2．2车间过程控制系统应用模型
通过对离散制造车间生产过程控制系统的各功能模块的分析，可以得到如图4所示的生产过程控制系统的应用模型。
图4 生产过程控制系统应用模型
首先由生产过程控制系统的生产计划模块生成生产作业计划，生产车间根据生产作业计划展开生产。数据采集和处理模块对贴有射频标签的加工物料和加工设备的状态数据进行采集，经过过滤、分析处理后，将数据传送至生产状态监控模块和闭环调度模块。当出现故障信息时，状态监控模块就会向过程控制系统发出故障报告，过程控制系统将报告传送至闭环调度模块，最后由闭环调度模块生成故障排除方案，再通过过程控制系统解决故障。
2．3硬件及接口设计
基于RFID的离散制造业生产过程控制系统由处于底层的数据采集终端，通过CAN总线与工作站进行通信，把数据信息传送到车间工作站，车间工作站通过企业网络把数据保存到数据库，然后通过接口程序传送到其他系统，为企业管理决策提供可靠、准确、实时的数据支持。本系统由硬件系统和接口程序构成。
2．3．1硬件系统设计
硬件系统包括2个主要部分：数据采集终端和基站。数据采集终端的作用是用来采集离散制造业生产一线的实时数据，其组成结构包括I源ID管理模块，数据输入、数据显示和数据存储模块，状态显示模块等。
基站的主要作用是实现车间工作站运行的通信程序与终端之间的数据交互，主要由数据收发模块和数据存储模块组成。利用RFID进行数据采集过程如图5所示。
图5 RFID数据采集过程
2．3．2接口程序设计
接口程序是把从车间现场采集到的实时数据传送到其他的系统中，以便查询、统计生产信息。利用中间件的设计思想，把接口程序设置在系统服务器端，接口程序可采用定时和触发2种方式传递信息。接口程序主要完成以下数据的传递：加工信息、加工设备信息、工艺参数信息、质量信息、产品信息、检验数据等。
生产过程控制系统针对位于企业计划层和工业控制层之间的执行层管理问题，可向企业现有的ERP系统、PDM系统等提供可靠、及时、准确的信息，能有效防止车间管理信息的“断层”。本系统采用通用数据接口程序，把分布在所有车间终端上采集的数据提交给上层管理系统，为企业决策提供数据支撑。接口程序采用中间件开发思想，集成加隆和ERP系统的数据参数传递方式，采用定时和事件触发的方式对接口函数进行调用。
3 系统开发与功能实现
3．1系统仿真平台开发
仿真平台主要由上位计算机、总控制台ARM控制器、自动输送小车AGV、加工单元和自动化立体仓库组成，其中加工单元包括机械手、加工设备、射频读卡装置以及零件缓冲区等。已贴射频标签的物料存储于自动化立体仓库中。生产运行后，根据生产作业计划，AGv从仓库出库台搬运物料至相应加工单元，由ARM控制加工单元运作。所有加工工序完成后，物料再由AGV运送回仓库。读卡器会在加工开始与结束分别读取RFID的数据，过滤处理后，上传至控制系统。
仿真平台的实物照片如图6所示，该实验平台可以模拟离散制造车间生产过程，本文将在该平台上验证基于RFID离散制造业车间生产过程控制系统的有效性和可行性。
图6 仿真平台的原型
3．2功能实现
根据对系统总体设计的要求，已搭建完成的车间生产过程控制系统包括以下功能模块：基础数据管理、生产作业管理、生产监控管理、生产查询管理、资源管理和数据接口。各主要模块实现功能如下：
a．基础数据管理。
基础数据管理模块可以定义产品生产特性及物流管理信息系统用户，执行功能的权限及用户使用功能的授权，并对各子系统公用的基础数据进行维护，如工序、工人、车间等信息，这些基础数据是进行制造生产和运行调度的基础。
b．生产作业管理。
该模块自动生成车间作业计划。可以控制加工工艺、加工过程、优先级调度等。系统设置的控制器会根据生产能力、设备状况生成计划，通过RFID阅读器对标签的识读，实现对现场生产作业信息的录入，并把数据信息输入到服务器上的数据库，方便管理人员合理安排生产，提高生产效率。
c．生产监控管理。
该模块主要提供信息给一般用户、企业管理人员等需及时了解生产进度情况的人员。它主要包括订单执行情况的实时监控、工序生产的实时监控、工位生产的实时检测。这些实时监测功能提供了整体生产执行信息，可以实时地观察车间各种设备运行状态和加工进度。方便用户根据实际情况及时调整生产计划。
d．生产查询管理。
工作状况，采用图表、直方图或饼图等方式进行直观的反映，为管理者提供决策依据。查询功能可以查询到每个工位的操作信息．如装配的具体时间、物料需求信息、员工操作结果、质量状况等，而且还可以追溯生产历史，从而找到残次品产生的环节。
e．资源管理。
该模块主要对生产线上的设备进行管理，提供给用户当前各设备的工作状态，及时了解现有设备的实际使用情况，以便为安排生产或者设备维护提供参考依据。
f．数据接口。
该模块提供与车间设备、MES、ERP或其他车问管理信息系统的数据接口功能。
4 结束语
离散型制造企业的生产过程控制系统的特点表明，利用RFID技术将从根本上提高产品生产过程中物料监控和协调调度的管理水平。基于RFID技术的控制系统适合大部分离散型生产企业的生产过程控制应用，既可以提高企业的生产效率，又能降低企业生产成本，有较高的实用价值，具有非常良好的市场前景。为提高中国制造业信息化水平，以信息化带动工业化，在企业原材料供货、生产计划管理、生产过程控制、精益制造等多个方面使用RFID技术，可以实现生产过程的实时数据采集可视化、准时化以及业务协同和产品信息可追溯。基于RFlD过程控制系统的应用还可与ERP、CRM等系统形成良好的互补，有效地解决ERP系统在物资和产品数据采集、数据准确性和实时输入等方面的问题，是实现离散型制造企业整体信息化的枢纽信息系统，有助于企业减少产品缺陷，缩短产品制造周期，降低生产成本，提高生产效率，提高企业在市场上的综合竞争力。
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本文标题：基于RFID离散制造业车间生产过程控制系统研究与开发（下）
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