射頻識別技術(shù)與ERP系統(tǒng)的集成應用

1 前言
　　
信息化、自動化、網(wǎng)絡化、智能化、柔性化已成為現(xiàn)代制造企業(yè)的鮮明特征。目前國內(nèi)許多企業(yè)都上了ERP系統(tǒng)，但是實際應用效果并不理想。其中最主要的原因是企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的困難，人工錄入數(shù)據(jù)經(jīng)常出錯，導致生產(chǎn)經(jīng)營活動的障礙。
　　
目前，ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)制造管理模塊，生產(chǎn)計劃和工藝只能下達到品種或者車間。生產(chǎn)的現(xiàn)場管理一直處于黑箱作業(yè)的狀態(tài)，這已無法滿足今天復雜多變的競爭需要。因此如何將此黑箱作業(yè)透明化，找出任何影響產(chǎn)品品質(zhì)和成本的問題，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產(chǎn)線的運行效率已成為每個企業(yè)所關(guān)心的問題。
　　
射頻識別技術(shù)(RFID：Radio Frequency Identification)? 可以幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動實時采集，可以對車間的生產(chǎn)信息提供實時反饋，加強對加工數(shù)據(jù)的分析和監(jiān)控，加強車間生產(chǎn)控制，全面反映生產(chǎn)過程狀態(tài)信息，有效敏捷地指導生產(chǎn)。

2 RFID技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應用

2．1 RFID技術(shù)
　　
RFID是一種非接觸的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識別高速運動物體，可同時識別多個標簽，操作快捷方便。典型的RFID系統(tǒng)由電子標簽(Tag)、讀寫器(Read／ te Device)組成。
　　
RFID電子標簽晗 是一種帶有天線的集成電路Ic芯片，數(shù)據(jù)存儲在Ic上，標簽上的信息通過無線電頻率與外部通信。RFID電子標簽的尺寸、操作模式、精度都有很多種類，成本也差異很大，可根據(jù)不同企業(yè)的需求先用不同的種類。
　　
RFID讀寫器 由一個或多個接受／發(fā)送信號的天線和對接收的信號進行解碼的微處理器組成。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)經(jīng)由常規(guī)的纜線或局域無線網(wǎng)絡WLEN與ERP系統(tǒng)主機相聯(lián)。RFID讀寫器可以是移動的手持終端，也可以是安裝在某個位置上的固定終端，如工廠的入口、到貨庫房的大門、貨架或生產(chǎn)線上。
　　
RFID系統(tǒng)工作原理如圖所示：從圖l中可看出閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當標簽進入磁場時產(chǎn)生感應電流從而獲得能量，向閱讀器發(fā)送出自身編碼等信息；閱讀器采集信息、解碼之后，將信息／數(shù)據(jù)送至計算機主機進行處理。

2．2 RFID技術(shù)與傳統(tǒng)條碼技術(shù)



圖1 RFID系統(tǒng)工作原理
　　
目前應用最廣泛的是傳統(tǒng)的條碼技術(shù)。國內(nèi)制造業(yè)中有80％的企業(yè)不同程度的應用條碼技術(shù)進行信息傳遞。在實際應用中由于傳統(tǒng)條碼的容量有限，在進行信息傳遞時必須可視聯(lián)系，在生產(chǎn)過程中需要手動修改和更新，大大降低信息傳遞的效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。RFID技術(shù)可以實現(xiàn)在更小的空間存儲更多的信息。RFID電子標簽就相當于一個便攜的數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件，真正實現(xiàn)了對物料的描述，可以隨著人、包裝物、工件、文件、卡片或標簽旅行。此外它還具有壽命長、讀取距離大、可引入加密機制、高可靠性、具有糾錯功能、可表示圖像數(shù)據(jù)和表示多種語言文字信息等特點。
　　
RFID電子標簽的信息通過無線電頻率收發(fā) 。RFID在對象和讀寫器之間不需要條碼所必須的可視的聯(lián)系。從而可以在元人照管的情況下完成識別和信息存儲過程。RFID可以穿過包裝物、運輸容器和金屬之外的多種材料讀出?？梢酝瑫r讀出多個標簽的信息。RFID技術(shù)的這種“非接觸式”信息采集的方式和電子標簽充當“移動的信息載體”的特點，大大提高了信息的傳遞速度，有效的提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率、市場競爭能力和綜合競爭力。

2．3 RFID技術(shù)在ERP系統(tǒng)中的應用

2．3．1 目前ERP系統(tǒng)存在的問題
　　
目前，我國已經(jīng)實施ERP的部分制造企業(yè)，其應用效果并不理想。其中最為重要的一個原因是企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集非常困難。如果采用人工方式錄入生產(chǎn)數(shù)據(jù)往往容易出錯，同時也失去了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時性。如果ERP系統(tǒng)運行在缺少準確性和實時性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，那么用ERP系統(tǒng)來指導企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的真正作用就很難實現(xiàn)。
　　
ERP或企業(yè)其它應用系統(tǒng)建成運行后，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入和信息采集就成為系統(tǒng)即重要又繁重的工作。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入方式，一般包括識別、清理和輸入3個人工環(huán)節(jié)。識別：對照預先打印的清單，從一大堆現(xiàn)實零件的標簽、流水卡或合格證上逐項核對，然后是清點數(shù)量，記錄結(jié)果；清理：將識別記錄的數(shù)據(jù)，整理成信息系統(tǒng)要求的格式，也可以認為是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌倪^程；錄人：按信息系統(tǒng)提供的界面錄入到系統(tǒng)中，完成數(shù)據(jù)輸入。這樣的過程大量地出現(xiàn)在定單錄入、采購入庫、產(chǎn)品入庫、配套出庫、物料流轉(zhuǎn)等過程。ERP系統(tǒng)本身無法自動識別這些作業(yè)信息，這樣就形成了ERP系統(tǒng)物流和信息流之間的間隙。要徹底解決ERP系統(tǒng)中物流和信息流的集成問題，最好的方法是應用RFID技術(shù)等先進數(shù)字識別技術(shù)。

2．3．2 RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的總體架構(gòu)



圖2是RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的系統(tǒng)架構(gòu)圖
　　
根據(jù)ERP系統(tǒng)的特點，并結(jié)合先進的RFID技術(shù)，本文提出了RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)的集成應用解決方案。其中圖2是RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖中顯示了系統(tǒng)各層次的架構(gòu)圖，包括軟件平臺和應用模塊體系，以及系統(tǒng)所依賴的硬件平臺。軟件平臺是系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心構(gòu)件，包括一系列實現(xiàn)各種核心邏輯的構(gòu)件，并封裝成不同的構(gòu)件包：調(diào)度策略構(gòu)件包、界面開發(fā)構(gòu)件包、生產(chǎn)過程模型構(gòu)件包、WIP構(gòu)件包、SPC分析構(gòu)件包、設備通信接口構(gòu)件包、ERP接口構(gòu)件包、RFID終端構(gòu)件包。應用模塊體系建立在軟件平臺和硬件平臺的架構(gòu)之上，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項具體管理功能，具體包括：生產(chǎn)過程建模、生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、物料跟蹤查詢、在制品跟蹤查詢、產(chǎn)品生命周期檔案、質(zhì)量及績效分析查詢、網(wǎng)際網(wǎng)絡應用。

2. 3. 3 RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成的硬件平臺是系統(tǒng)集成應用的基礎(chǔ)。這個硬件平臺包括：RFID數(shù)據(jù)的集成終端、通信方式。

1)RFID數(shù)據(jù)集成終端RFID DCS終端機(閱讀器)
　　
將主要安裝在生產(chǎn)線的生產(chǎn)工位上，用于為ERP系統(tǒng)提供有關(guān)物料、制品、設備狀況、人員信息等方面的信息，同時也為具體操作者提供作業(yè)信息的雙向溝通。RFID數(shù)據(jù)集成終端需要滿足以下要求：自動采集的需要：能無接觸、自動采集物料、在制品、工位、人員等信息；數(shù)據(jù)采集環(huán)境的多樣化需要：要求采集設備、采集終端具有防潮、防油、防雷、放電磁干擾、防熱等性能； 應用模塊 現(xiàn)場資料查詢的需要：可查詢生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品批次一等信息； 圖2 RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的系統(tǒng)架構(gòu)圖信息輸入的需要：設備狀況信息、加工數(shù)量、加工情況、質(zhì)量信息等。

2)通信方式
　　
選擇RS485串口通信電路和TCP／IP網(wǎng)絡通信接口電路中的作為其中一種通信方式與PC機進行接口。終端采集到的信息經(jīng)過通信接口進入Pc機后，Pc機再存儲信息，處理信息，并將結(jié)果保存到服務器。Pc機也可以將車間當天的生產(chǎn)計劃以及車間的生產(chǎn)情況經(jīng)通信接口傳送到終端并在終端的液晶顯示屏上加以顯示，工人看到反饋信息后知道當天的生產(chǎn)任務以及目前的工作狀況從而執(zhí)行生產(chǎn)任務。在RFID DCS終端采集系統(tǒng)中，PC機與終端之間有一定的通訊協(xié)議，以保證終端數(shù)據(jù)的通訊成功。基于RS485通信的車間數(shù)據(jù)采集終端通信流程圖如圖3所示。

2．3．4 RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用架構(gòu)及功能模塊
　　
采用基于RFID的數(shù)據(jù)采集終端設備作為車間內(nèi)各生產(chǎn)單元功能站的主要構(gòu)件，通過對各個生產(chǎn)單元的數(shù)據(jù)收集生產(chǎn)工藝流向(工位)和反饋，組成覆蓋全廠或者整個流水線的、滿足閉環(huán)生產(chǎn)管理需要的開放式網(wǎng)絡。采用數(shù)據(jù)庫服務器進行實時數(shù)據(jù)存取和比照，實現(xiàn)生產(chǎn)信息的監(jiān)視、控制和生產(chǎn)過程的管理。支持雙機架構(gòu)，提供高效和高可用性服務，以大型數(shù)據(jù)庫為設計基礎(chǔ)，便于大量實時數(shù)據(jù)的存儲、比對、運作，產(chǎn)生各類統(tǒng)計分析報表，及基于Web應用，提供標準網(wǎng)際網(wǎng)絡的瀏覽查詢和遠程資料索取。
　　
由圖4可見，各功能站通過局域網(wǎng)對系統(tǒng)服務器進行交互操作，同時其他各查詢終端也通過局域網(wǎng)查詢服務器處理后提供的數(shù)據(jù)、報表和圖形。在企業(yè)外部，通過Intemet可以連接到服務器，在設定的權(quán)限內(nèi)對系統(tǒng)進行信息發(fā)布或讀取操作。公司內(nèi)部管理和外部相關(guān)業(yè)務單位通過本系統(tǒng)聯(lián)系形成了一個緊密的整體，做到實時信息共享，使業(yè)務流程變得有序而高效。

1)生產(chǎn)過程建模
　　
生產(chǎn)過程建模主要用于對各種產(chǎn)品的生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)設定，它通過模擬生產(chǎn)的實際情況，來描述產(chǎn)品的加工工藝、路線，定義產(chǎn)品的物料信息及缺陷信息，描述加工機器的生產(chǎn)能力與加工方式等重要信息，并進而提供了后續(xù)跟蹤行為的基礎(chǔ)架構(gòu)和系統(tǒng)配置，建立生產(chǎn)業(yè)務模型，同時也定義了數(shù)據(jù)庫存儲細節(jié)。

2)生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)管理



圖3 基于RS485通信的車間數(shù)據(jù)采集終端通信流程圖
　　
在本模塊中，將作業(yè)計劃與生產(chǎn)管理結(jié)合在一起，以體現(xiàn)計劃與管理的一體效應和及時的比對，具體包括以下內(nèi)容：日計劃的自動生成采用獨立的日計劃生成服務程序，直接通過局域網(wǎng)與終端上位機通訊，可減少查詢和傳送終端數(shù)據(jù)時訪問數(shù)據(jù)庫的頻率，大大減輕了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的負擔。車間作業(yè)計劃管理模塊首先利用ERP接口構(gòu)件，獲得廠部或ERP等管理系統(tǒng)傳下的生產(chǎn)計劃的要求，然后調(diào)用調(diào)度策略構(gòu)件，結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)所需使用的資源，包括設備、人員、物料、歷史記錄等，在短時間之內(nèi)對車間生產(chǎn)情況進行預測(如各工單每周生產(chǎn)現(xiàn)況之掌握)，編制車間作業(yè)計劃，確保資源分配符合計劃調(diào)度最佳化的目標。車間作業(yè)計劃直接下達到各車間、倉庫等生產(chǎn)單元，指導具體的生產(chǎn)作業(yè)，達到BTO生產(chǎn)標準。同時提供實時生產(chǎn)情況的查詢連接，便于及時調(diào)整計劃。



圖4 RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用圖

3)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
　　
現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊依靠RFID DCS和其它設備通信接口構(gòu)件和現(xiàn)場設備進行信息交互，并運行由接口開發(fā)構(gòu)件組成的各個接口或鍵盤，給現(xiàn)場操作人員提供信息輸入接口，幫助系統(tǒng)擁有第一手信息，將所需的與生產(chǎn)制造相關(guān)信息通通收集在內(nèi)。

4)物料跟蹤查詢
　　
所謂物料，包括零部件、外協(xié)件、替換件以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊、角、余料和廢料等生產(chǎn)材料。物料的追蹤查詢主要實現(xiàn)對物料的個體／批次在生產(chǎn)在線推移、傳遞、消耗、轉(zhuǎn)化等信 息的采集、記錄、跟蹤、整理、分析和共享等信息管理功能。

5)在制品跟蹤查詢
　　
提供對生產(chǎn)在線正在制造產(chǎn)品狀況的跟蹤查詢。通過該模塊，管理人員可以迅速及時地了解生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，實時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。后臺連接至相應的數(shù)據(jù)庫，可以顯示相關(guān)時段相應工單的基本信息、棧板信息、產(chǎn)品分布狀況、流程及維修狀況、詳細部件信息等。有了WIP就可以隨時隨地了解產(chǎn)品在生產(chǎn)在線的位置和具體情況，防止故障堆積，幫助降低在制品數(shù)量。

6)產(chǎn)品生命周期檔案
　　
了解單件產(chǎn)品的整個生命周期在很多情況下非常有用，產(chǎn)品追蹤是制造管理軟件必備的功能之一。它除了滿足品質(zhì)保證、統(tǒng)計分析、存貨管理等的要求之外，還可讓使用者回溯至任何一個生產(chǎn)步驟、任何一筆加工資料，即使是特別處理的加工手續(xù)也不例外。

7)質(zhì)量及績效分析查詢
　　
QC：質(zhì)量管理(Quality Contro1)：顯示在線檢驗的檢驗率產(chǎn)品合格率；顯示檢驗的產(chǎn)品總數(shù)，即顯示產(chǎn)量、質(zhì)量等信息；按機型等參數(shù)對檢驗結(jié)果查詢不良現(xiàn)象。QA：質(zhì)量保證(Quality Assurance)：采用抽檢的方法，對以批為單位的產(chǎn)品進行檢驗，若不良率高于標準，則QA有權(quán)整批退貨，QA必須確定產(chǎn)品質(zhì)量符合客戶要求后才可運出。
　　
QM：質(zhì)量管理：提供全面的生產(chǎn)質(zhì)量信息查詢，分析及統(tǒng)計產(chǎn)品合格率、返修率和直通率等反映系統(tǒng)總體性能和效率的參數(shù)，實時反應車間質(zhì)量狀況。SPC：統(tǒng)計制程控制(Statistics Process Contro1)：質(zhì)量統(tǒng)計控制(SPC)是質(zhì)量管理的高級功能，它從生產(chǎn)過程中收集質(zhì)量數(shù)據(jù)，應用統(tǒng)計分析技術(shù)，科學地區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。IQT：原材料質(zhì)量跟蹤(Incoming Quality Tracking)：負責原材料的質(zhì)量跟蹤，并與供應鏈管理系統(tǒng)(SCM)連接，記錄進料檢驗信息和供貨商供貨質(zhì)量統(tǒng)計分析，為進料選擇和控制做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)工作。這樣一旦某一批產(chǎn)品因為原料的緣故發(fā)生質(zhì)量問題，可以迅速追溯或索賠。

8)網(wǎng)際網(wǎng)絡應用
　　
網(wǎng)際網(wǎng)絡應用模塊運用先進的網(wǎng)絡可視化技術(shù)、WEB技術(shù)、．NET技術(shù)、中間件技術(shù)和可擴展的程序結(jié)構(gòu)，提供一個安全的架構(gòu)、普通的導航方法和友好的圖形用戶接口(GUI)來獲取由系統(tǒng)轉(zhuǎn)換生成的窗口、報告、文件、報警、歷史和實時信息，為公司內(nèi)部、客戶和外部供應鏈提供簡便的信息途徑，同時采用標準的瀏覽器作為客戶端接口，減少系統(tǒng)安裝和維護的成本。

3 總結(jié)

本文分析了傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)在企業(yè)應用中存在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集困難問題，結(jié)合了RFID先進自動識別技術(shù)，提出了RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的巨大優(yōu)勢，同時給出了RFID技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成應用的解決方案。