1 引言

    針對現在工業生產中對于產品追蹤存在信息出錯，信息滯后等問題，嘗試利用新的物聯網技術來解決這些問題，RFID電子標簽技術是物聯網技術的核心，將RFID應用在供應鏈端，廠商在產品外貼上卷標，卷標發射的訊號可自動、及時地被接收器識別讀取，可以實現商品從原料、產品、成品、運輸、倉儲、上架、銷售，甚至退貨處理等所有環節進行實時的追蹤、記錄，因此自動化程度提高，降低了人為的錯誤率，提升供應鏈管理的效率。

    采用RFID技術、采用SOA軟件架構、移動終端、3G無線網絡技術為硬件平臺；MES(Manufacturing Execution System)為軟件平臺，實現通過移動終端上的RFID閱讀器自動無線掃描產品上電子標簽，并將掃描的信息數據通過3G模塊發送到后臺MES中，從而實現產品的追蹤和管理。

2 RFID技術

    RFID(Radio Frequency Identification)無線頻射識別，一種非接觸式的自動識別技術，由頻射信號自動識別目標對象并獲取相關數據信息。RFlD系統一般有標簽、閱讀器、應用接口(中間軟件)、網絡、管理系統構成。標簽就是產品包裝上的條形碼，能夠記載其基本的信息，讀寫器在移動終端上識別標簽的光電閱讀器，同時具有向RFID標簽寫入的功能，應用接口就是在移動終端上通過Android技術開發的軟件能完成RFID標簽數據信息的收集，通過無線3G網絡實現數據的實時傳送，到MES管理系統中。

    RFID系統組成如圖1所示，工作原理是閱讀器發射特定頻率的無線電波傳給應答器，應答器電路將內部的數據傳送出去，閱讀器在依次接受數據并解讀數據，最后送給應用程序作出響應。

圖1 RFID系統的基本組成

    在工業生產中，RFID技術是以RFID模塊形式應用在供應鏈上，RFID模板具體是采用RFID技術，實現產品在生產過程中的實時監控，系統以Web服務中聞件為后臺系統支撐平臺，在產品上貼附RFID標簽，在生產車間安裝具有RFID讀寫識別系統的移動終端，通過3G無線網絡傳輸前端移動終端系統與后端系統的信息，實現數據的交互更新，而且系統實時定位產品的位置以及完成工序情況，方便進行生產調度。

    這種新引入的RFID技術較傳統的二維條碼相比更具優勢，RFlD叮以存儲的信息量更大，保密性更強，可耐用和可讀寫，RFID標簽上的數據可以反復修改，能夠在生產車間內部循環使用，可以降低成本。RFlD技術可以在二維條碼技術無法適應的環境下使用，如高粉塵的污染或是野外環境。

3 管理系統MES

    制造執行系統MES，在制造業中至關重要，它連接著下層的過程控制系統和上層的企業資源計劃，并執行制造計劃。很多大型制造企業都部署了過程控制系統和企業資源計劃系統，企業在設備自動化轉運過程中，需要對產品的工藝流程和參數進行實時追蹤，這涉及到生產信息的采集和傳遞，如何把車間的生產數據實時的傳遞到企業資源計劃系統，控制產品生產和設備運轉問題是尤為重要的。MES系統作為連接上下層的橋梁。對于產品的全程追蹤、信息的采集和傳遞發揮了巨大的作用。

    MES在企業中不僅僅是一個信息系統，它匯聚了整個產品從下單生產到成品出入倉庫銷售退貨全過程的軟、硬件組件，準確利用各種數據來引導車間的各項活動，MES系統與外界系統進行大量的數據交互。MES系統可以進行工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元的分配、文檔的控制、產品追蹤和產品清單管理、質量管理、過程管理、維護管理、人力資源管理、性能分析和數據采集。

    MES系統中過程管理是生產中的核心，在生產中，過程管理可以對產品的生產流程進行管理、產品信息的追蹤、產品歷史的查閱、產品性能的分析和監控。過程管理由以下幾部分組成如圖2所示。這個過程管理中過程監視是基礎，也是尤為重要的，為制造過程提供了數據采集，反應了整個生產過程中現場的各種數據。因此對數據的準確性要求是非常高的．而且生產中的各種數據是非常繁多的，如果依靠人工很難迅速準確地把握，只有在產品上貼有RFID標簽，然后通過閱讀器識別RFID標簽并解碼得到信息才能提高數據采集的效率，讓管理人員能夠迅速的掌握到現場的各種數據，對于生產中出現的各種狀況，可以及時地解決。

圖2 過程管理的組成

    過程監視中的數據采集，主要針對工廠、車間、生產線三個層次進行實時的查詢，若對單個產品生產狀況的查詢，可以通過對生產的進度、產品的制造參數以及產品工序的設定值進行比較分析，也可以對質量事故進行追蹤，通過對海量數據的分析和處理。從而快速地發現問題。對癥下藥。過程監視的功能圖如圖3所示。

圖3 過程監視基本功能

    在過程監視中最重要的是產品的管理，而產品的管理巾最為關注的是產品的追蹤，即對產品，設備、人員、材料的信息進行實時的跟蹤，對生產過程中的故障或異常，根據掃描產品上RFID標簽來確認發生狀況的位置，然后采取有效的措施，降低生產故障或異常帶來的巨大損失。對于產品的準確追蹤是近年來最為困擾MES系統的問題，由于現場環境的復雜，人為因素的難以控制．使得問題始終得不到解決。但是隨著物聯網技術的發展，無線3G網絡的日趨成熟，可以通過利用移動終端上的RFID閱讀器對RFID標簽進行掃描解碼，經過無線3G網絡的傳輸，將產品的信息及時的反饋到后臺進行處理。從而實現對產品的追蹤。

4 移動終端對RFID的識別和3G網絡的傳輸

    移動終端是可以移動使用的計算機設備，比較廣泛的指手機、平板電腦、POS機等，它具有多種應用功能，是一種智能型的設備。隨著無線3G網絡和Android技術的發展，可以應用的方向越來越寬泛，也帶來了移動信息時代。同時隨著集成電路技術的更新．移動終端的處理能力十分強大，逐漸發展成可以處理各種綜合信息。它可以GPS定位、信息處理、模式識別等。

    識別RFID標簽是通過RFID閱讀器來進行識別的，同時需要安裝3G模塊才能完成對信息的識別和傳輸，現在可以嘗試采用將RFID閱讀器和3G模塊集成到一個開發板，即移動終端設備上，這樣方便簡捷。同時可以在移動終端上利用Android技術開發軟件．實現對RFID標簽進行讀寫的功能。

    移動終端識別RFID標簽主要是基于J2ME平臺開發的移動終端應用程序，用戶可以使用移動終端上的RFID閱讀器識讀RFID標簽，然后通過在移動終端上開發的識別系統對標簽進行處理并對RFID解碼，使其能夠準確的恢復編碼前的信息，最后通過無線3G網絡將信息傳回后臺的服務器進行處理，這個移動終端的識別系統提供了更為方便的數據交互通道。J2ME開發平臺，是由多種配置、簡表和可選包構成．可以滿足市場上不同種類嵌入式設備的需求。它最大的優點在于可移植性，一次開發多次使用。

5 系統總體對產品的追蹤

    在工業生產中，對產品貼上RFID標簽后，通過移動終端對RFID的識別和3G網絡的傳輸，到最后的MES管理系統中，對于產品的精確追蹤一直是一個有待解決的問題。

    產品是指原材料從下單開始的第一道工序起，到最后形成成品前這個生產過程中所有未完成產品或零部件，它以各種形態大量的存現在各個生產環節中，它直接影響生產的進度，資金的周轉，甚至各種矛盾都在它的流轉中暴露。它不僅面廣、生產環節多、交接十分頻繁，總處于流動狀態，因此對于產品的管理非常困難，最主要的是與產品相關的生產數據多，數據采集、數據檢索、數據維護的工作量非常大。為了解決這個問題，可以在每個產品上貼上RFlD標簽，利用移動終端能精準掃描RFID標簽、無線3G網絡傳輸快的特點對數據進行采集。例如在生產車間，工人利用移動終端上RFID閱讀器識別RFID標簽，再通過移動終端上開發的系統對圖像進行處理、解碼，很快就顯示出編碼前的信息，最后通過無線3G網絡迅速傳輸到后臺，后臺的監聽程序接收到這些信息后，對信息進行處理，然后再返回到移動終端，表示工人的請求已經處理。特別是這種無線3G網絡的傳輸模式比普通的有線網絡快很多，并且將復雜的邏輯處理交給了后臺的監聽程序，分工明確，各司其責，對于制造業的車間生產極具有應用前景。這個處理方式的總體架構圖如圖4所示。

圖4 移動終端對產品追蹤的總體架構

    其程序實現步驟如下：采用Eclipse集成開發工具，一共開發五個模塊，由主模塊引導其他五個模塊如圖5所示。調用關系圖：

圖5 系統軟件流程圖

    3G網絡傳輸的數據到MES后，最后將數據更新的結果顯示到后臺總計算機上。

6 結語

    根據制造業企業的現狀，對MES使用物聯網技術來追蹤產品，有效防止了生產過程中的弊端，極大地優化了生產控制系統的數據采集情況，提高了生產監控的信息量，減少了差錯，使得企業設備的利用率明顯提高，同時也減少了人為失誤帶來的不必要的損失。隨著物聯網技術的繼續更新，對于產品的追蹤將更加精確和完善。本文正是基于物聯網技術對制造業產品追蹤的問題提出了新的解決方案。

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本文標題：基于物聯網的MES/ERP產品追蹤的研究

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