基于MES的RFID数据采集技术研究

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1、制造执行系统(MES)是美国MESA20世纪90年代提出的面向车间的信息管理系统，是连接计划层和现场控制层之间的纽带，通过提供从订单到产品完成整个制造过程的信息来优化企业管理，协助企业建立一体化和实时化的管理信息体系。因此实时数据传输与共享是MES保证企业执行生产的关键技术，而无线射频技术(RFID)是一种非接触式的数据采集自动识别技术，目前应用于零售业产品标签，交通中车辆运行管理，以及仓储物流业等。随着制造业信息化发展，RFID对制造业来说是极有潜力的技术，与现有MES集成不仅为生产提供实时信息，而且也为产品全生命周期管理(PLM)提供一个移动数据库。1制造执彳丁

2、系统1.1MES含义国际制造执彳丁系统协会(MESA,ManufacturingExecutionSystemAssociation)对MES的定义是,MES提供的信息优化从订单投入到产胡完成的整个个产过程。MES运用及时、准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂运行，对条件的变化做出快速的响应，减少非增值活动，提高工厂运作过程的效率。MES不但可以改善设备投资回报率，而且有助于及时交货、加快库存周转、提高收益和现金流的绩效。MES在企业和供应链间以双向交互的形式提供生产活动的必备信息。MES作为生产信息系统，也就是收集生产过程屮大量的实时数据，并对实时事件分析及时处

3、理，同时又与计划层和生产控制层保持双向通信，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。确切地说，MES是一系列功能的集成，连接着计划与控制系统，设计理念与生产执行，销售能力与生产机制，客户与供需等。一方面关注生产过程屮的即时生产与实时掌握在制品的产量与品质状况，另一方面采集和分析数据实时掌握设备运行状况和在线物料,记录生产经过的工序、设备、所用物料和经手人员。主要功能包括资源分配及状态管理，工序生产计划与调度，文档控制，现场数据采集，人力资源管理，质量管理，过程管理，维护管理，产品跟踪以及性能分析。1.2数据采集MES中的数据采集功能，是负责采集生产现场中的各

4、种必要的实时更新的数据信息，并为其他MES功能的数据管理提供数源。数据类型按管理方式分为：T艺资源数据、人力资源数据、产品质量数据，如表1所示。分类工艺费源鞍据人力资源載据■木刀具库•夹具库,机床资现场嫌作员库•赢产品质址数据嘉廂度尺寸規格要求动态CNC类数据•机床状态数据■生产指令类•数控系统屢数■刀具使用•在加工产品名.L序名操作员所在设备名称及扳工产品名称工序产品质量•合格品■次品数kL出现的工序名称提供资源分配及状态管理.具他工序牛产计划与调度.功能文档控制•堆护管理过数源稈營理•产品跟踪人力资源管理■工序质輩管理•性能分析生产计划与谭芟•二0档控制源分配及

5、状态竹FIDlit网wwK.RfKfWor1d.<.on«.vn餌心料库■工件数据库资料库由表1可看出，大部分采集的数据都与工艺资源相关，各种数据之间都或多或少有着关联，例如机床运行状态为运行、准备、停机还是空闲；运行过程中，程序启动时间、程序停止时间、程序名称、当前刀具号、主轴转速等；准备状态时，是调试、检验、还是准备工装等；停机状态时，应能够报告停机原因是设备故障还是设备维护等。按行业不同，数据采集方法不尽相同，离散制造行业生产自动化的程度还不是很高，主要用条形码或者其他传感器，甚至人工录入来对生产的数据进行采集。连续制造行业，生产自动化的程度相对比较高，数据采

6、集主要就是通过部署各种现场总线来进行采集。2RFID技术1.1RFID系统RFID（射频识别）系统由耦合元件及芯片组成具有惟一电子编码的标签，读取/写入标签信息的移动/固定式阅读器，以及在标签和阅读器间传递射频信号的天线这3部分组成。电子标签附着在待识别物体的表面。电子标签中保存有约定格式的电子数据。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passivetag,被动标签），或者主动发送某一频率的信号（activetag,主动标签），将记录从价格到生产流程等在内大量信息的芯片贴在产品表面，通过读取器來读取、更新信

7、息，并解码后，送至计算机信息系统进行有关数据处理。RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条码相比，RFID电子标签具有非接触、可重复读写、速度快、信息量大、不受环境影响、寿命长等优点，能同吋处理多张卡片，这些优点使RFID技术更适合于作业环境不确定的制造业。1.2RFID数据采集在MES屮应用现代化制造业MES是依靠信息管理的一个精确的执行过程，这必然要求对计划和执行进行精确的比对，数据都要准确记录，这需要过程中更多地进行数据采集自动识别，保证计划和执行相符合，并对不符合的及时采取措施调整