2．2車間過程控制系統(tǒng)應(yīng)用模型
通過對(duì)離散制造車間生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的各功能模塊的分析，可以得到如圖4所示的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用模型。
圖4 生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)應(yīng)用模型
首先由生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃模塊生成生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，生產(chǎn)車間根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃展開生產(chǎn)。數(shù)據(jù)采集和處理模塊對(duì)貼有射頻標(biāo)簽的加工物料和加工設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過過濾、分析處理后，將數(shù)據(jù)傳送至生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控模塊和閉環(huán)調(diào)度模塊。當(dāng)出現(xiàn)故障信息時(shí)，狀態(tài)監(jiān)控模塊就會(huì)向過程控制系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)告，過程控制系統(tǒng)將報(bào)告?zhèn)魉椭灵]環(huán)調(diào)度模塊，最后由閉環(huán)調(diào)度模塊生成故障排除方案，再通過過程控制系統(tǒng)解決故障。
2．3硬件及接口設(shè)計(jì)
基于RFID的離散制造業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)由處于底層的數(shù)據(jù)采集終端，通過CAN總線與工作站進(jìn)行通信，把數(shù)據(jù)信息傳送到車間工作站，車間工作站通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，然后通過接口程序傳送到其他系統(tǒng)，為企業(yè)管理決策提供可靠、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。本系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和接口程序構(gòu)成。
2．3．1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)包括2個(gè)主要部分：數(shù)據(jù)采集終端和基站。數(shù)據(jù)采集終端的作用是用來采集離散制造業(yè)生產(chǎn)一線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其組成結(jié)構(gòu)包括I源ID管理模塊，數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，狀態(tài)顯示模塊等。
基站的主要作用是實(shí)現(xiàn)車間工作站運(yùn)行的通信程序與終端之間的數(shù)據(jù)交互，主要由數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊組成。利用RFID進(jìn)行數(shù)據(jù)采集過程如圖5所示。
圖5 RFID數(shù)據(jù)采集過程
2．3．2接口程序設(shè)計(jì)
接口程序是把從車間現(xiàn)場(chǎng)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到其他的系統(tǒng)中，以便查詢、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)信息。利用中間件的設(shè)計(jì)思想，把接口程序設(shè)置在系統(tǒng)服務(wù)器端，接口程序可采用定時(shí)和觸發(fā)2種方式傳遞信息。接口程序主要完成以下數(shù)據(jù)的傳遞：加工信息、加工設(shè)備信息、工藝參數(shù)信息、質(zhì)量信息、產(chǎn)品信息、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)等。
生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)針對(duì)位于企業(yè)計(jì)劃層和工業(yè)控制層之間的執(zhí)行層管理問題，可向企業(yè)現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)等提供可靠、及時(shí)、準(zhǔn)確的信息，能有效防止車間管理信息的“斷層”。本系統(tǒng)采用通用數(shù)據(jù)接口程序，把分布在所有車間終端上采集的數(shù)據(jù)提交給上層管理系統(tǒng)，為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)支撐。接口程序采用中間件開發(fā)思想，集成加隆和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞方式，采用定時(shí)和事件觸發(fā)的方式對(duì)接口函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。
3 系統(tǒng)開發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)
3．1系統(tǒng)仿真平臺(tái)開發(fā)
仿真平臺(tái)主要由上位計(jì)算機(jī)、總控制臺(tái)ARM控制器、自動(dòng)輸送小車AGV、加工單元和自動(dòng)化立體倉庫組成，其中加工單元包括機(jī)械手、加工設(shè)備、射頻讀卡裝置以及零件緩沖區(qū)等。已貼射頻標(biāo)簽的物料存儲(chǔ)于自動(dòng)化立體倉庫中。生產(chǎn)運(yùn)行后，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，AGv從倉庫出庫臺(tái)搬運(yùn)物料至相應(yīng)加工單元，由ARM控制加工單元運(yùn)作。所有加工工序完成后，物料再由AGV運(yùn)送回倉庫。讀卡器會(huì)在加工開始與結(jié)束分別讀取RFID的數(shù)據(jù)，過濾處理后，上傳至控制系統(tǒng)。
仿真平臺(tái)的實(shí)物照片如圖6所示，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以模擬離散制造車間生產(chǎn)過程，本文將在該平臺(tái)上驗(yàn)證基于RFID離散制造業(yè)車間生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的有效性和可行性。
圖6 仿真平臺(tái)的原型
3．2功能實(shí)現(xiàn)
根據(jù)對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的要求，已搭建完成的車間生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)包括以下功能模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、生產(chǎn)監(jiān)控管理、生產(chǎn)查詢管理、資源管理和數(shù)據(jù)接口。各主要模塊實(shí)現(xiàn)功能如下：
a．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊可以定義產(chǎn)品生產(chǎn)特性及物流管理信息系統(tǒng)用戶，執(zhí)行功能的權(quán)限及用戶使用功能的授權(quán)，并對(duì)各子系統(tǒng)公用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，如工序、工人、車間等信息，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是進(jìn)行制造生產(chǎn)和運(yùn)行調(diào)度的基礎(chǔ)。
b．生產(chǎn)作業(yè)管理。
該模塊自動(dòng)生成車間作業(yè)計(jì)劃�？梢钥刂萍庸すに嚒⒓庸み^程、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。系統(tǒng)設(shè)置的控制器會(huì)根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備狀況生成計(jì)劃，通過RFID閱讀器對(duì)標(biāo)簽的識(shí)讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)信息的錄入，并把數(shù)據(jù)信息輸入到服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫，方便管理人員合理安排生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。
c．生產(chǎn)監(jiān)控管理。
該模塊主要提供信息給一般用戶、企業(yè)管理人員等需及時(shí)了解生產(chǎn)進(jìn)度情況的人員。它主要包括訂單執(zhí)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、工序生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、工位生產(chǎn)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。這些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能提供了整體生產(chǎn)執(zhí)行信息，可以實(shí)時(shí)地觀察車間各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和加工進(jìn)度。方便用戶根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。
d．生產(chǎn)查詢管理。
工作狀況，采用圖表、直方圖或餅圖等方式進(jìn)行直觀的反映，為管理者提供決策依據(jù)。查詢功能可以查詢到每個(gè)工位的操作信息．如裝配的具體時(shí)間、物料需求信息、員工操作結(jié)果、質(zhì)量狀況等，而且還可以追溯生產(chǎn)歷史，從而找到殘次品產(chǎn)生的環(huán)節(jié)。
e．資源管理。
該模塊主要對(duì)生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行管理，提供給用戶當(dāng)前各設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)了解現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際使用情況，以便為安排生產(chǎn)或者設(shè)備維護(hù)提供參考依據(jù)。
f．?dāng)?shù)據(jù)接口。
該模塊提供與車間設(shè)備、MES、ERP或其他車問管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口功能。
4 結(jié)束語
離散型制造企業(yè)的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)表明，利用RFID技術(shù)將從根本上提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料監(jiān)控和協(xié)調(diào)調(diào)度的管理水平�；赗FID技術(shù)的控制系統(tǒng)適合大部分離散型生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過程控制應(yīng)用，既可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，又能降低企業(yè)生產(chǎn)成本，有較高的實(shí)用價(jià)值，具有非常良好的市場(chǎng)前景。為提高中國制造業(yè)信息化水平，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，在企業(yè)原材料供貨、生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)過程控制、精益制造等多個(gè)方面使用RFID技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可視化、準(zhǔn)時(shí)化以及業(yè)務(wù)協(xié)同和產(chǎn)品信息可追溯�；赗FlD過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用還可與ERP、CRM等系統(tǒng)形成良好的互補(bǔ)，有效地解決ERP系統(tǒng)在物資和產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)輸入等方面的問題，是實(shí)現(xiàn)離散型制造企業(yè)整體信息化的樞紐信息系統(tǒng)，有助于企業(yè)減少產(chǎn)品缺陷，縮短產(chǎn)品制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提高企業(yè)在市場(chǎng)上的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
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