专利名称：对离散制造工序物流的实时跟踪并追溯质量的系统及方法
技术领域：
本发明属于物流信息及无线射频技术领域，涉及ー种采用RFID技术(无线射频技术)对离散制造车间的エ序物流进行实时跟踪并对其质量进行追溯的ー种方法，该方法能识别离散制造车间零件的实时制造状态信息，并对其制造过程中涉及到的人、物进行追溯。
背景技术：
物联网以及RFID技术的出现在制造企业的广泛应用，已经被认为是ー种下一代的先进制造技木，它通过一系列的信息技术手段和先进管理和控制方法，可以降低企业物流和生产成本，提高企业生产效率，降低库存，提高产品的生产质量和客户的满意度，加快对于生成过程中突发故障的定位和诊断，延伸企业的控制能力，加快企业的资金周转，为企业创造新的利润。现代制造企业是集信息化为一体的生产组织，而RFID技术作为企业信息化中ー项重要的关键技术，并且符合国家发展战略的要求，它的成功应用对于制造企业乃至整个国民经济的推动起着无庸置疑的重要作用。近年来中国的制造业保持快速增长的势头，制造业在国内生产总值中的比重也迅速提升。中国的制造业エ业化道路是一条以信息化带动エ业化，以エ业化促进信息化，科技含量高。经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型エ业化道路。制造业信息化是“以信息化带动エ业化”的重点、突破口和主战场。用信息技术改造和提升传统制造业，实现从制造大国到制造強国的跨越，是发展中国制造业的必由之路。在制造行业中，制造执行系统(MES)对提闻生广效率，改菩制造能力，提闻广品质量和缩减制造成本起着至关重要的作用。而如何实时的获得制造车间底层物料流动的实时信息数据ー直是制造执行系统中需要迫切解决的问题。针对实时的制造车间数据采集问题，国际上许多学者及企业都进行了广泛的研究，主要研究内容如下=Porter JD7Billo RE和Rucker R采用条形码技术来升级传统的制造信息系统。Jou GT和Chen FL则采用条码阅读器和数据终端来快速的采集车间的实时生产信息数据。Chen T and Hou KH采用条码技术来改进装配线的质量及生产效率。Huang GQ7Zhang YF和Jiang PY研究了采用RFID传感器和无线网络来对制造车间的信息数据进行实时的采集和同歩。Hozak K和Collier DA分析了RFID技术是如何帮助增加制造中的可追踪性和可控性。从上述的研究内容可以发现，制造车间物流跟踪的主要实现手段多集中在条形码方面，而采用RFID技术跟踪的车间物流，多局限于流水线生产。在离散型制造车间内，部分企业采用手动记录的方式跟踪车间物流，部分企业采用条码式来跟踪物流。但由于条码扫描过程，需要人为主动的干预，且条码一次只能扫描ー个条码，所以造成物流跟踪的成本大，效率低。鉴于此，本发明提出了采用超高频(915MHz) RFID读写器来对离散制造车间的实时状态信息进行跟踪，并对质量进行追溯的方法，来解决离散制造车间实时数据信息的采集及质量追溯的问题
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，解决离散制造车间实时物流跟踪困难，实时信息数据难以获取及质量追溯等问题，提供一种对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的系统及方法，其采用RFID设备，对车间底层エ序物流进行实时信息的采集及质量追溯。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的这种对离散制造 エ序物流的实时跟踪并追溯质量的系统，包括集线器以及通过网线与集线器连接的计算机、数据库服务器、数据处理服务器、可视化看板、RFID标签和RFID读写器；所述RFID读写器用于通过无线方式读写RFID标签中的信息，并将其通过集线器传送给数据处理服务器进行处理并在数据库服务器中进行存储；所述RFID标签中写入零件信息、人员信息和图纸信息，并将各RFID标签和其对应的零件、人员或图纸绑定在一起，由RFID读写器读取；所述集线器为系统提供ー个局域网环境，各设备和集线器相连组成ー个局域网，实现信息的交換和传输；所述数据处理服务器通过设定的数据处理逻辑，对采集的大量重复的信息进行实时处理、分离，为可视化看板的实时显示提供准确实时的数据支持；所述RFID读写器所读入的信息在经过数据处理服务器处理后，储存在数据服务器中；所述可视化看板用于对生产过程中的零件、人员或图纸进行实时、可视化的监控；所述计算机安装有客户端程序，实现对エ序流进行监控、管理以及查询服务。上述集线器和Internet相连。上述RFID标签采用无源可重复读写标签，标签遵循标准为EPC G2UHF标准。本发明还提供一种基于上述系统的对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的方法在系统上设置布局编辑模块、系统配置模块、数据处理模块、可视化显示模块、数据信息存储模块、数据统计分析模块、质量追踪模块和与ASP信息集成模块；各模块的功能为布局编辑模块所述布局编辑模块安装于计算机上，基于车间实际尺寸进行车间布局的编辑，为可视化显示车间各加工エ件、原材料、人员的流动提供可视化环境，为RFID读写器的配置及网络布局提供支撑环境，为零件在车间的エ序流动提供可视化环境，并且对RFID读写器的物理位置进行配置；系统配置模块安装在计算机上，采用射频识别技术在每个生产资源上附上RFID标签，通过RFID读写器写入唯一的识别码并录入数据库服务器中，借助RFID标签的读写功能，实现对生产数据的实时采集，另外，制定不同种类生产资源的编码标准，并将规则写入数据库服务器，实现标签读取后实时快捷的判断和查询分析；对人员、零件进行RFID标签的绑定及配置，为系统的运行提供基础的配置环境；数据处理模块安装在数据处理服务器上，对RFID读写器采集的RFID标签数据进行预处理，然后再对其进行数据分类，确定该标签信息的种类，去除重复读取的RFID标签信息，并根据加工零件的加工エ艺确定该标签是否为合法信息，若为非法信息则剔除 ’若为合法信息，采用跟踪算法获取其对应的实时状态，并作为新标签信息将其对应的实时状态写入数据库服务器；可视化显示模块安装在可视化看板上，在不同的操作过程中显示所需要显示和监控的实时信息；所述实时信息包括エ序的实时生产状态、エ序的质量追踪信息和人员的实时状态信息；数据存储模块安装于数据库服务器上，实现对数据的可视化管理，为实时跟踪提供必要的信息存储服务；实时数据统计分析模块安装于计算机上，将RFID读写器采集的原始数据，按照各功能模块所需求的数据格式和内容进行处理和分析，井根据实时数据的统计分析，实时的显示产品、零件的加工状态信息及各类制造统计信息；质量追踪模块安装于计算机上，在エ件或者产品出现质量问题后，根据其上的RFID标签查询数据库服务器上的历史数据库，可以得知该エ件在生产过程中的生产数据、加工人员和运转流程，实现对零件的制造进行事后的质量跟踪；信息集成接ロ模块安装于计算机上，其是与制造系统集成的接ロ模块，其读取制 造系统的调度模块信息，将信息传输到数据库服务器中；经由数据处理模块、质量追踪模块、实时数据统计分析模块、数据存储模块获取实时的エ序物流信息及质量追踪信息，并将这些信息反馈回制造系统的调度模块。上述数据处理模块的跟踪算法为I)节点定义跟踪节点如下所示N= {M, R, T, W}其中M表示节点N中设备的集合，R表示节点的RFID读写器属性集合，T表示节点中备件的集合，W表示节点中工人的集合；那么，配置有η个跟踪节点的制造车间可以表示如下
权利要求
1.一种对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的系统，其特征在于，包括集线器以及通过网线与集线器连接的计算机、数据库服务器、数据处理服务器、可视化看板、RFID标签和RFID读写器；所述RFID读写器用于通过无线方式读写RFID标签中的信息，并将其通过集线器传送给数据处理服务器进行处理并在数据库服务器中进行存储；所述RFID标签中写入零件信息、人员信息和图纸信息，并将各RFID标签和其对应的零件、人员或图纸绑定在一起，由RFID读写器读取；所述集线器为系统提供ー个局域网环境，各设备和集线器相连组成ー个局域网，实现信息的交換和传输；所述数据处理服务器通过设定的数据处理逻辑，对采集的大量重复的信息进行实时处理、分离，为可视化看板的实时显示提供准确实时的数据支持；所述RFID读写器所读入的信息在经过数据处理服务器处理后，储存在数据服务器中；所述可视化看板用于对生产过程中的零件、人员或图纸进行实时、可视化的监控；所述计算机安装有客户端程序，实现对エ序流进行监控、管理以及查询服务。
2.根据权利要求I所述的对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的系统，其特征在于，所述集线器和Internet相连。
3.根据权利要求I所述的对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的系统，其特征在于，所述RFID标签采用无源可重复读写标签，标签遵循标准为EPC G2 UHF标准。
4.ー种基于权利要求I所述系统的对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的方法，其特征在于，在系统上设置布局编辑模块、系统配置模块、数据处理模块、可视化显示模块、数据信息存储模块、数据统计分析模块、质量追踪模块和与ASP信息集成模块；各模块的功能为 布局编辑模块所述布局编辑模块安装于计算机上，基于车间实际尺寸进行车间布局的编辑，为可视化显示车间各加工エ件、原材料、人员的流动提供可视化环境，为RFID读写器的配置及网络布局提供支撑环境，为零件在车间的エ序流动提供可视化环境，并且对RFID读写器的物理位置进行配置； 系统配置模块安装在计算机上，采用射频识别技术在每个生产资源上附上RFID标签，通过RFID读写器写入唯一的识别码并录入数据库服务器中，借助RFID标签的读写功能，实现对生产数据的实时采集，另外，制定不同种类生产资源的编码标准，并将规则写入数据库服务器，实现标签读取后实时快捷的判断和查询分析；对人员、零件进行RFID标签的绑定及配置，为系统的运行提供基础的配置环境； 数据处理模块安装在数据处理服务器上，对RFID读写器采集的RFID标签数据进行预处理，然后再对其进行数据分类，确定该标签信息的种类，去除重复读取的RFID标签信息，并根据加工零件的加工エ艺确定该标签是否为合法信息，若为非法信息则剔除；若为合法信息，采用跟踪算法获取其对应的实时状态，并作为新标签信息将其对应的实时状态写入数据库服务器； 可视化显示模块安装在可视化看板上，在不同的操作过程中显示所需要显示和监控的实时信息；所述实时信息包括エ序的实时生产状态、エ序的质量追踪信息和人员的实时状态信息； 数据存储模块安装于数据库服务器上，实现对数据的可视化管理，为实时跟踪提供必要的信息存储服务； 实时数据统计分析模块安装于计算机上，将RFID读写器采集的原始数据，按照各功能模块所需求的数据格式和内容进行处理和分析，井根据实时数据的统计分析，实时的显示产品、零件的加工状态信息及各类制造统计信息； 质量追踪模块安装于计算机上，在エ件或者产品出现质量问题后，根据其上的RFID标签查询数据库服务器上的历史数据库，可以得知该エ件在生产过程中的生产数据、加工人员和运转流程，实现对零件的制造进行事后的质量跟踪； 信息集成接ロ模块安装于计算机上，其是与制造系统集成的接ロ模块，其读取制造系统的调度模块信息，将信息传输到数据库服务器中；经由数据处理模块、质量追踪模块、实时数据统计分析模块、数据存储模块获取实时的エ序物流信息及质量追踪信息，并将这些信息反馈回制造系统的调度模块。
5.根据权利要求4所述的对离散制造エ序物流的实时跟踪并追溯质量的方法，其特征在于，所述数据处理模块的跟踪算法为 1)节点定义跟踪节点如下所示 N = {M, R, T, W} 其中M表示节点N中设备的集合，R表示节点的RFID读写器属性集合，T表示节点中备件的集合，W表示节点中工人的集合；那么，配置有η个跟踪节点的制造车间可以表示如
全文摘要
本发明公开了一种对离散制造工序物流的实时跟踪并追溯质量的系统及方法，该系统包括集线器以及通过网线与集线器连接的计算机、数据库服务器、数据处理服务器、可视化看板、RFID标签和RFID读写器。本发明有利于提高制造车间的透明化程度，解决车间底层的实时信息与顶层管理的信息脱节问题，减少因底层车间信息难获取而引起的信息不畅问题。有利于提高制造车间的生产效率，提升设备、人力的利用率，增加企业的经济效益。有利于提高企业工序物流的管理水平，减少物料丢失、降低运输错误等成本消耗。
文档编号G06Q10/06GK102646221SQ20121003680
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者付颖斌, 曹伟, 李勇, 江平宇, 郑镁 申请人:西安交通大学