CN103258261A - 基于rfid技术的生产管理系统与生产管理方法 - Google Patents

Abstract

基于RFID技术的生产管理系统与生产管理方法，其中生产管理系统包括提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器、安装有RFID发卡器的生产管理终端、按照工序排列的一组安装有RFID读卡器的终端电脑，以及RFID射频卡，生产管理终端通过网络与系统中心服务器连接，系统中心服务器通过交换机与终端电脑连接。本发明借助RFID无线射频技术和网络通信技术、计算机软件等技术实现了有效地针对离散生产管理的功能，管理员对每一个产品实现唯一编号的信息化管理，操作员的读卡操作不仅能够及时准确地记录产品的生产状态，并且对于工作量的统计也极大提高了效率，为企业的精细化、高效化管理运行提供支持，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

基于RFID技术的生产管理系统与生产管理方法

技术领域

本发明属于生产管理系统技术领域，涉及一种网络通信和射频识别相结合的技术，具体是一种基于RFID技术的生产管理系统以及生产管理方法。

背景技术

传统制造车间的生产过程信息不透明，生产过程信息反馈滞后，难以实时掌握生产状况。其车间生产过程数据主要靠人工采集和管理，尽管当前生产制造行业尤其是离散型制造业的信息化进程正逐步向前推进，然而其信息化管理模式仍通常采用在关键位置布置计算机，在生产加工过程中通过纸张记录生产信息，待所有信息收集完成后通过人工输入产品信息以实现信息化管理。这种方式虽然增强了产品的统一化管理，能够利用计算机对生产数据进行分类、整合与分析，然而需要人工输入产品信息不仅造成人力成本及工作量的增加，而且效率低下，准确性也不高。

RFID技术是在20世纪90年代兴起的一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标并获取相关数据，且无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。由于RFID技术具备的诸多优点，目前已经广泛应用于交通、物流、安全、防伪等领域。

因此，如何利用RFID技术对生产状态的跟踪以及生产效率的提高，提出更简单可靠的方式，解决现有技术领域存在的问题，已经成为了本技术领域在生产管理系统应用中的研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了提高制造企业的车间生产管理水平及制造过程的可视性和可控性，解决车间制造过程数据采集可靠性差、效率低、不及时及信息不能共享的问题，加强对在制品加工进度、车间生产状况的监控及对生产计划的调度，本发明将无线射频识别RFID技术应用于车间制造过程管理中，建立基于RFID技术的生产管理系统以及生产管理方法。

本发明是通过这样的技术方案实现的：基于RFID技术的生产管理系统，关键是：所述的生产管理系统包括提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器、安装有RFID发卡器的生产管理终端、按照工序排列的一组安装有RFID读卡器的终端电脑，n为大于等于2的正整数，以及RFID射频卡，生产管理终端通过网络与系统中心服务器连接，系统中心服务器通过交换机与终端电脑连接。

所述的生产管理系统中还设置有查询电脑，查询电脑通过网络与系统中心服务器互联。

所述的系统中心服务器中设置有存储生产任务编号、设计资料、生产要求、以及工艺流程的专用存储单元。

所述的终端电脑是计算机、或是个人电脑、或是平板电脑、或是带有触摸屏的掌上电脑。

基于RFID技术的生产管理方法，借助所述的生产管理系统以及配套软件管理程序实现，关键是：所述的生产管理方法的步骤包括：

a、建立能够提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器，对每项产品在每个工位上的生产任务进行编码操作，生成唯一的生产任务编号，系统中心服务器记录以上生产任务编号并在数据库中创建对应的数据分支，且使用各自独立的数据分支存储生产线需要加工的每项产品的信息，其中包含完整的设计资料、生产要求及所需的工艺流程，并在数据结构中预留存储RFID信息的位置，用于实现每项产品生产任务都与RFID标签进行唯一的配对标识；

b、创建用户账户与登陆密码信息，并对所有生产线中的每个用户进行分组管理，并设置管理权限；

c、生产线管理员访问生产管理终端中的软件系统和生产线操作员访问终端电脑的软件系统都需要通过身份认证，生产线管理员以Web浏览器方式接入Web服务，生产线操作员通过运行在终端电脑的应用访问Web服务，获得相应的用户权限；

d、生产线管理员使用管理员终端登录系统Web服务后，首先通过生产管理系统获取生产任务的信息，取一张RFID射频卡并使用读写器读取卡片自身的序列号信息，将序列号信息写入数据库中对应生产任务的数据分支，然后进行写卡操作，清除卡内的原有信息并将数据库中该生产任务的编号写入RFID射频卡，从而将产品信息与射频标签卡进行关联，生产线管理员完成写卡操作后，卡内将包含任务编码信息；

e、当射频标签卡和原材料每到达一个工位时，生产操作员使用相应工位的RFID读卡器完成卡内信息的读取，识别出卡内存储的生产任务编码信息，可在终端电脑以相应的权限从系统中心服务器中获取该射频标签卡对应的产品信息，包括加工图纸、技术要求、注意事项信息，完成生产任务后，生产操作员通过Web服务向系统中心服务器上传完成工序的记录，并根据流程安排将产品发送至下一生产流程或结束生产流程。

本发明的积极效果是：借助RFID无线射频技术和网络通信技术、计算机软件等技术实现了有效地针对离散生产管理的功能，管理员对每一个产品实现唯一编号的信息化管理，操作员的读卡操作不仅能够及时准确地记录产品的生产状态，并且对于工作量的统计也极大提高了效率，企业管理层能够随时查询到产品的生产状态，做到及时监控，为企业的精细化、高效化管理运行提供支持，具有良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的生产管理系统结构原理框图。

图2是本发明的生产管理方法的流程图。

附图中，1代表生产管理终端，2代表查询电脑，3代表系统中心服务器，4代表网络，5代表交换机，6-1、6-2……6-n代表终端电脑，7代表发卡器，8-1、8-2……8-n代表读卡器。

具体实施方式

基于RFID技术的生产管理系统，关键是：所述的生产管理系统包括提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器3、安装有RFID发卡器7的生产管理终端1、按照工序排列的一组安装有RFID读卡器8-1、8-2……8-n的终端电脑6-1、6-2……6-n，n为大于等于2的正整数，以及RFID射频卡，生产管理终端1通过网络4与系统中心服务器3连接，系统中心服务器3通过交换机5与终端电脑6-1、6-2……6-n连接。

所述的生产管理系统中还设置有查询电脑2，查询电脑2通过网络4与系统中心服务器3互联。

所述的系统中心服务器3中设置有存储生产任务编号、设计资料、生产要求、以及工艺流程的专用存储单元。

所述的终端电脑6-1、6-2……6-n是计算机、或是个人电脑、或是平板电脑、或是带有触摸屏的掌上电脑。

基于RFID技术的生产管理方法，借助所述的生产管理系统以及配套软件管理程序实现，关键是：所述的生产管理方法的步骤包括：

a、建立能够提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器3，对每项产品在每个工位上的生产任务进行编码操作，生成唯一的生产任务编号，系统中心服务器3记录以上生产任务编号并在数据库中创建对应的数据分支，且使用各自独立的数据分支存储生产线需要加工的每项产品的信息，其中包含完整的设计资料、生产要求及所需的工艺流程，并在数据结构中预留存储RFID信息的位置，用于实现每项产品生产任务都与RFID标签进行唯一的配对标识；

b、创建用户账户与登陆密码信息，并对所有生产线中的每个用户进行分组管理，并设置管理权限；

c、生产线管理员访问生产管理终端1中的软件系统和生产线操作员访问终端电脑6-1、6-2……6-n的软件系统都需要通过身份认证，生产线管理员以Web浏览器方式接入Web服务，生产线操作员通过运行在终端电脑6-1、6-2……6-n的应用访问Web服务，获得相应的用户权限；

d、生产线管理员使用管理员终端登录系统Web服务后，首先通过生产管理系统获取生产任务的信息，取一张RFID射频卡并使用读写器读取卡片自身的序列号信息，将序列号信息写入数据库中对应生产任务的数据分支，然后进行写卡操作，清除卡内的原有信息并将数据库中该生产任务的编号写入RFID射频卡，从而将产品信息与射频标签卡进行关联，生产线管理员完成写卡操作后，卡内将包含任务编码信息；

e、当射频标签卡和原材料每到达一个工位时，生产操作员使用相应工位的RFID读卡器8-1、8-2……8-n完成卡内信息的读取，识别出卡内存储的生产任务编码信息，可在终端电脑6-1、6-2……6-n以相应的权限从系统中心服务器3中获取该射频标签卡对应的产品信息，包括加工图纸、技术要求、注意事项信息，完成生产任务后，生产操作员通过Web服务向系统中心服务器3上传完成工序的记录，并根据流程安排将产品发送至下一生产流程或结束生产流程。

在整个生产流程中，产品的技术资料和生产管理信息仅存储于中心服务器的数据库中，根据不同的安全管理需求，生产管理系统可选择多种组网方式，并增添冗余备份服务器维护数据，增强系统的稳定性。同时生产线上的平板电脑终端可根据要求定制，在硬件上不设置任何对外数据存储接口，软件上实行权限管理，对技术资料仅进行只读操作，从而避免资料丢失、文件误操作或者被篡改等事故的发生，减小保密资料在生产流程中外泄的可能性。

本发明在具体实施时，基于RFID技术的生产管理系统的运作流程为：

1、管理员发起产品流程：生产线管理员登录系统Web服务，从系统中心服务器3的数据库中获取生产任务信息，针对不同的生产任务和流程要求，通过软件系统创建对应的产品流程模板后发起产品流程。

2、管理员发卡操作：管理员使用射频卡读写器首先读取RFID卡内的序列号信息并上传至系统中心服务器3对应生产任务的数据分支，同时将生产任务编号写入RFID射频卡内，必要时可进行加密操作，将生产任务信息与RFID射频卡进行唯一关联，完成发卡操作，此后RFID射频卡跟随产品被送往整条生产线上。

3、操作员读卡操作：发卡后RFID射频卡跟随产品运转，生产线操作员首先以个人账户登录Web系统，取得产品和RFID流程卡后，由平板电脑终端的读卡器读取RFID射频卡标签获得唯一标识，终端软件通过REST接口访问中心服务器的Web服务，根据生产任务编号动态获取产品信息。

4、操作员生产产品：平板电脑终端提供友好的用户界面，根据当前生产任务编号和操作员的身份，按照对应的访问权限提供查看当前产品信息和技术文档的功能，包括CAD图纸、产品参数、工艺流程等，操作员按要求进行生产或检测操作。

5、生产线流水作业：产品按照产品流程模板流转，每位操作员完成当前生产任务后，通过Web服务向中心服务器提交确认信息，并按照流程要求将产品提交至下一工序的操作员，维持产品的流水作业。

6、生产流程终止：当产品的全部工序完成时，最后一道工序的操作员通过装配质检等操作后完成产品流程，并向中心服务器提交产品流程完毕的信息，并将RFID卡回收至管理员处供循环使用。

7、管理员归档：产品完成生产线流程后，生产线管理员获得RFID流程卡，在管理员终端通过生产管理系统检查产品的所有信息，同时在数据库中清除该生产任务关联的RFID标签序列号，将生产任务标识为已完成状态，确认无误后打印存档，结束本项生产任务。

数据采集方法：

在实际生产过程中，管理员通过生产管理终端1和发卡器7完成发起整个产品生产流程的任务，分布于每个工位旁的读卡器通过无线的方式遵循通信协议完成卡内信息的读取和写入。

每个工位的平板电脑通过网络链接完成读卡器和服务器的通信功能，操作员使用RFID读卡器8-1、8-2……8-n方式完成卡内信息读取，识别出卡内存储的生产任务编码等信息，可在平板电脑终端以相应的权限从系统中心服务器获取标签卡相应的产品信息，同时记录了产品的生产状态以及操作员的工作量。

其中，平板电脑应安装于可固定的支架，置于操作员脸部的正前方，保持清楚观察图纸的距离；发卡器与管理电脑连接，放于管理员处；读卡器与平板电脑连接，放于操作员易于读卡的位置。

本系统实现了离散生产的管理功能，能够实时并准确实现以下功能：

1.服务器对所有生产任务信息的存储；

2.管理层网络与生产车间网络的互联；

3.生产状态的实时采集；

4.管理员准确并且实时智能调度；

5.管理层实时查询生产状态；

本系统的特点是：

1.RFID与生产管理系统无缝结合，数据共享；

2.生产过程数据的实时采集以及监控；

3.根据生产过程数据可及时制定更高效的生产和管理制度；

4.安全性好，信息保密程度高；

5.对于生产线操作员工作量的实时且信息化的统计，更利于企业公平、快速的发展。

Claims (5)

1.基于RFID技术的生产管理系统，其特征在于：所述的生产管理系统包括提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器(3)、安装有RFID发卡器(7)的生产管理终端(1)、按照工序排列的一组安装有RFID读卡器(8-1、8-2……8-n)的终端电脑(6-1、6-2……6-n)，n为大于等于2的正整数，以及RFID射频卡，生产管理终端(1)通过网络(4)与系统中心服务器(3)连接，系统中心服务器(3)通过交换机(5)与终端电脑(6-1、6-2……6-n)连接。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的生产管理系统，其特征在于：所述的生产管理系统中还设置有查询电脑(2)，查询电脑(2)通过网络(4)与系统中心服务器(3)互联。

3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的生产管理系统，其特征在于：所述的系统中心服务器(3)中设置有存储生产任务编号、设计资料、生产要求、以及工艺流程的专用存储单元。

4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的生产管理系统，其特征在于：所述的终端电脑(6-1、6-2……6-n)是计算机、或是个人电脑、或是平板电脑、或是带有触摸屏的掌上电脑。

5.基于RFID技术的生产管理方法，借助权利要求1所述的生产管理系统以及配套软件管理程序实现，其特征在于：所述的生产管理方法的步骤包括：

a、建立能够提供Web服务和数据库服务的系统中心服务器(3)，对每项产品在每个工位上的生产任务进行编码操作，生成唯一的生产任务编号，系统中心服务器(3)记录以上生产任务编号并在数据库中创建对应的数据分支，且使用各自独立的数据分支存储生产线需要加工的每项产品的信息，其中包含完整的设计资料、生产要求及所需的工艺流程，并在数据结构中预留存储RFID信息的位置，用于实现每项产品生产任务都与RFID标签进行唯一的配对标识；

b、创建用户账户与登陆密码信息，并对所有生产线中的每个用户进行分组管理，并设置管理权限；

c、生产线管理员访问生产管理终端(1)中的软件系统和生产线操作员访问终端电脑(6-1、6-2……6-n)的软件系统都需要通过身份认证，生产线管理员以Web浏览器方式接入Web服务，生产线操作员通过运行在终端电脑(6-1、6-2……6-n)的应用访问Web服务，获得相应的用户权限；

d、生产线管理员使用管理员终端登录系统Web服务后，首先通过生产管理系统获取生产任务的信息，取一张RFID射频卡并使用读写器读取卡片自身的序列号信息，将序列号信息写入数据库中对应生产任务的数据分支，然后进行写卡操作，清除卡内的原有信息并将数据库中该生产任务的编号写入RFID射频卡，从而将产品信息与射频标签卡进行关联，生产线管理员完成写卡操作后，卡内将包含任务编码信息；

e、当射频标签卡和原材料每到达一个工位时，生产操作员使用相应工位的RFID读卡器(8-1、8-2……8-n)完成卡内信息的读取，识别出卡内存储的生产任务编码信息，可在终端电脑(6-1、6-2……6-n)以相应的权限从系统中心服务器(3)中获取该射频标签卡对应的产品信息，包括加工图纸、技术要求、注意事项信息，完成生产任务后，生产操作员通过Web服务向系统中心服务器(3)上传完成工序的记录，并根据流程安排将产品发送至下一生产流程或结束生产流程。

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