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时间：2021年x月x日
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基于RFID的离散制造业制造执行系统设计与实现
刘卫宁，赵敏
重庆大学

摘要：针对离散制造企业在生产形态和生产管理中存在的问题，引入RFID技术跟踪在制品、采集制造过程生产和质量数据，解决ERP计划层与现场过程控制层间信息和管理的断层问题，实现制造和质量的可视化和数字化管理。研究提出系统的构成、体系结构，通过车间控制器和单元控制器的有机结合实现系统功能。实际应用的情况证明本系统成功解决了计划层和生产控制层之间的信息断层问题，提高了生产效率、生产质量和管理水平，实现了制造过程可视化和产品质量可追溯化。
关键词：RFID；离散型制造业；制造执行系统；通信中间件

DesignandImplementationofDiscreteManufacturingIndustryMESBasedonRFIDTechnology
Abstract:Analyzingtheproductionorganizationalmodeandproblemsinproductionmanagementofdiscretemanufacturingindustry,RFIDtechnologywasintroducedtotrackWIP(workinprocess)andcollectdataofproductquality,fillintheinformationandmanagementgapsbetweenERPplanandfieldprocesscontrol,andimplementvisualizationmanufacturinganddigitalmanagement.Discussingsystemarchitectureandoperationalcharacteristicsandtheshopcontrollerandcellcontrollerwerecombinedtocooperateforsystemfunctions.ThefactoryapplicationshowedthattheproposedRFIDbasedMESwassuccessfultofillintheinformationgapbetweenplanlayerandcontrollayer,andthevisualizationofmanufactureprocessandtracefacilityofproductqualitywererealized.
KeyWords:RFID;DiscreteManufacturingIndustry;MES;CommunicationMiddleware

概述
离散制造企业生产现场的在制品跟踪和生产状态监控一直是MES功能实现的瓶颈。如何准确及时地将生产所需零部件运送到生产线？如何跟踪生产物料实现对产品质量的控制和追溯？这是离散制造业，尤其是采用流水线作业的组装厂的难题。尽管条码技术的使用在一定程度上解决了上述问题，但由于条码易污损、读写距离短、不耐高温、数据存储量小且不可重写，尚不能很好地解决生产制造与装配过程中的跟踪和管理问题。RFID（射频识别）技术的出现弥补了条码的这些不足，将成为支持生产制造与装配过程管理的新途径。
基于RFID实现生产过程的管理与控制能有效地跟踪、管理和控制生产所需的包括物料、设备、人员在内的所有工厂资源，与上层管理系统结合，可合理地调度、管理这些资源来提高制造竞争力，改善生产组织、缩短生产周期、减少在制品数量、减少生产提前期，提高产品的质量和降低人力资源消耗。满足离散制造企业对生产管理和质量的需求。
为此，本文采用RFID技术作为离散制造业生产现场的在制品跟踪和生产状态监控的基础，解决了ERP计划层与现场过程控制层间信息和管理的断层问题，实现了制造和质量的可视化和数字化管理。

系统的总体结构
1.1系统构成

图1基于RFID的MES系统构成
基于RFID的MES系统构成如图1所示。车间控制器位于企业上层管理系统和车间控制系统之间，实现现场控制系统与计划层ERP等系统的网络、数据及应用的集成。
底层工位控制器下连生产线上各种生产控制和检测设备，上接车间控制器，实现底层生产数据的采集及其与车间控制器的通信和应用集成。一般置于生产线关键工位处。
1.2工位典型配置
关键工位设有工位控制器，工位控制器下连RFID读写器、条码扫描枪、电子看板等生产控制和检测设备，上接车间控制器，实现工位生产数据的采集及其与车间控制器的通信和应用集成。

图2工位典型配置图

1.3