（机械制造及其自动化专业论文）基于rfid的生产调度数据处理中间件的设计.pdf

摘要 摘要 离散制造业以多品种小批量生产为主要生产特点，市场竞争的日益激烈，以及 消费个性化、需求多样化，使企业迫切需要提高其信息化能力。但是，生产过程中 各种制造资源和生产数据的动态变化无法实时反馈给企业生产管理系统，生产过程 不透明，增加了过程管理和生产决策的复杂性，阻碍企业的信息化进程。 为解决制造车间信息反馈实时性低等问题，将无线射频识别( r a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 技术应用于生产车间，实现对单一车间制造资源的状态唯一识 别和跟踪，并采集加工动态数据。然而，r f i d 系统从车间生产现场采集到的设备 运行状况、产品加工信息、订单进度等数据，信息量庞大且存在错误和重复，不能 被企业生产管理系统即车间作业计划及调度监控系统有效利用。所以本文的主要研 究内容是寻求一个处理数据的方法和工具，并且提供一个数据交换和共享的平台， 管理车间各种制造资源、加工状态、作业计划和订单任务等数据。 中间件是一种实现资源共享、屏蔽硬件差异性和通信协议异构性的中间软件， 使应用系统能运行于不同平台，并且在连接管理和调度方面发挥重要的作用。本文 在企业调度系统实现企业管理层下达作业计划和生产指令到生产现场的基础上，利 用中间件技术设计并实现一套r f i d 中间件系统，处理采集到的车间所有加工动态 数据并反馈回调度系统。 本文首先分析r f i d 中间件的原理和作用，利用模块化方法将该中间件划分为 设备监控管理模块、标签信息处理模块、数据管理模块、通信服务器模块和应用接 口模块。利用j a v a 编程语言，实现对r f i d 设备的连接、配置和监控，同时还实现 系统与企业门户网站的连接，使中间件系统与企业应用系统互联。本文着重设计实 现了标签信息处理模块，该模块设置了针对标签数据的过滤规则、处理手段。最后， 中间件系统还提供了数据管理和共享的平台，方便调度系统定时提取工况数据，修 正作业计划，实现生产车间的资源整合和闭环控制。 关键词：r f i d ；中间件；生产调度；数据处理 a b s t r a c t a b s t r a c t d i s c r e t em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yh a st h em a i np r o c r e a t i v e c h a r a c t e r i s t i ca s m u l t i t y p e & s m a l lb a t c h e n t e r p r i s e sn e e dt oi m p r o v et h e i ri n f o r m a t i o n i z a t i o na b i l i t i e s u r g e n t l y , w h i l et h e r ea r em a r k e tc o m p e t i t i o ni n c r e a s i n gf i e r c e l y , c o n s u m p t i o nc h a n g i n g i n t oi n d i v i d u a t i o n ，a n dt h ed e m a n d sg r o w i n gd i v e r s e l y b u ti nt h ep r o c e s so fp r o d u c t i o n ， t h ed y n a m i cc h a n g e sc a n n o tb ea b l et or e a l - t i m ef e e db a c kt ot h es c h e d u l i n gs y s t e m ， w h i c hc a m ef r o ma l lk i n d so fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa n dp r o d u c t i v ed a t a t h eo p a q u e p r o c e s so fp r o d u c t i o ni n c r e a s e dt h ec o m p l e x i t yo fp r o c e s sm a n a g e m e n ta n dp r o d u c t i v e d e c i s i o n m a k i n g ，b l o c k i n gt h ep r o g r e s so fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n i z a t i o n t or e s o l v et h ep r o b l e m ss u c ha st h el o wr e a l - t i m ei n f o r m a t i o ni nm a n u f a c t u r i n g w o r k s h o p ，u s i n gr a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ( r f i d ) t e c h n o l o g y i np r o d u c t i o n w o r k s h o p ，r e a l i z i n g t h e u n i q u e i d e n t i f i c a t i o na n dt r a c k i n gt oas i n g l es t a t eo f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s i nw o r k s h o p ，a n dc o l l e c t i n gd y n a m i cp r o c e s s i n gd a t a h o w e v e r , t h ed a t ao fe q u i p m e n tr u n n i n gs t a t u s ，p r o d u c tp r o c e s s i n gi n f o r m a t i o n ，o r d e rp r o g r e s sa n d s oo n ，c o l l e c t e db yr f i ds y s t e mf r o mw o r k s h o pp r o d u c t i o nf i e l d ，i sh u g ea n dt h e r ei sa 1 0 to fm i s t a k e sa n dr e p e t i t i o n ，w h i c hc a n n o tb ee f f e c t i v eu l t i z a t i o nb ye n t e r p r i s e p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e ms u c ha st h ew o r k s h o pp r o d u c t i o np l a na n do p e r a t i o n m o n i t o r i n gs y s t e m s ot h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so ft h i sp a p e ri s t os e e kad a t a p r o c e s s i n gm e t h o do rt o o l ，w h i c hc a np r o v i d eap l a t f o r mf o rd a t ae x c h a n g ea n ds h a r i n g ， a n dm a n a g ee v e r ym a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s ，p r o c e s s i n gs t a t e m e n t ，p r o d u c t i o np l a na n d o r d e rd a t aa n ds oo n m i d d l e w a r ei sak i n do fs o f t w a r et oi m p l e m e n tt h er e s o u r c es h a r i n g ，s h i e l d i n g h a r d w a r ed i f f e r e n c e sa n dt h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o lh e t e r o g e n e i t y , m a k i n ga p p l i c a t i o n s y s t e mr u n o nd i f f e r e n tp l a t f o r m s ，a n dp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ec o n n e c t i o n m a n a g e m e n ta n ds c h e d u l i n g b a s e do nt h er e a l i z a t i o no fw o r kp l a na n dp r o d u c t i o n i n s t r u c t i o n si s s u e df r o me n t e r p r i s em a n a g e m e n tt ot h ep r o d u c t i o np l a nb ye n t e r p r i s e s c h e d u l i n gs y s t e m ，u s i n gt h em i d d l e w a r et e c h n o l o g yt od e s i g na n di m p l e m e n tas e to f r f i dm i d d l e w a r es y s t e m ，p r o c e s s i n ga l lt h ed y n a m i cp r o c e s s i n gd a t aw h i c hc o l l e c t e d f r o mw o r k s h o pa n df e e d b a c kt os c h e d u l i n gs y s t e m i i i 广东工业大学硕士学位论文 a tf i r s t ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h ep r i n c i p l ea n df u n c t i o no fr f i d m i d d l e w a r e ，u s i n g m o d u l a rm e t h o dd i v i d et h em i d d l e w a r ei n t oe q u i p m e n tm o n i t o r i n gm a n a g e m e n t m o d u l e ， l a b e li n f o r m a t i o n p r o c e s s i n gm o d u l e ，d a t am a n a g e m e n tm o d u l e ，c o m m u n i c a t i o n s e r v e rm o d u l ea n da p p l i c a t i o ni n t e r f a c em o d u l e u s i n gj a v ap r o g r a ml a n g u a g et o r e a l i z et h ec o n n e c t i o nc o n f i g u r a t i o na n dm o n i t o r i n gw i t hr f i de q u i p m e n t s ，i ta l s o r e a l i z e st h ec o n n e c t i o nf r o ms y s t e mt oe n t e r p r i s ep o r t a lw e b s i t e ，m a k i n gi n t e r c o n n e c t i o n o fm i d d l e w a r es y s t e ma n de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e m t h i sp a p e r e m p h a s i z et od e s i g n l a b e li n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d u l e t h i sm o d u l es e t ss o m ef i l t e rr u l e sa n d p r o c e s s i n g m e t h o d sf o rt h el a b e ld a t a f i n a l l y , t h em i d d l e w a r es y s t e mp r o v i d e st h ep l a t f o r mo fd a t a m a n a g e m e n ta n ds h a r i n g ，c o n v e n i e n tt ot i m i n ge x t r a c td a t ao fw o r k i n gc o n d i t i o nb y s c h e d u l i n gs y s t e m ，u p d a t i n gw o r kp l a n ，r e a l i z i n gt h er e s o u r c e si n t e g r a t i o na n d c l o s e d l o o pc o n t r o li np r o d u c t i o nw o r k s h o p k e yw o r d s ：r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，m i d d l e w a r e ，p r o d u c t i o ns c h e d u l i n g ， d a t ap r o c e s s i n g i v c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) v c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v i i c h a r p t e rii n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a t i o n 1 1 2t h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e l e v a n tr e s e a r c h 2 1 2 1t h er e s e a r c hs t a t u so fp r o d u c t i o ns c h e d u l i n g 2 1 2 2t h er e s e a r c hs t a t u so fr f i dm i d d l e w a r e 5 1 3t h er e s e a r c hc o n t e n t sa n da r r a n g e m e n ts t r u c t u r eo ft h i sp a p e r 6 c h a r p t e r2r e l e v a n ts y s t e m sa n db a s i ct e c h n o l o g i e so ft h er e s e a r c hw o r k 9 2 1t h ew o r k s h o pp r o d u c t i o np l a na n do p e r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m 9 2 1 1t e c h n o l o g i c a lp r e p a r a t i o ns u b s y s t e m 9 2 1 2t h ep r o d u c t i o np l a na n do p e r a t i o nm o n i t o r i n gs u b s y s t e m 一11 2 2m i d d l e w a r et e c h n o l o g y 1 2 2 3t h eo v e r v i e wo fr f i dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m 16 2 5s u m m e r y 1 9 c h a r p t e r3d e s i g n a n dm o d e l i n go fp r o d u c t i o ns c h e d u l i n gd a t ap r o c e s s i n g m i d d l e w a r e 2 1 3 1t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i so f r f i dm i d d l e w a r es y s t e m 2 1 3 1 1d e m a n d so ft h es c h e d u l i n gs y s t e mt or f i dm i d d l e w a r es y s t e m 2 1 3 1 2d e m a n d so ft h er f i ds y s t e mt om i d d l e w a r es y s t e m 2 2 3 2d e s i g no ft h ea r c h i t e c t u r eo ft h er f i dm i d d l e w a r es y s t e m 2 2 3 3r f i dm i d d l e w a r es y s t e mm o d e l i n g 2 3 3 4s u m m e r y 2 8 c h a r p t e r4t h ec o n c r e t er e a l i z a t i o no fp r o d u c t i o ns c h e d u l i n gd a t ap r o c e s s i n g m i d d l e w a r es y s t e m 2 9 4 1t h er e a l i z t a t i o no fd e v i c em a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gm o d u l e 2 9 v i i 广东工业大学硕士学位论文 4 11 a c h i e v i n gt h ec o n n e c t i o no fr f i dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m 2 9 4 12a c h i e v i n gm a n a g e m e n ta n dm o n i t o ro fr f i dr e a d e re q u i p m e n t 3 1 4 2t h er e a l i z a t i o no fl a b e li n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d u l e 3 2 4 2 1d a t af i l t e r i n g 3 2 4 2 2l a b e li n f o r m a t i o np r o c e s s i n g 3 4 4 3t h er e a l i z a t i o no fm i d d l e w a r ed a t am a n a g e m e n tm o d u l e 3 5 4 3 1c o n n e c tt oa d a t a b a s e 3 5 4 3 2t h ef u n c t i o na r c h i t e c t u r e 3 6 4 4t h er e a l i z a t i o no fc o m m u n i c a t i o ns e r v e rm o d u l e 3 9 4 5t h er e a l i z a t i o no f a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e 4 0 4 5 1t h ed e s i g ho f a p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e 4 0 4 5 2t h er e a l i z a t i o no f a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e 4 1 4 6t h er e a l i z a t i o no fm i d d l e w a r ep r o t o t y p es y s t e m 4 3 4 7s u m m e r y 5 0 c o n c l u s i o n sa n df u t u r ew o r k 5 1 r e f e r e n c e s 5 3 a p p e n d i x 5 7 p a p e r sp u b l i s h e d 6 3 o r i g i n a lc r e a t i o na n n o u n c e m e n t 6 5 a u t h o r i z a t i o ns t a t e m e n to fd i s s e r t a t i o n sc o p y r i g h t 6 7 a c k n o w l e g e m e n t s 6 9 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 经济全球化和网络信息化的不断进程，促使世界经济模式发生了根本改变，市 场需求的快速变化，单一产品已不能满足消费者的需求，越来越多的产品呈多元化 方向发展。制造业作为国民经济的中流砥柱，尤其是机械制造业，必然要进行信息 化改造以迅速响应市场需求的变化，降低生产成本。结合i t 技术、自动化技术、现 代管理技术与制造技术，使机械产品具备一定的智能，带动产品设计制造和企业管 理的信息化、生产过程控制的智慧化、咨询服务的网络化，全面提升制造业的竞争 力。 车间生产调度是制造企业生产管理系统的核心，用来合理配置加工过程中的各 种资源，减少零件加工准备、等待和传送时间，提高设备利用率，降低生产成本。 及时准确的生产调度可以保证生产计划有效地实施、生产资源高效低耗地使用、均 衡生产并减少在制品的资金占用。然而，生产现场的实时数据采集、处理、集成以 及应用手段仍比较落后，生产资源及生产过程无法实时准确的识别和跟踪，不能满 足生产调度系统在车间作业调度和过程控制等方面的要求，是阻碍车间信息化进程 的因素之一。r f i d 技术具有携带、采集和传送数据的特性，可实时跟踪、调度、 检测车间生产加工过程，大大减少人员和纸制管理的错误率，解决生产调度系统实 时信息获取的瓶颈问题。r f i d 技术集成了无线通信、芯片和天线的设计与制造、 标签封装、系统集成、信息安全等技术，目前已经进入成熟发展期【l 】。 企业车间在生产过程中必然产生大量生产与技术数据，这些数据由采集技术采 集后必须经过过滤、处理才能产生有用的信息提供给上层管理系统使用。因此，这 些原始数据如何准确、及时、快速、可靠地送入应用系统是至关重要的。目前在工 业企业中，这类处理数据的系统应用还比较少【2 1 。调度系统与r f i d 读写器的连接即 企业应用系统与硬件接口的连接问题，以及快速有效地传送数据至应用系统都是企 业亟需解决的问题。传统应用程序与应用程序之间的数据通透是通过中间件架构解 决，并发展出各种中间件应用软件。因此，中间件的架构设计解决方案便成为r f i d 应用的一项极为重要的核心技术。本文设计了连接底层车间r f i d 数据采集系统和 企业生产调度系统的r f i d 中间件，管理r f i d 硬件及其配套设备，屏蔽r f i d 设备 广东工业大学硕士学位论文 的多样性和复杂性；过滤和处理r f i d 标签数据，完成与生产调度系统的信息交换。 r f i d 中间件的设计符合生产调度系统对数据和控制的实时性要求，从而实现了车 间现场数据采集的实时化、自动化、可视化以及产品生产的全程透明管理。 1 2 国内外相关研究 1 2 1 车间生产调度问题的研究现状 车间生产调度是企业调度系统的基础，生产调度的优化是先进制造技术和现代 管理技术的核心技术。有效的调度方法与优化技术的研究，对于先进制造企业的信 息化具有重要的理论价值和实际意义【3 】。 1 、车间调度问题 车间调度问题就是在时间上合理配置系统的有限资源，以满足特定目标的要求 1 3 1 。针对当今先进制造模式，将车间生产调度定义为：在一定的约束条件下，通过 合理地分配资源完成一批给定的任务或者作业，以获得某些性能指针的最优化。生 产调度是针对一项可分解的产品生产制造过程，探讨在尽可能满足约束条件的前提 下，通过下达生产指令，安排其组成部分使用哪些资源、加工时间及加工的先后顺 序，以获得产品制造时间或成本的最优化【4 1 。生产调度就是组织执行生产进度计划 的工作。生产调度以生产进度计划为依据，生产进度计划需要通过生产调度来实现。 订单的优先级、交货日期、成本要求、生产水平以及机器性能等因素时刻影响到调 度的进行。 目前，生产调度存在的问题如下： ( 1 ) 生产过程不可视 主要体现在不能实时了解生产现场中在制品、人员、设备、物料等制造资源和 加工任务状态的动态变化。 ( 2 ) 生产过程复杂性 由于产品结构和加工工艺的复杂性，造成生产过程中各制造过程的关联性强， 生产环境复杂多变，如临时插单、材料短缺等。 ( 3 ) 制造过程信息集成度低 制造过程中的各种信息不能有效进行集成，导致产能不能得到充分利用。 2 第一章绪论 ( 4 ) 信息不能有效与上层管理系统进行集成 造成生产过程不透明，生产进度、在制品状况、设备利用状况等关键数据不能 到达管理层，增加了过程管理和生产决策的复杂性。 ( 5 ) 制造过程信息的真实性差 现场数据信息过多依赖人机交互接口通过人工录入，增加了出错的机率。 ( 6 ) 制造过程信息的实时性低 作业任务随市场需求的频繁调整变化，不利于制造过程信息的实时采集，再加 上制造过程信息交互的速度和效率低下，造成企业对市场变化的响应速度慢。 现代制造企业的生产过程具有环节多样化、协作关系复杂化、生产连续性化等 特点，出现插单、退单、缩短交货期等情况，往往会影响整个生产系统的运行。因 此，及时了解、掌握作业计划进度，分析解决影响生产的各种因素，采取相应对策 应对不同情况，帮助缩小差距或恢复正常。 2 、生产调度数据采集技术的现状 制造企业正逐渐由大规模生产向精益生产方式( j i t ) 转变，物流跟踪与作业管 理工作也面临新的挑战，尤其加工、装配具有复杂工艺的产品时，在制品的跟踪与 监控更加趋于实时化和准确化。传统的数据采集与过程监控管理方式无法快速跟踪 在制品加工状态和流程的相关数据，导致信息响应程度不够、信息孤岛现象，在实 时性与功能性方面无法满足企业生产调度系统的要求，该问题已成为当前制约离散 制造业信息化发展的瓶颈【5 1 。 传统依靠人的经验来采集生产加工过程信息的模式己经远远不能适应日益变 化的生产制造过程的需要，企业迫切需要采用高效的数据采集方法来提高生产效率。 虽然条形码、无线i c 卡、磁卡等半自动信息采集技术已经应用于离散制造业的生产 车间，但是并不能完全适应离散制造车间生产过程数据采集。 条形码数据采集技术在制造企业生产管理上虽然取得了一定的效果，但条形码 本身也存在着许多问题：对环境要求高、存储数据不可更改、携带信息量小、读取 时间较长、无信息安全保障、只能近距离静态读取等。使用条形码技术，还要增加 车间生产线数据有线扫描枪条形码标签打印机、车间广告牌l e d 显示屏、条形码标 签纸及相关耗材等。且条形码并不适合收集车间零件流转信息，因为零件流转单在 车间进行流转的时候，要由工人填报工时、工费、料费等信息，而把这些信息转变 广东工业大学硕士学位论丈 -i|ii|1i i 成条形码，需要增加很多额外的成本。同时机械离散制造主要是对毛坯或半成品进 行制造加工，并不便在物料上进行条形码标签的粘贴。同样，i c 卡虽然存储数据量 很大，安全性也好，但是i c 卡触点暴露在外面，因静电或人为损坏的可能性变大， 不适合在恶劣的生产制造环境下使用、采集数据。磁卡技术应用于制造执行系统， 价格便宜，但磁卡易磨损、携带数据量小，需接触识别，不适用于生产的恶劣环境。 r f i d 技术可以对高速移动的物体进行远距离识别，属于一种非接触式自动识 别技术。大容量编码的电子标签能够对单一物品提供唯一编码识别及跟踪管理，同 时，r f i d 技术还可瞬时同步读取批量数据，适应供应链中信息量增长幅度更大、 读取速度更快的现状。r f i d 技术可读可写、双向通信的特性实现动态管理信息， 多次读写、循环使用的特性则可以有效利用资源。r f i d 技术从出现发展到现在已 经是十分成熟的技术体系，但是要使用r f i d 全部的功能，不仅需要硬件( 标签和 阅读器等) 制造、无线数据通讯与网络、数据收集与数据处理等技术，还需与企业 车间的应用系统结合起来。车间作业调度问题主要解决的是将r f i d 采集的实时生 产信息回馈到车间作业计划与调度监控系统、动态分配资源和调度工件的加工过程。 生产调度系统需要在动态生产环境下处理制造执行系统与r f i d 系统之间的大量信 息交互，并对生产执行过程中的动态变化做出实时响应【6 1 。 3 、车间作业调度与控制系统的发展 从2 0 世纪5 0 年代开始生产调度理论和实践的研究至今，已取得丰硕的研究成 果，生产调度的典型系统和工具有：法国i l o g 公司的i l o g c p l e x 软件包，现己 发展用来求解线性规划、混合整数二次规划的灵活鲁棒性优化工具。除此之外，i l o g 公司的优化产品还有i l o gs o l v e r 、i l o gs c h e d u l e r 、i l o gd i s p a t c h e r 、i l o g c o n f i g u r a t o r 、i l o g j c o n f i g u r a t o r 、i l o go p ls t u d i o 和q m p l 等。这些产品可用来 定义和求解一些和数学规划有关的生产调度问题，但依然存在局限性。 美国伊利诺斯大学的b a r o n 工具包用来求解数学规划调度问题，英国d a s h o p t i m i z a t i o n 公司的顶尖运筹学软件x p r e s s m p ，还有美国c o s y t e c 公司使用第二 代约束规划技术设计的c h i pv 5 等。 当前，世界上比较著名的生产调度系统主要有：b m c 公司的业务集成调度解决 方案c o n t r o lm c ；p r e a c t o r 公司的系列调度产品，包括p r e a c t o rl i t e 、p r e a c t o rf c s 、 p r e a c t o ra p s 等；a r i m a 公司的s y n c r u n 调度软件；m a d r i g a l 公司提供的资源调 4 第一幸绪论 度软件r e s s c h e d ；m s t 公司的企业资源管理系列软件；a p l l i t e c h 公司的供用户自 主开发生产调度系统的工具s c h e d u l eb u i l d e r 等【7 1 。 此外，由m a t h w o r k s 公司开发的高级技术计算语言和可视化建模仿真工具 m a t l a b ，集算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算于一体，它提供神经网 络和模糊逻辑等工具箱供用户开发相关的调度和控制模块，能集成到相应的生产调 度系统中去。美国海军实验室的信息技术部门提供可供用户自己设计遗传算法应用 程序的源程序列表，在需要的情况下嵌入到调度系统中i 引。s y n a p s e 公司的自动参数 化的遗传算法工具包p o i n t e r 则可以用来求解大规模的调度优化问题。 1 2 2r f i d 中间件的研究现状 1 、r f i d 中间件的国外研究现状 中间件是位于应用软件和系统软件之间的一种独立的系统软件或者服务程序， 它独立于硬件，处于各种数据库的中间位置。在应用系统中，中间件是使资源实现 共享，屏蔽硬件的差异性和通信协议的异构性，这样应用系统就能运行于不同平台， 并且连接管理和调度方面发挥重要的作用【9 1 。 r f i d 中间件作为一种消息中间件由美国最先提出，美国企业发现如何保证 r f i d 数据正确导入企业的管理系统是在实施r f i d 项目改造期间最耗时、耗力、复 杂度和难度最高的问题，为此经企业和研究机构的多方研究、论证、实验，最终开 发出r f i d 中间件，用于保证r f i d 数据的正确性。它负责实现与r f i d 硬件以及配 套设备的信息交互与管理，同时作为一个软硬件集成的桥梁，完成与上层复杂应用 的信息交换。随着r f i d 技术的发展，r f i d 中间件已经开始逐渐在全球中间件市场 中崭露头角，以沃尔玛为代表的大型零售企业正和美国国防部一道推动r f i d 市场 的增长l 1 0 1 。在这种条件下，r f i d 软件和服务迎来最迅猛的发展势头。 目前国外的i b m 、o r a c l e 、m i c r o s o f ：【、s a p 、s u n 、s y b a s e 、b e a 等国际知名企 业都是比较知名的r f i d 中间件厂商【1 1 1 。由于这些软件厂商自身都具有比较雄厚的 技术储备，其开发的r f i d 中间件产品又经过多次的实验室、企业实地测试，r f i d 中间产品的稳定性、先进性、海量数据的处理能力都比较完善，已经得到了企业的 认同。 1 ) i b mr f i d 中间件帮助企业简化实施r f i d 项目的步骤，满足企业处理海 广东工业大学硕士学位论文 量货物数据的要求。 2 ) s p ar f i d 中间件包括自动身份识别基础设施、事件管理、企业门户等系 列软件，可以将其他厂商的r f i d 中间件产品整合在一起。 3 ) s u nr f i d 中间件有事件管理器和信息服务器：事件管理器处理r f i d 收 集的信息；信息服务器获取和储存r f i d 生成的信息，并提供给供应链管理系统。 4 ) m i c r o s o f tr f i d 中间件主要运行于微软的w i n d o w s 系列操作平台，将该 产品集成为平台的一部分，并专门为产品的数据传输进行系统级的网络优化。 5 ) b e a r f i d 中间件符合e p c i s 标准，完全依赖于w e b l o g i e ，平台依赖性 太强，并且不具备开放性，难以与其他系统集成。 2 、r f i d 中间件的国内研究状况 r f i d 技术自2 0 0 4 年4 月2 2 日e p c 与物联网论坛进入中国，国家十一五规划 和8 6 3 计划为r f i d 的应用提供政策、项目和资金的支持，在国内的应用进入快速 发展的时期，但与国际技术的发展相比，在很多方面还存在明显的差距。 目前我国专门开发r f i d 中间件的企业还很少，中科院自动化研究所依托国家 8 6 3 计划课题开发了r f i d 公共服务体系基础架构软件和血液、食品、药品可追溯 管理中间件【1 2 1 。华中科技大学开发了支持多通信平台的r f i d 中间件产品s m a r t i ， 上海交通大学开发了面向商业物流的数据管理与集成中间件平台【1 3 i 。国内的东方励 格公司、清华同方等公司也开发了r f i d 中间件：l y n k o a l e 中间件为东方励格 公司开发；e z r f i d 中间件和e z o n e e z f r a m e w o r k 基础应用套件等为清华同方公司开 发【1 4 】。 虽然国内的企业能够在大规模实施r f i d 项目之前开发出完善、成熟、可靠的 r f i d 中间件，但大多数没有在企业进行长期、完备的实际应用测试，还处于实验 室阶段，与国外的r f i d 中间件相比，还存在很大的差距。国内的相关企业应尽快 完成r f i d 中间件产品的测试，完善r f i d 中间件的相关功能，为各行各业的企业 进行r f i d 项目的实时提供方便、实用、低成本的r f i d 中间件解决方案。 1 3 论文的研究内容及结构安排 本文主要以广州广电林仕豪模具制造有限公司的制造车间为例进行研究，利用 基于r f i d 技术的数据采集系统采集车间底层生产加工过程信息。在此基础上，本 6 第一章绪论 文结合物联网的处理技术和通信技术设计了r f i d 中间件，对r f i d 系统采集到的 底层车间数据进行分析、过滤并处理。同时，该r f i d 中间件起到了连接企业生产 调度系统和r f i d 数据采集系统的桥梁作用，并用于管理整个车间生产的所有静态 和动态数据，实现数据交换和共享。具体的章节研究内容包括： 第一章绪论 本章首先介绍了论文的研究背景和意义，然后论述了生产调度问题的研究现 状、调度系统的发展和车间数据采集技术的发展历程。同时，还论述了中间件特别 是r f i d 中间件的国内外发展现状。 第二章相关系统和技术简介 本章首先论述了企业应用系统一一车间作业计划及调度监控系统g g m e s v 2 0 的工作原理、组成子系统和子模块的功能、操作过程。其次详细介绍了中间件 的概念、特性、分类，并重点介绍了r f i d 中间件的定义、分类及功能。最后，就 车间r f i d 数据采集系统应用于车间生产的方法、作用和优缺点作了简要描述。 第三章生产调度数据处理中间件的设计与建模 本章首先详细分析了中间件系统的设计需求，根据需求分析对r f i d 中间件进 行模块设计和功能划分；最后，对r f i d 中间件系统的每个功能模块进行建模，给 出了系统的总流程图和各模块的操作流程，其中着重设计了处理车间采集数据的标 签信息处理模块。 第四章生产调度数据处理中间件的系统实现 本章根据r f i d 中间件系统架构，结合c + + 、j a v a 等系统开发技术开发并实现 r f i d 中间件系统的各个功能模块，从而实现了企业生产调度作业中处理数据并传 反馈给调度系统的中间软件。 7 第二章相关系统和技术简介 第二章研究工作的相关系统和技术基础 2 1 车间作业计划及调度监控系统 现有调度系统g g m e sv 2 0 ，该系统面向车间底层的作业计划与调度监控，主 要由工艺准备子系统和生产