chǎn)品ID號等,。各種標(biāo)簽攜帶者的其他信息可根據(jù)實際情況確定。

        登記信息子系統(tǒng)是信息化工廠管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ),，在錄入信息時要確保相關(guān)信息的正確性,。另外，需確保登記信息子系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,，因為其影響到信息化工廠管理信息系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

        (2)生產(chǎn)設(shè)備信息子系統(tǒng)

        生產(chǎn)設(shè)備信息子系統(tǒng)如圖2所示,，用于管理工廠中不同區(qū)域的各種生產(chǎn)設(shè)備,，提高生產(chǎn)設(shè)備的使用效率。同時,，實時監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運行情況,，對于故障的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行及時維修。如生產(chǎn)設(shè)備的信息發(fā)生變化,，還需及時更新相關(guān)信息,。另外，該系統(tǒng)還可根據(jù)用戶需要,，增加或者減少標(biāo)簽攜帶者信息,。

        (3)員工信息子系統(tǒng)

        員工信息子系統(tǒng)如圖3所示，可以方便地實現(xiàn)員工出入工廠管理,，考勤數(shù)據(jù)采集,、統(tǒng)計和信息查詢以及廠區(qū)定位等功能,。從管理層的角度考慮，簡化了管理結(jié)構(gòu),，提高,。廠管理的集中度，使管理層能夠集中,、全面和隨時了解員工的有關(guān)情況,。另外，分散的靜態(tài)手工資料向集中的動態(tài)化信息資料的轉(zhuǎn)化,，提高了管理層次,，改善丫管理效率，也為工廠的事后稽查,、個體員工考察和整體人力資源政策的制定提供了參考依據(jù),。

        (4)產(chǎn)品生產(chǎn)信息子系統(tǒng)

      　根據(jù)RFID在自動化生產(chǎn)線應(yīng)用環(huán)境和其EPC(產(chǎn)品電子代碼)協(xié)議，在Rician  fading(萊斯衰減)和AWGN(加性高斯白噪聲)復(fù)雜環(huán)境下,，用脈沖寬度編碼和移動通信中應(yīng)用較多的正交調(diào)幅調(diào)制方式,，綜合設(shè)計了一種RFID系統(tǒng)框架，即產(chǎn)品生產(chǎn)信息子系統(tǒng),，如圖4所示,。

        產(chǎn)品生產(chǎn)信息子系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程建模、生產(chǎn)計劃的自動佳成和管理,、產(chǎn)品生產(chǎn)管理,。生產(chǎn)過程建模主要用于對各種產(chǎn)品的生產(chǎn)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。生產(chǎn)計劃的自動生成和管理,，確保生產(chǎn)資源分配達(dá)到最優(yōu)化目標(biāo),，同時提供實時生產(chǎn)情況的查詢，便于及時調(diào)整計劃,。通過對流經(jīng)各個生產(chǎn)流程階段的產(chǎn)品原料上攜帶的標(biāo)簽讀寫識別,，以及通過語音設(shè)備與現(xiàn)場工作人員互動，及時了解現(xiàn)場狀況,，從而實時動態(tài)地監(jiān)控整個工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)管理過程,，包括每批定單的執(zhí)行與完成情況、產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤與控制,、生產(chǎn)質(zhì)量控制,、工人計件工資計算等。實行動態(tài)的自動產(chǎn)品生產(chǎn)管理及質(zhì)量控制,，能與工廠現(xiàn)有的其他系統(tǒng)完美結(jié)合,，能夠顯著地提高效率，降低成本,。

        (5)庫存信息子系統(tǒng)

        庫存信息子系統(tǒng)如圖5所示,，其實現(xiàn)對出入庫的自動化,、透明化、有序化管理,，杜絕了人為差錯,。

       另外，還能快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)采購控制,、多庫協(xié)同作業(yè),、倉庫收發(fā)作業(yè)、先入先出,、缺貨報警,、滯銷品統(tǒng)計、銷售統(tǒng)計,、商品調(diào)撥,、退換貨控制等管理。

      3 結(jié)束語

        本文采用RF1D技術(shù)并結(jié)合工廠的實際狀況,，構(gòu)建一個高效的信息化工廠,，可提高工廠運行效率。在構(gòu)建信息化工廠時采取有效抗干擾措施,，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,。另外，該系統(tǒng)的設(shè)計和制造成本低,，調(diào)試方便,，有利于系統(tǒng)的普及。

        企業(yè)信息化整體解決方案目前還處于探索階段,，在其規(guī)劃,、設(shè)計、實施,、組織,、過程重組、集成框架與集成平臺構(gòu)建,、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)維護(hù)等方面還有大量的問題需要研究,。本文僅是對構(gòu)建一個信息化工廠進(jìn)行的初步研究,，通過在實際中的運用和信息反饋，其硬件框架和軟件設(shè)計將得到不斷完善,。