2．2車間過程控制系統應用模型
通過對離散制造車間生產過程控制系統的各功能模塊的分析，可以得到如圖4所示的生產過程控制系統的應用模型。
圖4 生產過程控制系統應用模型
首先由生產過程控制系統的生產計劃模塊生成生產作業計劃，生產車間根據生產作業計劃展開生產。數據采集和處理模塊對貼有射頻標簽的加工物料和加工設備的狀態數據進行采集，經過過濾、分析處理后，將數據傳送至生產狀態監控模塊和閉環調度模塊。當出現故障信息時，狀態監控模塊就會向過程控制系統發出故障報告，過程控制系統將報告傳送至閉環調度模塊，最后由閉環調度模塊生成故障排除方案，再通過過程控制系統解決故障。
2．3硬件及接口設計
基于RFID的離散制造業生產過程控制系統由處于底層的數據采集終端，通過CAN總線與工作站進行通信，把數據信息傳送到車間工作站，車間工作站通過企業網絡把數據保存到數據庫，然后通過接口程序傳送到其他系統，為企業管理決策提供可靠、準確、實時的數據支持。本系統由硬件系統和接口程序構成。
2．3．1硬件系統設計
硬件系統包括2個主要部分：數據采集終端和基站。數據采集終端的作用是用來采集離散制造業生產一線的實時數據，其組成結構包括I源ID管理模塊，數據輸入、數據顯示和數據存儲模塊，狀態顯示模塊等。
基站的主要作用是實現車間工作站運行的通信程序與終端之間的數據交互，主要由數據收發模塊和數據存儲模塊組成。利用RFID進行數據采集過程如圖5所示。
圖5 RFID數據采集過程
2．3．2接口程序設計
接口程序是把從車間現場采集到的實時數據傳送到其他的系統中，以便查詢、統計生產信息。利用中間件的設計思想，把接口程序設置在系統服務器端，接口程序可采用定時和觸發2種方式傳遞信息。接口程序主要完成以下數據的傳遞：加工信息、加工設備信息、工藝參數信息、質量信息、產品信息、檢驗數據等。
生產過程控制系統針對位于企業計劃層和工業控制層之間的執行層管理問題，可向企業現有的ERP系統、PDM系統等提供可靠、及時、準確的信息，能有效防止車間管理信息的“斷層”。本系統采用通用數據接口程序，把分布在所有車間終端上采集的數據提交給上層管理系統，為企業決策提供數據支撐。接口程序采用中間件開發思想，集成加隆和ERP系統的數據參數傳遞方式，采用定時和事件觸發的方式對接口函數進行調用。
3 系統開發與功能實現
3．1系統仿真平臺開發
仿真平臺主要由上位計算機、總控制臺ARM控制器、自動輸送小車AGV、加工單元和自動化立體倉庫組成，其中加工單元包括機械手、加工設備、射頻讀卡裝置以及零件緩沖區等。已貼射頻標簽的物料存儲于自動化立體倉庫中。生產運行后，根據生產作業計劃，AGv從倉庫出庫臺搬運物料至相應加工單元，由ARM控制加工單元運作。所有加工工序完成后，物料再由AGV運送回倉庫。讀卡器會在加工開始與結束分別讀取RFID的數據，過濾處理后，上傳至控制系統。
仿真平臺的實物照片如圖6所示，該實驗平臺可以模擬離散制造車間生產過程，本文將在該平臺上驗證基于RFID離散制造業車間生產過程控制系統的有效性和可行性。
圖6 仿真平臺的原型
3．2功能實現
根據對系統總體設計的要求，已搭建完成的車間生產過程控制系統包括以下功能模塊：基礎數據管理、生產作業管理、生產監控管理、生產查詢管理、資源管理和數據接口。各主要模塊實現功能如下：
a．基礎數據管理。
基礎數據管理模塊可以定義產品生產特性及物流管理信息系統用戶，執行功能的權限及用戶使用功能的授權，并對各子系統公用的基礎數據進行維護，如工序、工人、車間等信息，這些基礎數據是進行制造生產和運行調度的基礎。
b．生產作業管理。
該模塊自動生成車間作業計劃。可以控制加工工藝、加工過程、優先級調度等。系統設置的控制器會根據生產能力、設備狀況生成計劃，通過RFID閱讀器對標簽的識讀，實現對現場生產作業信息的錄入，并把數據信息輸入到服務器上的數據庫，方便管理人員合理安排生產，提高生產效率。
c．生產監控管理。
該模塊主要提供信息給一般用戶、企業管理人員等需及時了解生產進度情況的人員。它主要包括訂單執行情況的實時監控、工序生產的實時監控、工位生產的實時檢測。這些實時監測功能提供了整體生產執行信息，可以實時地觀察車間各種設備運行狀態和加工進度。方便用戶根據實際情況及時調整生產計劃。
d．生產查詢管理。
工作狀況，采用圖表、直方圖或餅圖等方式進行直觀的反映，為管理者提供決策依據。查詢功能可以查詢到每個工位的操作信息．如裝配的具體時間、物料需求信息、員工操作結果、質量狀況等，而且還可以追溯生產歷史，從而找到殘次品產生的環節。
e．資源管理。
該模塊主要對生產線上的設備進行管理，提供給用戶當前各設備的工作狀態，及時了解現有設備的實際使用情況，以便為安排生產或者設備維護提供參考依據。
f．數據接口。
該模塊提供與車間設備、MES、ERP或其他車問管理信息系統的數據接口功能。
4 結束語
離散型制造企業的生產過程控制系統的特點表明，利用RFID技術將從根本上提高產品生產過程中物料監控和協調調度的管理水平�；赗FID技術的控制系統適合大部分離散型生產企業的生產過程控制應用，既可以提高企業的生產效率，又能降低企業生產成本，有較高的實用價值，具有非常良好的市場前景。為提高中國制造業信息化水平，以信息化帶動工業化，在企業原材料供貨、生產計劃管理、生產過程控制、精益制造等多個方面使用RFID技術，可以實現生產過程的實時數據采集可視化、準時化以及業務協同和產品信息可追溯。基于RFlD過程控制系統的應用還可與ERP、CRM等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，是實現離散型制造企業整體信息化的樞紐信息系統，有助于企業減少產品缺陷，縮短產品制造周期，降低生產成本，提高生產效率，提高企業在市場上的綜合競爭力。
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本文標題：基于RFID離散制造業車間生產過程控制系統研究與開發（下）
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