一种基于物联网的车间生产管理方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网的车间生产管理方法及系统，该管理方法步骤流程包括：建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；该基于物联网的车间生产管理系统，该管理系统包括终端管理服务器、接收计算机、带有蓝牙或WiFi的手机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、工位控制器、RFID读写器、电子标签、工序显示器。本发明设置RFID读写器和电子标签MES，将生产车间现场与上层决策系统相连接起来，从而实现车间各种数据信息的集成与共享，避免了企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的“断层”现象，简化了管理过程，提高了管理效率。
【专利说明】一种基于物联网的车间生产管理方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于车间生产管理的【技术领域】，尤其涉及一种基于物联网的车间生产管理方法及系统。
【背景技术】
[0002]物联网是指通过各种信息传感设备和系统(传感网、红外感应器、激光扫描器、射频识别系统等)、全球定位系统、条码与二维码，按照规定的通信协议，将物品与物品、物品与人、人与人连接起来，再通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种信息网络。MES (Manufacturing Execution System)是制造执行系统的英文缩写。MES是美国AMR (Advanced Manufacturing Research)公司于90年代初提出的，旨在加强制造资源计划(Manufacturing Resources Planning, MRP Π )的执行功能，将MRP Π的计划和生产车间作业现场控制，通过制造执行系统联系起来。
[0003]八十年代，在美国生产与库存管理协会大力宣传和组织推动下，MRP Π在美国得到了迅速和广泛的应用，同时也暴漏了它的许多缺点。如MRP Π不能充分的利用生产车间的大量实时生产事件和数据；此外，它也未能对销售管理和预测需求给予重视。因此，为了满足企业需求，许多企业开始意思到应该在MRP Π和底层车间之间构建其他系统。在这样的背景下，MES顺理成章的被提了出来。
[0004]1"0 年 11 月，美国先进制造研究机构(Advanced Manufacturing Research, AMR)提出了位于底层工业控制系统与上层计划管理系统之间的面向车间层管理信息系统，并将其命名为MES。至此，MES的建设被提上了日程，并得到了快速的发展。目前，在国外MES的研究和开发已经取得了 一些成果。
[0005]上世纪80年代，美国等发达国家在航空航天等典型离散企业制造车间率先引进数字化、集成化和网络化。如，波音777就是数字化设计制造的产物。同时，MES的应用软件业也大量出现，并在国外很多行业得到普及。如，Intellution公司研发的面向多行业的FIX for Windows, Honeywell 公司针对制药行业的 P0MSMES 等。
[0006]我国在MES的理论研究方面着手较晚，在实际应用方面更是处于起步阶段。相对于国外，对MES的研究主要还在其思想内涵和体系结构等方面。十五期间我国将MES的发展纳入国家科技规划，MES在我国的迎来了一次发展浪潮。大型企业、科研院所以及国家一些重大攻关项目等都涉及MES研究与发展。如，石油和钢铁业，开发出了类似上海宝信一样的MES系统，并得到成功应用，而且还具有自主知识产权；华中科技大学、浙江大学等高校也积极展开MES的研究工作，相继也推出了自己的MES系统。虽然我国的这些MES系统还不是很成熟，在MES系统的关键技术研究突破较少，而且距离实际应用还有较远距离，但其也有自己的一些特色。比如，在理论研究方面，根据当前我国企业的实际情况加入了并行、敏捷、可重构以及未来化等一系列先进思想；在系统设计方面，同样采用了代理、面向对象、面向组件等技术。
[0007]从不同的角度看，物联网的类型有很多种，而且不同类型的物联网其结构、硬件及软件组成也有所不同。因此根据物联网的核心要素“感知、传输、智能、控制”，同时为了使搭建的物联网系统层次清晰且容易理解，将物联网系统的搭建依次分为RFID数据采集系统、ZigBee网络组建过程以及感知信息传输至上层管理信息系统三大模块。
[0008]在物联网体系的最底层，也就是感知层，其主要功能就是信息感知与采集。目前RFID读写器主要采用简单接入网络方式。简单接入是指在感知设施获取信息后直接通过有线或者无线方式将数据直接发送至传输网络，然而对工艺、产品质量等要求越来越高的离散制造车间，原有的RFID读写器单独工作的方案就满足不了企业的需求；此外，制造车间的物品种类繁多，信息采集时可能是多个RFID读写器同时工作，因此为能将采集的数据信息及时的汇总分析，这里采用ZigBee技术与RFID技术结合组建一个射频识别读写器网络的办法来满足企业的要求。除此之外，还需针对离散制造车间的具体情况，对物联网体系结构进行研究，选择最为适合这种典型车间的物联网体系结构，为后续物联网平台的搭建做基础。目前，传统的车间生产管理方法及系统存在由企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的“断层”现象，管理过程复杂、人工管理水平低、管理效率差的问题。
【发明内容】
[0009]本发明实施例的目的在于提供一种基于物联网的车间生产管理方法及系统，旨在解决传统的车间生产管理方法及系统存在由企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的“断层”现象，管理过程复杂、人工管理水平低、管理效率差的问题。
[0010]本发明实施例是这样实现的，一种基于物联网的车间生产管理方法，该管理方法步骤流程包括:建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；
所述的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据；
ERP,MRP II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括:独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器；
所述的现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；
在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接；
所述的实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息；
实时监控，使用读写距离分别为10Cm、8Cm、5Cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第一道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面。操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息。
[0011]所述的生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况；
对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历史数据库中调取，还利用SFC进行现场实时获取，再通过接口实现与MES系统的对接；人员的释放是通过员工的胸卡来获取，员工完成自己当天的任务后必须刷卡，卡机就能够将员工的信息情况通过网络上传至管理系统，系统对当前生产任务中的员工实施追踪；
所述的分析产品质量是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析；
所述的反馈生产订单是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的车间生产管理系统，该管理系统包括终端管理服务器、接收计算机、带有蓝牙或WiFi的手机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、工位控制器、RFID读写器、电子标签、工序显示器；
终端管理服务器用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
接收计算机与终端管理服务器连接，用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
带有蓝牙或WiFi的手机与终端管理服务器连接，用于方便企业员工登录该管理系统，并对自身任务进行查看与管理；
ZigBee协调器连接ZigBee路由器，ZigBee协调器连接ZigBee路由器用于构建车间数据传输层的ZigBee网络服务；
电子标签连接ZigBee路由器，工位控制器连接RFID读写器和工序显示器，工位控制器、RFID读写器以及电子标签用于对车间生产流程的监控与每道工序的数据信息采集；工序显示器用于对车间当前所进行的工序的显示，以提醒和告知车间工作人员。
[0013]进一步，终端管理服务器设置在接收计算机和带有蓝牙或WiFi的手机之间，接收计算机设置在终端管理服务器的左侧，带有蓝牙或WiFi的手机设置在终端管理服务器的右侧，ZigBee协调器设置在终端管理服务器的下面，ZigBee路由器设置在ZigBee协调器和电子标签之间，工位控制器设置在电子标签的下面。
[0014]进一步，RFID读写器设置在工位控制器的下面，在RFID读写系统的工作程序中，应用软件向RFID读写器发出读写指令，通过电磁波信号，RFID读写器和电子标签之间就会建立某种特定的通信关系，RFID读写器发出的电磁波触发电子标签进行工作，先对电子标签的身份进行验证，之后电子标签根据RFID读写器发出的指令将所需要的数据信息传输给RFID读写器，RFID读写器将数据暂时存储到自身的存储器或者利用无线网络或Inter网络直接发送到上层管理终端系统。
[0015]进一步，电子标签设置在ZigBee路由器的四周，电子标签被称作应答器，是一种微型的无线收发装置，由芯片和内置天线构成，所需识别的的目标信息就是储存在芯片中，当携带芯片的电子标签进入到读写器的读写范围内时，芯片就会发送数据给读写器；工序显示器设置在RFID读写器的左侧。
[0016]进一步，电子标签在制造车间选择被动式电子标签来储存识别物体信息，被动式电子标签没有电源，电源是由读写器提供，被动式电子标签调制发送自身的信号是靠读写器的载波来完成的，标签中的线圈和天线是产生能量的装置，当电子标签进入RFID读写器的读写范围内，电子标签的天线能够接受特定的电磁波信号，线圈就会产生感应电流，从而使得标签工作，被动式电子标签与RFID读写器之间的通信是由RFID读写器发起的，电子标签只需响应就可，RFID读写器就能够接收到电子标签发出的数据，电子标签的芯片组成主要包括储存器、调制器、电源控制器、时钟、逻辑单元和数字电路，电子标签天线是RFID读写器与电子标签的空中接口，天线可以接收到RFID读写器发出的电磁波信号和相关的指令，并将标签携带的数据信息反射给RFID读写器。
[0017]进一步，所述的RFID读写器是一个采集和处理RFID电子标签数据信息的设备，RFID读写器的硬件包括收发机、存储器、微处理器、外部传感器输出输入接口、通信接口以及电源，RFID读写器的在网络系统中是将上层终端管理主机的读写指令传送到电子标签，还把从主机发往电子标签的数据进行加密，电子标签返回的数据信息进过解密再传输至上层管理主机，RFID读写器和电子标签之间数据传输的所有行为都是由应用软件来控制完成的，在系统中，RFID读写器接收到应用软件发出的行动命令后，作为回应就是向电子标签发射电磁波，使得电子标签作出相应的动作，具有发送和接收功能，与电子标签和分尚的物体进行通信，对接收的数据信息进行初始化处理，通过无线或者有线网络将读写的数据信息传输至终端管理服务器。
[0018]本发明提供的基于物联网的车间生产管理方法及系统，设置RFID读写器和电子标签MES，将生产车间现场与上层决策系统相连接起来，从而实现车间各种数据信息的集成与共享；基于物联网的车间生产管理方法及系统实现组织机构、报表、工作流、业务规则、组织机构权限和用户界面等的完全可视化设计，并提供丰富的业务模版和组件库，实现了代码开发和可视化建模的完美结合，具有强大的工作流体系，将流程图设计、业务规则定制和运行跟踪融为一体，强大的页面向导和决策、统计图表和中式报表支持，避免了企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的“断层”现象，简化了管理过程，提高了管理效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的基于物联网的车间生产管理方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的基于物联网的车间生产管理系统的结构示意图；
图中:1、终端管理服务器；2、接收计算机；3、带有蓝牙或WiFi的手机；4、ZigBee协调器；5、ZigBee路由器；6、工位控制器；7、RFID读写器；8、电子标签；9、工序显示器。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0021]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0022]如图1所示，一种基于物联网的车间生产管理方法，该管理方法步骤流程包括:建立与企业生产经营管理系统S101、现场采集S102、实时监控S103、生产任务追踪S104、分析产品质量S105、反馈生产订单S106 ；
建立与企业生产经营管理系统SlOl是指通过与ERP、MRP II等连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单等数据；
现场采集S102是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；
实时监控S103是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况等信息；
生产任务追踪S104是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员释放订单的情况；
分析产品质量S105是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析；
反馈生产订单S106是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况等。
[0023]在本发明实施例中的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据；
ERP,MRP II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括:独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器；
现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；
在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接；
实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息；
实时监控，使用读写距离分别为10Cm、8Cm、5Cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第一道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面。操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息。
[0024]生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况； 对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历史数据库中调取，还利用SFC进行现场实时获取，再通过接口实现与MES系统的对接；人员的释放是通过员工的胸卡来获取，员工完成自己当天的任务后必须刷卡，卡机就能够将员工的信息情况通过网络上传至管理系统，系统对当前生产任务中的员工实施追踪；
分析产品质量是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析；
反馈生产订单是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况。
[0025]一种基于物联网的车间生产管理系统，该管理系统包括终端管理服务器1、接收计算机2、带有蓝牙或WiFi的手机3、ZigBee协调器4、ZigBee路由器5、工位控制器6、RFID读与器7、电子标签8、工序显不器9 ；
终端管理服务器I用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
接收计算机2与终端管理服务器I连接，用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
带有蓝牙或WiFi的手机3与终端管理服务器I连接，用于方便企业员工登录该管理系统，并对自身任务进行查看与管理；
ZigBee协调器4连接ZigBee路由器5，ZigBee协调器4连接ZigBee路由器5用于构建车间数据传输层的ZigBee网络服务；
电子标签8连接ZigBee路由器5，工位控制器6连接RFID读写器7和工序显示器9，工位控制器6、RFID读写器7以及电子标签8用于对车间生产流程的监控与每道工序的数据信息采集；
工序显示器9用于对车间当前所进行的工序的显示，以提醒和告知车间工作人员。
[0026]其中，终端管理服务器I和接收计算机2主要是对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；带有蓝牙或WiFi的手机3是为方便企业员工登录该管理系统，并对自身任务进行查看与管理；ZigBee协调器4、ZigBee路由器5是为构建车间数据传输层的ZigBee网络服务；工位控制器6、RFID读写器7以及电子标签8主要是对车间生产流程的监控与每道工序的数据信息采集；工序显示器9则是对车间当前所进行的工序的显示，以提醒和告知车间工作人员。
[0027]终端管理服务器I设置在接收计算机2和带有蓝牙或WiFi的手机3之间，接收计算机设2置在终端管理服务器I的左侧，带有蓝牙或WiFi的手机3设置在终端管理服务器I的右侧，ZigBee协调器4设置在终端管理服务器I的下面，ZigBee路由器5设置在ZigBee协调器4和电子标签8之间，工位控制器6设置在电子标签8的下面；
RFID读写器7设置在工位控制器6的下面，在RFID读写系统的工作程序中，应用软件向RFID读写器7发出读写指令，通过电磁波信号，RFID读写器7和电子标签8之间就会建立某种特定的通信关系，RFID读写器7发出的电磁波触发电子标签8进行工作，先对电子标签8的身份进行验证，之后电子标签8根据RFID读写器7发出的指令将其所需要的数据信息传输给RFID读写器7，RFID读写器7可以将这些数据暂时存储到自身的存储器或者利用无线网络(Inter网络)直接发送到上层管理终端系统； 电子标签8设置在ZigBee路由器5的四周，电子标签8也被称作应答器，它是一种微型的无线收发装置，主要是由芯片和内置天线构成，所需识别的的目标信息就是储存在芯片中，当携带该芯片的电子标签8进入到RFID读写器7的读写范围内时，芯片就会发送数据给RFID读写器7 ；
工序显示器9设置在RFID读写器7的左侧。
[0028]进一步，电子标签8根据RFID读写器7的诸多优点以及成本等因素，在制造车间选择被动式电子标签7来储存识别物体信息，被动式电子标签没有电源，其电源是由RFID读写器7提供，被动式电子标签调制发送自身的信号是靠RFID读写器7的载波来完成的，标签中的线圈和天线是产生能量的主要装置，当电子标签8进入RFID读写器7的读写范围内，电子标签7的天线能够接受特定的电磁波信号，线圈就会产生感应电流，从而使得标签工作，被动式电子标签8与RFID读写器7之间的通信一般都是由RFID读写器7发起的，电子标签8只需响应就可，RFID读写器7就能够接收到电子标签8发出的数据，电子标签8的芯片组成主要包括储存器、调制器、电源控制(整流)器、时钟、逻辑单元和数字电路等，电子标签8天线是RFID读写器7与电子标签8的空中接口，天线可以接收到RFID读写器7发出的电磁波信号和相关的指令，并将标签携带的数据信息反射给RFID读写器7。
[0029]进一步，RFID读写器7是一个采集和处理RFID电子标签数据信息的设备，它不仅可以单独使用也可以嵌入到其他设备中使用，RFID读写器7的硬件主要包括收发机、存储器、微处理器、外部传感器输出输入接口、通信接口以及电源等，RFID读写器7的在网络系统中作用是将上层终端管理主机的读写指令传送到电子标签8，还可以把从主机发往电子标签8的数据进行加密，电子标签8返回的数据信息进过解密再传输至上层管理主机，RFID读写器7和电子标签8之间数据传输的所有行为都是由应用软件来控制完成的，在系统中，RFID读写器7接收到应用软件发出的行动命令后，作为回应就是向电子标签8发射电磁波，使得电子标签8作出相应的动作，具有发送和接收功能，主要作用是与电子标签8和分离的物体进行通信，对接收的数据信息进行简单的初始化处理，通过无线或者有线网络将读写的数据信息传输至终端管理服务器I。
[0030]如图1所示，一种基于物联网的车间生产管理方法，该管理方法步骤流程包括:建立与企业生产经营管理系统S101、现场采集S102、实时监控S103、生产任务追踪S104、分析产品质量S105、反馈生产订单S106 种基于物联网的车间生产管理系统，该管理系统包括终端管理服务器1、接收计算机2、带有蓝牙或WiFi的手机3、ZigBee协调器4、ZigBee路由器5、工位控制器6、RFID读写器7、电子标签8、工序显示器9 ；电子标签8在制造车间选择被动式电子标签7来储存识别物体信息，电源是由RFID读写器7提供，被动式电子标签调制发送自身的信号是靠RFID读写器7的载波来完成的，标签中的线圈和天线是产生能量的主要装置，当电子标签8进入RFID读写器7的读写范围内，电子标签7的天线能够接受特定的电磁波信号，线圈就会产生感应电流，从而使得标签工作，被动式电子标签8与RFID读写器7之间的通信一般都是由RFID读写器7发起的，电子标签8只需响应就可，RFID读写器7就能够接收到电子标签8发出的数据，电子标签8的芯片组成主要包括储存器、调制器、电源控制?流)器、时钟、逻辑单元和数字电路等，电子标签8天线是RFID读写器7与电子标签8的空中接口，天线可以接收到RFID读写器7发出的电磁波信号和相关的指令，并将标签携带的数据信息反射给RFID读写器7。[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于物联网的车间生产管理方法，其特征在于，该管理方法步骤流程包括:建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单； 所述的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据； ERP,MRP II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括:独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器； 所述的现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据； 在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接； 所述的实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息； 实时监控，使用读写距离分别为10Cm、8Cm、5Cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第一道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面，操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息； 所述的生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况； 对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历史数据库中调取，还利用SFC进行现场实时获取，再通过接口实现与MES系统的对接；人员的释放是通过员工的胸卡来获取，员工完成自己当天的任务后必须刷卡，卡机就能够将员工的信息情况通过网络上传至管理系统，系统对当前生产任务中的员工实施追踪； 所述的分析产品质量是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析； 所述的反馈生产订单是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况。
2.一种基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，该管理系统包括终端管理服务器、接收计算机、带有蓝牙或WiFi的手机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、工位控制器、RFID读写器、电子标签、工序显示器；终端管理服务器用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理； 接收计算机与终端管理服务器连接，用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理； 带有蓝牙或WiFi的手机与终端管理服务器连接，用于方便企业员工登录该管理系统，并对自身任务进行查看与管理； ZigBee协调器连接ZigBee路由器，ZigBee协调器连接ZigBee路由器用于构建车间数据传输层的ZigBee网络服务； 电子标签连接ZigBee路由器，工位控制器连接RFID读写器和工序显示器，工位控制器、RFID读写器以及电子标签用于对车间生产流程的监控与每道工序的数据信息采集； 工序显示器用于对车间当前所进行的工序的显示，以提醒和告知车间工作人员。
3.如权利要求2所述的基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，终端管理服务器设置在接收计算机和带有蓝牙或WiFi的手机之间，接收计算机设置在终端管理服务器的左侧，带有蓝牙或WiFi的手机设置在终端管理服务器的右侧，ZigBee协调器设置在终端管理服务器的下面，ZigBee路由器设置在ZigBee协调器和电子标签之间，工位控制器设置在电子标签的下面。
4.如权利要求2所述的基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，RFID读写器设置在工位控制器的下面，在RFID读写系统的工作程序中，应用软件向RFID读写器发出读写指令，通过电磁波信 号，RFID读写器和电子标签之间就会建立某种特定的通信关系，RFID读写器发出的电磁波触发电子标签进行工作，先对电子标签的身份进行验证，之后电子标签根据RFID读写器发出的指令将所需要的数据信息传输给RFID读写器，RFID读写器将数据暂时存储到自身的存储器或者利用无线网络或Inter网络直接发送到上层管理终端系统。
5.如权利要求2所述的基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，电子标签设置在ZigBee路由器的四周，电子标签被称作应答器，是一种微型的无线收发装置，由芯片和内置天线构成，所需识别的的目标信息就是储存在芯片中，当携带芯片的电子标签进入到读写器的读写范围内时，芯片就会发送数据给读写器；工序显示器设置在RFID读写器的左侧。
6.如权利要求2所述的基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，电子标签在制造车间选择被动式电子标签来储存识别物体信息，被动式电子标签没有电源，电源是由读写器提供，被动式电子标签调制发送自身的信号是靠读写器的载波来完成的，标签中的线圈和天线是产生能量的装置，当电子标签进入RFID读写器的读写范围内，电子标签的天线能够接受特定的电磁波信号，线圈就会产生感应电流，从而使得标签工作，被动式电子标签与RFID读写器之间的通信是由RFID读写器发起的，电子标签只需响应就可，RFID读写器就能够接收到电子标签发出的数据，电子标签的芯片组成主要包括储存器、调制器、电源控制器、时钟、逻辑单元和数字电路，电子标签天线是RFID读写器与电子标签的空中接口，天线可以接收到RFID读写器发出的电磁波信号和相关的指令，并将标签携带的数据信息反射给RFID读写器。
7.如权利要求2所述的基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，所述的RFID读写器是一个采集和处理RFID电子标签数据信息的设备，RFID读写器的硬件包括收发机、存储器、微处理器、外部传感器输出输入接口、通信接口以及电源，RFID读写器的在网络系统中是将上层终端管理主机的读写指令传送到电子标签，还把从主机发往电子标签的数据进行加密，电子标签返回的数据信息进过解密再传输至上层管理主机，RFID读写器和电子标签之间数据传输的所有行为都是由应用软件来控制完成的，在系统中，RFID读写器接收到应用软件发出的行动命令后，作为回应就是向电子标签发射电磁波，使得电子标签作出相应的动作，具有发送和接收功能，与电子标签和分离的物体进行通信，对接收的数据信息进行初始化处理，通过无线或者 有线网络将读写的数据信息传输至终端管理服务器。
【文档编号】G06Q50/04GK103810576SQ201410082209
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】陈桦, 房亚东, 毛晓博, 孙波, 刘峥 申请人:西安工业大学