O 引 言

      信息技術(shù)為制造業(yè)實(shí)施先進(jìn)制造戰(zhàn)略和提高競(jìng)爭(zhēng)力提供了使能工具和平臺(tái),，用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)，妊業(yè),，增強(qiáng)企,、的競(jìng)爭(zhēng)力，得到了眾多企業(yè)的重視,，用信息化帶動(dòng)工,、 化已經(jīng)成為我國(guó)廣大企業(yè)追求的目標(biāo)。而以無(wú)線RFID(射頻識(shí)別)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為代表的泛在計(jì)算技術(shù),，使計(jì)算世界和物理世界能夠緊密地集成起來(lái),。這樣，企業(yè)內(nèi)的層管理軟件和底層食業(yè)運(yùn)作的真實(shí)情況就能夠緊密地集成起來(lái),，使得企業(yè)的參與者能夠及時(shí),、準(zhǔn)確地得到企業(yè)運(yùn)作的真實(shí)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(shí)際狀況構(gòu)建一個(gè)高效的信息化工廠,。采用RFID技術(shù),，使工廠的每一個(gè)物件對(duì)象信息存人信息載體中，便于數(shù)據(jù)采集終端對(duì)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(dòng)、準(zhǔn)確,、詳細(xì)地獲取工廠的運(yùn)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(yùn)行效率,。

      1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

       RFID俗稱(chēng)電子標(biāo)簽,，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù),，可工作于各種惡劣環(huán)境。

        一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)由讀寫(xiě)器,、標(biāo)簽及應(yīng)用系統(tǒng)3個(gè)部分所組成,。其 作原理是：由讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)人有效工作域時(shí)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(guò)內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去；讀寫(xiě)器的接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的調(diào)制信號(hào),，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫(xiě)器信號(hào)處理模塊,，經(jīng)解調(diào)和解碼后將有效信息送至后臺(tái)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(yùn)算識(shí)別該標(biāo)簽的身份，針對(duì)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(hào)控制讀寫(xiě)器完成不同的讀寫(xiě)操作,。

      2 基于RFID技術(shù)的信息化工廠總體設(shè)計(jì)

        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(kù)存等塒象的相關(guān)信息存入相應(yīng)的信息載體中,，從而對(duì)這些信息進(jìn)行整合處理,，為各層管理者提供一個(gè)信息系統(tǒng)，使其隨時(shí)掌握整個(gè)工廠的運(yùn)行狀況,，并在做出各種決策時(shí)有數(shù)據(jù)依據(jù),。構(gòu)建一個(gè)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(kù)存，節(jié)約生產(chǎn)原料,，縮短．1 廠的生產(chǎn)時(shí)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(jìng)爭(zhēng)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(tái)和應(yīng)用模塊體系,，以及系統(tǒng)所依賴(lài)的硬件平臺(tái)。軟件平臺(tái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心構(gòu)件,，包括一系列實(shí)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(kāi)發(fā)構(gòu)件包,、生產(chǎn)過(guò)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(jì)過(guò)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(jì)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(tái)和硬件平臺(tái)的架構(gòu)之上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)具體管理功能,，具體包括：生產(chǎn)過(guò)程信息管理,、生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)管理、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集,、物料跟蹤查詢(xún),、產(chǎn)品生產(chǎn)跟蹤查詢(xún)、產(chǎn)品生命周期檔案,、質(zhì)量及績(jī)效分析查詢(xún),、生產(chǎn)設(shè)備信息管理、員工信息管理,、庫(kù)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(tái)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(chǎng)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(shuō)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(xiě)距離、最小標(biāo)簽分開(kāi)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(chǎng)合不同,，采用固定式讀寫(xiě)器,、發(fā)卡器、工業(yè)讀寫(xiě)器等,。固定式讀寫(xiě)器可單獨(dú)使用,，也可以采用模塊與用戶(hù)的系統(tǒng)集成使用，能同時(shí)連接多個(gè)天線,，放在不同的區(qū)域或角度,，分時(shí)掃描電子標(biāo)簽，通過(guò)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(chēng)讀卡器，主要用來(lái)對(duì)射頻卡進(jìn)行具體內(nèi)容的操作,，包括建立檔案,、消費(fèi)糾錯(cuò)、掛失,、補(bǔ)卡,、信息修正等，它通常與計(jì)算機(jī)放在一起,。從本質(zhì)上講,，發(fā)卡器實(shí)際上是小型的射頻卡讀寫(xiě)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(xiě)器相比,，具有發(fā)射功率較小、讀寫(xiě)距離短等特點(diǎn),。工業(yè)讀寫(xiě)器具有現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(shí)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(gè)過(guò)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(kù)存信息子系統(tǒng)共5個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。下面說(shuō)明各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)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(hù)需要,，增加或者減少登記標(biāo)簽攜帶者信息。

        在錄用員工時(shí)登記其相關(guān)信息并為其配置相應(yīng)IC卡,，在員工離職時(shí)收回其IC卡,，同時(shí)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(chǎng)管理計(jì)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(duì)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(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)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(gè)不同的管理對(duì)象,。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)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(xiě)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(chēng)、制造日期,、類(lèi)型,、技術(shù)性能、運(yùn)行狀況等。

      　　b)員工：標(biāo)簽內(nèi)碼,、ID,、姓名、年齡,、性別,、工作種類(lèi)、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(chēng),、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(chēng)、生產(chǎn)日期,、生產(chǎn)原料信息,、生產(chǎn)人員信息、訂購(gòu)信息等,。

       標(biāo)簽內(nèi)碼是指標(biāo)簽出廠時(shí)設(shè)定的唯一編碼,。ID是指工廠內(nèi)部使用的身份編號(hào)，如員工ID號(hào),、生產(chǎn)設(shè)備ID號(hào),、生產(chǎn)原料ID號(hào)、產(chǎn)品ID號(hào)等,。各種標(biāo)簽攜帶者的其他信息可根據(jù)實(shí)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(shí)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?yàn)槠溆绊懙叫畔⒒S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(shí),，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況,，對(duì)于故障的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維修。如生產(chǎn)設(shè)備的信息發(fā)生變化,，還需及時(shí)更新相關(guān)信息,。另外，該系統(tǒng)還可根據(jù)用戶(hù)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(shí)現(xiàn)員工出入工廠管理,，考勤數(shù)據(jù)采集,、統(tǒng)計(jì)和信息查詢(xún)以及廠區(qū)定位等功能。從管理層的角度考慮,，簡(jiǎn)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(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)通信中應(yīng)用較多的正交調(diào)幅調(diào)制方式，綜合設(shè)計(jì)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(guò)程建模,、生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)佳成和管理、產(chǎn)品生產(chǎn)管理,。生產(chǎn)過(guò)程建模主要用于對(duì)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(jì)劃的自動(dòng)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(shí)提供實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況的查詢(xún),，便于及時(shí)調(diào)整計(jì)劃。通過(guò)對(duì)流經(jīng)各個(gè)生產(chǎn)流程階段的產(chǎn)品原料上攜帶的標(biāo)簽讀寫(xiě)識(shí)別,，以及通過(guò)語(yǔ)音設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)工作人員互動(dòng),，及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)狀況,，從而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)控整個(gè)工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)管理過(guò)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(jì)件工資計(jì)算等,。實(shí)行動(dòng)態(tài)的自動(dòng)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(kù)存信息子系統(tǒng)

        庫(kù)存信息子系統(tǒng)如圖5所示，其實(shí)現(xiàn)對(duì)出入庫(kù)的自動(dòng)化,、透明化,、有序化管理，杜絕了人為差錯(cuò),。

       另外,，還能快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)采購(gòu)控制、多庫(kù)協(xié)同作業(yè),、倉(cāng)庫(kù)收發(fā)作業(yè),、先入先出、缺貨報(bào)警,、滯銷(xiāo)品統(tǒng)計(jì),、銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)、商品調(diào)撥,、退換貨控制等管理,。

      3 結(jié)束語(yǔ)

        本文采用RF1D技術(shù)并結(jié)合工廠的實(shí)際狀況，構(gòu)建一個(gè)高效的信息化工廠,，可提高工廠運(yùn)行效率,。在構(gòu)建信息化工廠時(shí)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(jì)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(jì),、實(shí)施、組織,、過(guò)程重組,、集成框架與集成平臺(tái)構(gòu)建,、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)維護(hù)等方面還有大量的問(wèn)題需要研究,。本文僅是對(duì)構(gòu)建一個(gè)信息化工廠進(jìn)行的初步研究,，通過(guò)在實(shí)際中的運(yùn)用和信息反饋，其硬件框架和軟件設(shè)計(jì)將得到不斷完善,。