[發明專利]利用RFID對在制品物流進行實時跟蹤的圖式建模方法

有效

• 申請號: 201210435304.1
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102982430A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 江平宇;曹偉;鄭鎂;丁凱;冷杰武;張朝陽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06Q10/08
• 分類號: G06Q10/08;G06Q50/28;G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明涉及一種利用無線射頻識別技術（Radio?Frequency?Identification，RFID）對在制品物流進行實時制造數據采集和跟蹤的圖式建模新方法。

背景技術

當前快速而激烈的市場競爭環境使得制造企業必須具備快速響應市場變化的能力。面對這種挑戰，許多上層管理系統如ERP（Enterprise?Resource?Planning，企業資源規劃）、MES（Manufacturing?Execution?System，制造執行系統）、MRP（Manufacturing?Resource?Planning，制造資源規劃）等在制造領域中廣泛的被推廣和應用，旨在提高企業的生產柔性和生產效率，并取的了很大的成功。然而盡管這些上層系統發展的十分迅速，但是由于制造過程中的實時數據無法被及時獲取，使得上層系統不能達到理想的管理狀態。另一方面，所采集的信息不能實時準確的反應生產過程的當前狀態以及狀態的動態變化，從而導致決策系統的決策錯誤。制造車間在生產過程中的海量實時信息難以獲取和上傳，已經成為嚴重制約制造車間生產能力的首要瓶頸，使得制造過程猶如“黑箱作業”，難以滿足車間實時調度與生產管理的需求，不利于提高制造企業生產效率。

近年來，RFID技術的產生和大量的工業應用為解決這一難題提供了契機，同時也引起了國內外學術界和工業界的廣泛關注。目前針對RFID在制造車間中的應用和研究主要集中在以下四個方面：

1）針對車間中的一些難點問題，如制造物流、工件質量管理、可視化看板、自動化裝配等，提出各種有針對性的基于RFID的流程模型。雖然這些模型在一定程度上能夠解決各自的問題，但是不具有通用性。大量重復性的基于RFID的建模工作耗時較長且效率低下。

2）目前還有很多學者將研究的側重點聚焦在如何將RFID部署到制造車間這一技術難題上。RFID信號“探測空間”的全覆蓋算法是當前研究的主流。然而，在RFID信號覆蓋整個制造車間的情況下，成本消耗高，并且在大多數制造車間運用這種方法實現對于工件的完全跟蹤也沒有必要。

3）另外，利用RFID技術實現對于車間內帶有電子標簽的物體的精確定位也是當前研究的熱點。主要包括時間間隔算法（Time-of-Arrival,TOA）和信號強度算法（Received-Signal-Strength,RSS）。然而，這種方法在制造車間中也不太實用，因為很多位置傳感器也能實現對于物體位置的精確定位，并且成本較低。

4）利用手持設備實現對制造和物流數據的采集也是目前RFID研究的一個重要方面，如香港大學Auto-ID中心針對金澤物流設計的基于手持RFID的物流管理平臺等。這種方式相對于傳統的條碼技術有很大的進步，然而遺憾的是不能夠實現完全的自動化的數據獲取，需要大量的人工輔助性掃描工作。

可以看出，上面綜述RFID的幾個研究熱點幾乎都存在一定的缺陷：對于研究熱點1），一種通用的建模方法是當前RFID技術大規模普及應用的迫切需求。而導致后面三種問題出現的原因是對無線射頻識別技術的本質沒有清楚的認識。

發明內容

本發明提供一種利用RFID對在制品物流進行實時跟蹤的圖式建模方法，進而建立一種RFID的圖式建模規范。同時，該建模方法還可被推廣到其它RFID技術可被應用的領域。該方法能根據上層系統的需求，自動完成對制造過程中在制品物流過程中的實時數據的采集和分析，有效地解決當前制造車間由于缺乏源自生產過程的實時信息而導致上層管理系統與生產底層信息脫節的問題，從而為實現生產過程的透明化、可視化、自動化，以及實時的生產決策提供數據支撐。同時，本發明還提供了一種通用的RFID技術的圖式建模方法規范，能大大減少對不同RFID應用對象進行建模的重復工作，縮短RFID設備在使用之前的配置和建模時間，從而提高生產和管理效率。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案，主要包括以下四個步驟：

1）通過對工序流進行分析，對組成工序流的各個工序進行粒度分解和演化得到工序流的圖式模型，按照上層管理系統（如ERP系統，MES系統等）的要求對工序粒度進行選取后，通過建立RFID配置解空間與工序之間的映射函數，將RFID設備配置到該工序上，生成一條已經配置了RFID設備的工序流；通過這種方式，從硬件層面上來保證在制品物流過程數據能夠被實時獲取；