引言：2006年，科技部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“十一五”制造業(yè)信息化科技工程工作的若干指導意見(jiàn)》，指出制造業(yè)信息化是企業(yè)實(shí)現產(chǎn)品設計創(chuàng )新、制造模式創(chuàng )新、經(jīng)營(yíng)管理方式創(chuàng )新的重要手段，是打造優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈、提升中小企業(yè)集群競爭力的有效工具，是制造業(yè)發(fā)展的必由之路。2008年3月召開(kāi)的“兩會(huì )”期間，黨中央更是把信息與工業(yè)的融合提升到更高的層次，國務(wù)院新組建工業(yè)和信息化部，把信息化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)改革更加深入推進(jìn)。離散制造業(yè)在制造業(yè)中占了比較大的比例，如何在離散制造業(yè)中實(shí)施信息化是目前大制造業(yè)背景下的瓶頸問(wèn)題，離散制造業(yè)因其生產(chǎn)的特殊性、場(chǎng)景的復雜性、過(guò)程的易變性等因素，讓MES在此行業(yè)當中的應用成為企業(yè)信息化研究中的熱點(diǎn)。
　　
    1離散制造業(yè)與RFID技術(shù)
　　
    1.1離散制造業(yè)MES系統
　　
    制造執行系統（ManufacturingExecutionSystem，MES）是面向制造車(chē)間的先進(jìn)管理技術(shù)，它針對位于企業(yè)計劃層和工業(yè)控制層之間的執行層管理問(wèn)題，研究如何將制造過(guò)程中的計劃進(jìn)度、產(chǎn)品過(guò)程控制、物料管理、質(zhì)量監控、設備管理和成本管理等綜合考慮，強調制造計劃的執行和產(chǎn)品制造過(guò)程的控制，使生產(chǎn)現場(chǎng)的信息收集、傳遞、處理和反饋做到準確、及時(shí)、系統和科學(xué)，實(shí)現生產(chǎn)作業(yè)的優(yōu)化調度和制造資源的動(dòng)態(tài)重組，提高制造管理的透明性和敏捷性。
　　
    離散制造業(yè)中不僅具有傳統的制造業(yè)的流程，還具有產(chǎn)品設計→工藝規劃→復雜調度→加工制造→（設計更改）→動(dòng)態(tài)調度→信息反饋這個(gè)動(dòng)態(tài)的流程，因此離散制造業(yè)MES系統主要面對車(chē)間管理人員、信息技術(shù)人員、企業(yè)管理人員、計劃人員，提供計劃管理、資源管理、報表統計管理、車(chē)間作業(yè)管理功能，而且要求實(shí)時(shí)地采集現場(chǎng)生產(chǎn)數據并反饋回MES系統，系統根據反饋的數據進(jìn)行分析、統計，最后根據相應的規則最終實(shí)現離散制造業(yè)車(chē)間的無(wú)紙化作業(yè)、標準化操作、自動(dòng)化派工、實(shí)時(shí)化監控、科學(xué)化管理的目標。為實(shí)現以上目標，本系統采用射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID），結合無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，采用基于RFID技術(shù)的數據采集終端（IntelligentDataTerminal，IDT）來(lái)實(shí)現車(chē)間生產(chǎn)數據的上傳和下達。
　　
    1.2RFID技術(shù)
　　
    RFID利用電磁波的感應或者傳播來(lái)進(jìn)行電子標簽與閱讀器之間的數據通信，電子標簽分有源標簽和無(wú)源標簽2種。采用RFID技術(shù)解決離散制造業(yè)車(chē)間實(shí)時(shí)數據的采集，有如下優(yōu)勢：（1）體積小，非接觸，形狀多變，可重復使用；（2）惟一ID號，克隆、仿造困難，安全性高；（3）不怕污染，無(wú)需光線(xiàn)，識別方式靈活；（4）數據可改寫(xiě)、存儲量大；（5）多標簽同時(shí)識別，距離遠，速度快。2硬件及接口設計基于RFID的離散制造業(yè)MES系統由處于底層的IDT，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與安置在車(chē)間的基站（BaseStation，BS）進(jìn)行通信，把數據信息傳送到車(chē)間工作站，車(chē)間工作站通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò )把數據保存到數據庫，然后通過(guò)接口程序傳送到其他系統，為管理決策、數據深入挖掘提供可靠、準確、實(shí)時(shí)的數據支持。本系統由硬件系統、軟件系統和接口程序構成。
　　
    2.1硬件系統設計
　　
    硬件系統包括2個(gè)主要部分：IDT和BS。IDT的作用是用來(lái)采集離散制造業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)的實(shí)時(shí)數據。
　　
    BS的主要作用是實(shí)現車(chē)間工作站運行的通信程序與終端之間的數據交互。
　　
    2.2接口程序設計
　　
    接口程序把從車(chē)間現場(chǎng)采集到的實(shí)時(shí)數據傳送到其他的系統當中，接口采用定時(shí)和觸發(fā)2種方式對信息進(jìn)行傳遞，利用中間件的設計思想，把接口程序設置在MES服務(wù)器端，其他程序調用接口程序。接口程序主要完成以下數據傳遞：用戶(hù)信息、加工信息、加工設備信息、模具信息、工藝參數信息、工藝路線(xiàn)、產(chǎn)品信息、檢驗數據、報工數據等

    MES系統針對位于企業(yè)計劃層和工業(yè)控制層之間的執行層管理問(wèn)題，因此企業(yè)現有的ERP系統、PDM系統等需要MES系統提供可靠、及時(shí)、準確的信息支持，針對上層管理系統對車(chē)間層的管理流程不提供直接和詳細的支持問(wèn)題，為了防止車(chē)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(chē)間終端上采集的軟性、硬性數據（美國國家標準協(xié)會(huì )（NIST）對MES定義）提交給上層管理系統，為企業(yè)
　　
    決策提供數據支撐。接口程序采用中間件開(kāi)發(fā)思想，集成MES和ERP系統的數據參數傳遞方式，采用定時(shí)和事件觸發(fā)的方式對接口函數進(jìn)行調用，運用Socket、隊列、線(xiàn)程技術(shù)實(shí)現上層管理（ERP）與執行層（MES）數據交互。
　　
    3.基于RFID的MES系統設計
　　
    為了增強系統的可擴展性、可重構性、適應性、可配置性等良好的系統性能，在結構上采用分層的思想，把離散制造業(yè)MES系統分為4層來(lái)設計，同時(shí)采用基于外掛式通用輔助數據庫設計思想，把所有的系統貫穿起來(lái)，對數據進(jìn)行統一管理，保證了層間與層內的耦合性要求。
　　
    3.1系統框架結構
　　
    系統分為MES車(chē)間層、MES管理層、接口層和現有系統層，層與層之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或者接口程序進(jìn)行數據交互，實(shí)現整個(gè)企業(yè)數據流的上傳和下達。
　　
    3.2IDT工作原理
　　
    采用RFID技術(shù)開(kāi)發(fā)的IDT用來(lái)采集現場(chǎng)數據，通信程序控制數據的收發(fā)，車(chē)間工作站通過(guò)基站對該頻段的所有終端進(jìn)行總線(xiàn)輪循，如果某個(gè)終端有操作，操作數據通過(guò)基站接收并做處理，通信程序響應終端操作。IDT的顯示界面是通過(guò)界面代碼來(lái)控制的，數據定義如下：
　　
    開(kāi)始符（1）地址（1）CID（1）STEP（1）INFOLEN（4）XXXX（INFOLEN長(cháng)的信息內容）CHECK（4）結束符（1）如發(fā)送CID=0，STEP=0表示數據確認界面，“#1’0105’#$A#$A’0000019A’#2”：#1代表數據頭，#2代表數據尾，‘0105’代表IDT地址，‘#$A#$A’是面向對象高級語(yǔ)言編譯過(guò)的，表示CID=0，STEP=0，‘0000’代表信息內容，‘019A’表示校驗。IDT把數據提交到車(chē)間BS，BS再把數據提交到通信程序，如果現在的界面代碼是CID=3，STEP=0，那么上述字符串指令“#$D#$A”通過(guò)轉換機制就是CID=3，STEP=0，通信程序先進(jìn)行判斷，然后對數據進(jìn)行讀取，最后判斷收到數據正確與否。IDT的設計以離散制造業(yè)車(chē)間實(shí)時(shí)數據采集為背景，根據車(chē)間現場(chǎng)作業(yè)環(huán)境性能要求，所有數據內容的字符個(gè)數不能超過(guò)800。如frevstrin代表接收來(lái)的數據，Length（fRevString）是其長(cháng)度，如果大于2048（轉化為16進(jìn)制就是800），就不再判斷。當通信程序收到數據時(shí)，先找到數據串頭部和尾部的位置，分別用變量i和j表示，那么i=pos（#1，fRevStfing）；j=pos（#2，fRevString）。進(jìn)而可以得到CID和蜘飛P地址，判斷數據長(cháng)度是否正確，提取數據內容和校驗。如果收到的CID和STEP都是0，就不做任何處理，否則，找到相應的CID和STEP，對數據進(jìn)行分析處理，然后再把對應的操作界面、處理結果、請求數據發(fā)回給IDT，這就完成了一個(gè)通訊過(guò)程。
　　
    4.基于RFID的MES系統應用
　　
    基于RFID技術(shù)的離散制造業(yè)MES系統，在傳統的汽車(chē)配件企業(yè)已正常運行4年，在大型陶瓷設備制造企業(yè)、典型日資電梯制造企業(yè)等離散制造業(yè)企業(yè)的應用過(guò)程中，取得了良好的效果，得到了車(chē)間層員工的認可，達到了利用制造業(yè)執行系統提升企業(yè)競爭力、增加靈活性的目的。
　　
    在7個(gè)典型離散制造業(yè)車(chē)間進(jìn)行了系統測試，有700多個(gè)RFID數據采集終端。
　　
    5.結束語(yǔ)
　　
    在制造業(yè)信息化過(guò)程中，離散制造業(yè)由于生產(chǎn)工藝變更頻繁、車(chē)間環(huán)境復雜、現場(chǎng)數據較難采集，因此實(shí)施難度較大。采用RFID技術(shù)、433M無(wú)線(xiàn)通信為硬件平臺設計開(kāi)發(fā)的離散制造業(yè)MES系統，結合面向對象編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的計劃服務(wù)程序、通信程序、管理程序、接口程序，能滿(mǎn)足離散制造行業(yè)對現場(chǎng)數據的實(shí)時(shí)采集與監控、車(chē)間作業(yè)計劃的自動(dòng)排產(chǎn)、生產(chǎn)現場(chǎng)的無(wú)紙化操作、物料的及時(shí)運轉的要求。在多家具有代表性的大型離散制造企業(yè)推廣應用以后，取得了良好的效果，在減少在制品、縮短生產(chǎn)周期、減少紙張及數據錄入方面效果明顯。

    文章來(lái)源：http://www.iianews.com 2010年02月03日