信息化、自動化、網絡化、智能化、柔性化已成為現代制造企業的鮮明特征。目前國內許多企業都上了ERP系統，但是實際應用效果并不理想。其中最主要的原因是企業基礎數據采集的困難，人工錄入數據經常出錯，導致生產經營活動的障礙。

　

　　目前，ERP系統的生產制造管理模塊，生產計劃和工藝只能下達到品種或者車間。生產的現場管理一直處于黑箱作業的狀態，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透明化，找出任何影響產品品質和成本的問題，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產線的運行效率已成為每個企業所關心的問題。

　

　　射頻識別技術(RFID：Radio Frequency Identification)? 可以幫助企業實現數據的自動實時采集，可以對車間的生產信息提供實時反饋，加強對加工數據的分析和監控，加強車間生產控制，全面反映生產過程狀態信息，有效敏捷地指導生產。

  

　　2 RFID技術在現代制造業中的應用

   

　　2．1 RFID技術

　

　　RFID是一種非接觸的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，可工作于各種惡劣環境，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，數據存儲在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，可根據不同企業的需求先用不同的種類。

　

　　RFID讀寫器 由一個或多個接受／發送信號的天線和對接收的信號進行解碼的微處理器組成。經過處理的數據經由常規的纜線或局域無線網絡WLEN與ERP系統主機相聯。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、貨架或生產線上。

　

　　RFID系統工作原理如圖所示：從圖l中可看出閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號；當標簽進入磁場時產生感應電流從而獲得能量，向閱讀器發送出自身編碼等信息；閱讀器采集信息、解碼之后，將信息／數據送至計算機主機進行處理。

   

　　2．2 RFID技術與傳統條碼技術

    圖1 RFID系統工作原理

　

　　目前應用最廣泛的是傳統的條碼技術。國內制造業中有80％的企業不同程度的應用條碼技術進行信息傳遞。在實際應用中由于傳統條碼的容量有限，在進行信息傳遞時必須可視聯系，在生產過程中需要手動修改和更新，大大降低信息傳遞的效率，降低了企業的生產效率。RFID技術可以實現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據庫或數據文件，真正實現了對物料的描述，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、可表示圖像數據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 。RFID在對象和讀寫器之間不需要條碼所必須的可視的聯系。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，有效的提高了企業的生產效率、市場競爭能力和綜合競爭力。

   

　　2．3 RFID技術在ERP系統中的應用

   

　　2．3．1 目前ERP系統存在的問題

   

　　目前，我國已經實施ERP的部分制造企業，其應用效果并不理想。其中最為重要的一個原因是企業在生產制造過程中對生產數據的實時采集非常困難。如果采用人工方式錄入生產數據往往容易出錯，同時也失去了生產數據的實時性。如果ERP系統運行在缺少準確性和實時性的數據基礎上，那么用ERP系統來指導企業生產經營活動的真正作用就很難實現。
 
　　ERP或企業其它應用系統建成運行后，基礎數據輸入和信息采集就成為系統即重要又繁重的工作。傳統信息系統的數據輸入方式，一般包括識別、清理和輸入3個人工環節。識別：對照預先打印的清單，從一大堆現實零件的標簽、流水卡或合格證上逐項核對，然后是清點數量，記錄結果；清理：將識別記錄的數據，整理成信息系統要求的格式，也可以認為是數據轉變為信息的過程；錄人：按信息系統提供的界面錄入到系統中，完成數據輸入。這樣的過程大量地出現在定單錄入、采購入庫、產品入庫、配套出庫、物料流轉等過程。ERP系統本身無法自動識別這些作業信息，這樣就形成了ERP系統物流和信息流之間的間隙。要徹底解決ERP系統中物流和信息流的集成問題，最好的方法是應用RFID技術等先進數字識別技術。
 

　　2．3．2 RFID技術與ERP系統集成應用的總體架構

圖2是RFID技術與ERP系統集成應用的系統架構圖

　　根據ERP系統的特點，并結合先進的RFID技術，本文提出了RFID技術與ERP系統的集成應用解決方案。其中圖2是RFID技術與ERP系統集成應用的系統架構圖。圖中顯示了系統各層次的架構圖，包括軟件平臺和應用模塊體系，以及系統所依賴的硬件平臺。軟件平臺是系統的基礎核心構件，包括一系列實現各種核心邏輯的構件，并封裝成不同的構件包：調度策略構件包、界面開發構件包、生產過程模型構件包、WIP構件包、SPC分析構件包、設備通信接口構件包、ERP接口構件包、RFID終端構件包。應用模塊體系建立在軟件平臺和硬件平臺的架構之上，實現系統的各項具體管理功能，具體包括：生產過程建模、生產計劃及生產管理、現場數據采集、物料跟蹤查詢、在制品跟蹤查詢、產品生命周期檔案、質量及績效分析查詢、網際網絡應用。

   

　　2. 3. 3 RFID技術與ERP系統集成的硬件平臺是系統集成應用的基礎。

　　這個硬件平臺包括：RFID數據的集成終端、通信方式。

   

　　1)RFID數據集成終端RFID DCS終端機(閱讀器)

　

　　將主要安裝在生產線的生產工位上，用于為ERP系統提供有關物料、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信息的雙向溝通。RFID數據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；數據采集環境的多樣化需要：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 現場資料查詢的需要：可查詢生產計劃、生產工藝、產品批次一等信息； 圖2 RFID技術與ERP系統集成應用的系統架構圖信息輸入的需要：設備狀況信息、加工數量、加工情況、質量信息等。

   

　　2)通信方式

　

　　選擇RS485串口通信電路和TCP／IP網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過通信接口進入Pc機后，Pc機再存儲信息，處理信息，并將結果保存到服務器。Pc機也可以將車間當天的生產計劃以及車間的生產情況經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任務以及目前的工作狀況從而執行生產任務。在RFID DCS終端采集系統中，PC機與終端之間有一定的通訊協議，以保證終端數據的通訊成功?；赗S485通信的車間數據采集終端通信流程圖如圖3所示。

   

　　2．3．4 RFID技術與ERP系統集成應用架構及功能模塊

　

　　采用基于RFID的數據采集終端設備作為車間內各生產單元功能站的主要構件，通過對各個生產單元的數據收集生產工藝流向(工位)和反饋，組成覆蓋全廠或者整個流水線的、滿足閉環生產管理需要的開放式網絡。采用數據庫服務器進行實時數據存取和比照，實現生產信息的監視、控制和生產過程的管理。支持雙機架構，提供高效和高可用性服務，以大型數據庫為設計基礎，便于大量實時數據的存儲、比對、運作，產生各類統計分析報表，及基于Web應用，提供標準網際網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對系統服務器進行交互操作，同時其他各查詢終端也通過局域網查詢服務器處理后提供的數據、報表和圖形。在企業外部，通過Intemet可以連接到服務器，在設定的權限內對系統進行信息發布或讀取操作。公司內部管理和外部相關業務單位通過本系統聯系形成了一個緊密的整體，做到實時信息共享，使業務流程變得有序而高效。

   

　　1)生產過程建模

　

　　生產過程建模主要用于對各種產品的生產相關數據設定，它通過模擬生產的實際情況，來描述產品的加工工藝、路線，定義產品的物料信息及缺陷信息，描述加工機器的生產能力與加工方式等重要信息，并進而提供了后續跟蹤行為的基礎架構和系統配置，建立生產業務模型，同時也定義了數據庫存儲細節。

   

　　2)生產計劃及生產管理

圖3 基于RS485通信的車間數據采集終端通信流程圖

   

　　在本模塊中，將作業計劃與生產管理結合在一起，以體現計劃與管理的一體效應和及時的比對，具體包括以下內容：日計劃的自動生成采用獨立的日計劃生成服務程序，直接通過局域網與終端上位機通訊，可減少查詢和傳送終端數據時訪問數據庫的頻率，大大減輕了數據庫管理系統的負擔。車間作業計劃管理模塊首先利用ERP接口構件，獲得廠部或ERP等管理系統傳下的生產計劃的要求，然后調用調度策略構件，結合生產作業所需使用的資源，包括設備、人員、物料、歷史記錄等，在短時間之內對車間生產情況進行預測(如各工單每周生產現況之掌握)，編制車間作業計劃，確保資源分配符合計劃調度最佳化的目標。車間作業計劃直接下達到各車間、倉庫等生產單元，指導具體的生產作業，達到BTO生產標準。同時提供實時生產情況的查詢連接，便于及時調整計劃。

圖4 RFID技術與ERP系統集成應用圖

   

　　3)現場數據采集

　

　　現場數據采集模塊依靠RFID DCS和其它設備通信接口構件和現場設備進行信息交互，并運行由接口開發構件組成的各個接口或鍵盤，給現場操作人員提供信息輸入接口，幫助系統擁有第一手信息，將所需的與生產制造相關信息通通收集在內。

   

　　4)物料跟蹤查詢

　

　　所謂物料，包括零部件、外協件、替換件以及生產過程中產生的邊、角、余料和廢料等生產材料。物料的追蹤查詢主要實現對物料的個體／批次在生產在線推移、傳遞、消耗、轉化等信 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

　

　　提供對生產在線正在制造產品狀況的跟蹤查詢。通過該模塊，管理人員可以迅速及時地了解生產線的生產情況，實時監控產品質量和生產效率。后臺連接至相應的數據庫，可以顯示相關時段相應工單的基本信息、棧板信息、產品分布狀況、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品在生產在線的位置和具體情況，防止故障堆積，幫助降低在制品數量。

   

　　6)產品生命周期檔案

　

　　了解單件產品的整個生命周期在很多情況下非常有用，產品追蹤是制造管理軟件必備的功能之一。它除了滿足品質保證、統計分析、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步驟、任何一筆加工資料，即使是特別處理的加工手續也不例外。

   

　　7)質量及績效分析查詢

　

　　QC：質量管理(Quality Contro1)：顯示在線檢驗的檢驗率產品合格率；顯示檢驗的產品總數，即顯示產量、質量等信息；按機型等參數對檢驗結果查詢不良現象。QA：質量保證(Quality Assurance)：采用抽檢的方法，對以批為單位的產品進行檢驗，若不良率高于標準，則QA有權整批退貨，QA必須確定產品質量符合客戶要求后才可運出。

　

　　QM：質量管理：提供全面的生產質量信息查詢，分析及統計產品合格率、返修率和直通率等反映系統總體性能和效率的參數，實時反應車間質量狀況。SPC：統計制程控制(Statistics Process Contro1)：質量統計控制(SPC)是質量管理的高級功能，它從生產過程中收集質量數據，應用統計分析技術，科學地區分出生產過程中產品質量的隨機波動與異常波動，從而對生產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，恢復過程的穩定，從而達到提高和控制質量的目的。IQT：原材料質量跟蹤(Incoming Quality Tracking)：負責原材料的質量跟蹤，并與供應鏈管理系統(SCM)連接，記錄進料檢驗信息和供貨商供貨質量統計分析，為進料選擇和控制做好基礎數據工作。這樣一旦某一批產品因為原料的緣故發生質量問題，可以迅速追溯或索賠。

   

　　8)網際網絡應用

　

　　網際網絡應用模塊運用先進的網絡可視化技術、WEB技術、．NET技術、中間件技術和可擴展的程序結構，提供一個安全的架構、普通的導航方法和友好的圖形用戶接口(GUI)來獲取由系統轉換生成的窗口、報告、文件、報警、歷史和實時信息，為公司內部、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，減少系統安裝和維護的成本。

   

　　3 總結

　

　　本文分析了傳統ERP系統在企業應用中存在的基礎數據采集困難問題，結合了RFID先進自動識別技術，提出了RFID技術與ERP系統集成應用的巨大優勢，同時給出了RFID技術與ERP系統集成應用的解決方案。