自动化生产线系统设计分解

1、-. z自动化生产线管理系统V1.0设计说明书设计说明书目录目录1 1 引言引言 3 31.1 开发背景 31.2 条码技术与 RFID 技术的比照 42 2 系统整体设计说明系统整体设计说明 5 52.1 系统简介 52.2 系统总体框架设计 6系统总体架构 6网络拓扑构造 92.3 系统运行流程设计 92.4 系统设计方案 11统一规的编码体系 11根底信息平台 12生产线 RFID 设备配置方案 12生产线自动识别实现方案 132.5 系统设备介绍 152.5.1 RFID 电子标签 152.5.2 RFID 固定读写器 152.5.3 RFID 手持机 173 3 系统功能介绍系统功能

2、介绍 19193.1 生产过程控制 193.2 工厂方案及作业管理 203.3 质量管理/SPC 分析 213.4 报表中心 234 4 参考资料参考资料 2424-. z1 1 引言引言1.11.1 开发背景开发背景随着经济的全球化开展趋势，传统密集型加工制造业，如服装、电子等行业，单品制造费用越来越高，加工利润越来越低，为提升企业的整体利润率，优化企业管理流程，通过信息化改造来提升生产效率成为有效的手段之一。在传统的制造企业的生产流程中，大部份生产模式以单件流生产模式为主，这种生产线模式的最大缺点是通常在*些瓶颈工序会积压大量半制成品，如果工序繁复且生产环节多，这种现象将更加严重。目前在传

3、统加工企业的管理中普通存在着如下问题：1） 整体生产效率低下，现场管理无从下手；2） 生产过程数据量大，生产线积压严重，不能形成自动化流转和自动化采集数据；3） 需要手工录入大量数据，准确率和工作效率较低，可靠性不能保证；4） 可控性差，对加工进度的掌握不准确，生产现场状态监控能力缺乏；5） 质量损耗严重，返修率过高，无法进展质量追溯；6） 订单生产进度和车间在制品、完工数据等不清楚，无法准确计算本钱；7） 经营数据的分析和统计无法做到准确及时，难以挖掘出有价值的信息以指导未来生产方案。这些问题削弱了管理人员对生产周期的预测、控制及应变能力，已越来越难以应付定单规格多，且交货期短的市场要求。自

4、动化生产线管理系统 V1.0简称生产线管理系统 ，使用 RFID 电子标签作为信息载体，以局域网、互联网为信息渠道，建立一套完整的信息化管理系统，能够对整个生产线管理的每个环节进展全程的记录，实现在制品的自动识别和实时管理，从而实现对企业生产线上的物流和信息流的实时跟踪，提高企业生产管理的工作效率和效劳水平。-. z1.21.2条码技术与条码技术与 RFIDRFID 技术的比照技术的比照国生产制造企业在建立和不断完善质量体系的过程中，迫切要求产品生产线有一套清晰、完整、便于存取和检索的质量记录。目前基于条码的生产管理系统，使各种质量分析和控制得以方便地实现。传统的条码系统有其优点，也有明显的缺

5、点，如易污染、折损、需要停顿等待逐个扫描等，批量识读效率不高，无法满足快速准确的需求。与传统条形码识别技术相比，RFID 技术有本质上的优势： 快速、远距离扫描快速、远距离扫描 条形码一次只能有一个条形码受到扫描； RFID 读写器可远距离同时识别读取多个 RFID 标签。 可重复使用可重复使用 条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 标签则可以重复地新增、修改、删除 RFID 标签储存的数据，方便信息的更新。 穿透性和无屏障阅读穿透性和无屏障阅读 在被覆盖的情况下， RFID 能够穿透纸、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进展穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况

6、下，才可以识读条形码。 抗污染能力和耐久性抗污染能力和耐久性传统条形码的载体是纸，因此容易受到污染，但 RFID 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。同时由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID 标签是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。 体积小型化、形状多样化体积小型化、形状多样化 RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取准确度而配合纸的固定尺寸和印刷品质。同时 RFID 标签更可往小型化与多样形态开展。 数据的记忆容量大数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2 至 3000字符， RFID 最大的容

7、量则有数兆 Bytes。 平安性平安性 由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据容可经由密码保护，使其容不易-. z被伪造及变造。 因此，RFID 技术不只是条码技术的简单替换，它在制造业中的应用将改变加工制造企业的生产经营方式，为众多企业提高了生产过程管理水平，提高了生产效率，使得以前难以定量考核的管理数据得以方便快捷的获得，从而优化了生产过程管理。2 2 系统整体设计说明系统整体设计说明2.12.1 系统简介系统简介目前制造企业在面临着诸多问题，如何解决车间生产线的数据实时的反应，保证数据的真实性和解决问题的及时性；如何保证流水线的畅通，如何解决在制品的堆积以及如何及时发现瓶颈工序；如何

8、保障出口成衣能够准时交货等因素一直困扰着企业管理者。为了提高生产过程透明化和企业综合信息化建立，到达提高效率和降低本钱的目的，公司迫切需要一套符合生产线管理的控制管理系统，解决生产现场状态监控能力缺乏、工位之间协调能力差、现场操作和配料缺乏有效指导、质量数据录入滞后等问题。基于 RFID 技术的自动化生产线管理系统成为解决上述问题的有效方案之一，通过采用 RFID 技术，本系统能够自动采集生产数据和设备状态数据，为生产管理者提供生产线所有工序环节的“实时数据，并且能够结合各工序设备的工艺特点和相关的工艺、质量指标参数，进展各生产重要环节的工艺参数和设备运行参数等生产信息的在线监测和分析，帮助企

9、业实现生产过程中半成品工序、成品工序的计量、仓储的出入库管理的自动化和信息化集成，从而做到对生产操作进展自动实时跟踪，可有效地对各生产岗位进展监视、对产品质量的稳定性和工艺参数的执行率进展监视。同时通过与企业已有 ERP 系统的结合，及时查询每一个订单的生产情况，使企业的管理者及采购，物流等部门能够实时监控任何一个订单的生产情况，为生产排期、物料采购、海关报关及物流运输等环节提供调度依据。本系统采用电子工票取代传统的纸质工票，为生产流水线上的每一个单品-. z工件使用一 RFID 标签，在每个工位上安装一台 RFID 数据采集终端。当工人每完成一次作业时，系统通过 RFID 采集设备自动将工件

10、的信息直接发送到电脑系统，系统自动完成计件工资计算和各种生产统计工作，为企业提供一套完整的解决方案。本系统可以高效准确地解决了生产车间在制品水平监控等问题，并且及时将生产进度、员工表现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息进展数据共享，帮助管理者从系统平台获取实时生产数据，分析生产瓶颈并提高生产效率，在收发等各个环节和每道工序跟踪产品生产的完整过程，防止错误的发生。同时电子标签为管理人员、公司高层和车间一线工人建立了一个连接渠道，将每一件产品的生产过程数据实时、准确地反应到每一层级的管理人员，大大提高了生产效率，节省人力、纸、沟通时间，提高企业的生产效率和管理决策能力。2.22.2 系统总体

11、框架设计系统总体框架设计系统总体架构系统总体架构本系统是将生产过程采用 RFID 刷卡方式完成工序流转和数据采集，解决生产过程控制的问题，同时基于以往实施 ERP 和 MES 系统的成功经历，完成从采购、库存、销售到财务核算的整套信息系统规划，实现销售、采购、库存、生产、财务、质量、本钱、设备、工艺、人员管理的有机整合，实现公司全面信息化和无纸化。 系统总体构造与组成如下列图所示：系统总体构造与组成生产过程化管理是精细化管理的根本要求，RFID 生产线管理系统从生产的最小单位和粒度记录生产过程信息，通过对生产过程的参与者及产品进展精细化管理，完成生产过程数字化，从而在生产过程数字化的根底之上进

12、展数据分析、挖掘，获得产能分析，产能趋势，风险预测，生产质量及效率评估等。-. z通过过程化管理能够把车间生产过程按照员工、工序、时间、设备等维度的信息统一管理起来，在此根底上得到非常准确的生产方案，排班方案，进度跟踪，风险预测等，同时通过详细的生产过程化数据，进展产品质量追溯，在制品工艺过程分析，制定合理的工时/工价。系统总体架构图如下所示：系统设计采用如下三层架构：图 4 系统架构图第一层是设备层，主要包括：RFID 读写器、RFID 手持机、RFID 标签、RFID 打印机、RFID 读卡器等设备。第二层是管理软件层，主要完成数据采集、数据处理、数据统计、数据查询等功能。领导查询系统主要

13、实现各种报表的汇总查询功能。第三层是数据库管理层，主要完成数据的存储、数据控制等功能。网络拓扑构造网络拓扑构造系统网络拓扑构造如下所示：系统网络设计能够做到：1分层设计，保证系统可靠，数据平安；2选择最适宜的网络构造，保证性价比最高；3分布式计算，降低对办公网络及计算机系统负载压力；4标准设计，方便网络监控和错误定位。2.32.3 系统运行流程设计系统运行流程设计生产线流程示意图如下所示：设计流程如下：1) 配料部门按照生产方案单领料；2) 把一样部位的按照尺码、布层、颜色等规则组合起来，并把根据单录入并打印出的扎单捆绑在每一组配套上，扎单上记录有该产品的属性，以及工序号、扎单号和件数等信息；

14、以及记录各工位工作量信息。-. z3) 车间到部门领取捆成品，按照生产流程把一样扎单号的配套组合在一起，并徒手递送到对应的工位上；完成后，工人完全依靠扎单上的信息来进展生产操作，以保证都是遵照方案好的工序、由一样属性的成品组成的。4) 工位上的工人领到产品后进展规定工序的操作，操作完成后在扎单存根上签上工号，同时剪下扎单上的以作为核算计件工资的凭证；5) 配扎工把前道工序完成的半成品收集起来，再次和一样扎号的其他部位衣片配套捆绑，手工传送到下一道工序；6) 重复操作 4、5 步骤，直至所有工序完成，成品包装并入库。2.42.4 系统设计方案系统设计方案本系统是为规产品识别追踪而构建的信息监管平

15、台。系统基于统一的物料编码规，使用先进的 RFID 识别技术和计算机的数据库管理查询相结合，自动识别产品信息，实现物料在各个流程环节中的“一物一码，真正做到全程的实时跟踪与监控，并为管理层提供实时准确的报表分析，管理层可以实时了解一线生产动态，发现生产瓶颈，优化工序从而缩短生产周期。统一规的编码体系统一规的编码体系因为在各个不同的生产环节、不同的物料之间需要进展信息转换和衔接，为了能够进展全程监管生产线过程，必须建立统一规的物料编码体系，在任何一个环节都能够正确地追踪到物料的位置和状态。制定统计规的编码体系，可以对生产线进展可靠的管理；同时，也便于对于物料的实时跟踪管理。统一编码体系遵循三大规

16、：1 1） 惟一性惟一性RFID 生产线管理系统可以针对每个物料都实现识别与跟踪，属于单品级管理，因此必须保证不同环节所采用的编码是惟一的。本系统采用多级赋码管理机制，不仅可以在不同环节之间可以进展编码转换，而且可以确保在整个生产线中的唯一特性。2 2） 性性-. z编码容不包含具体的产品信息，其原因为：一方面可以提高识别时读取的效率和准确性，另一方面管理和记录的容是企业以及政府相关部门的重要信息。3 3） 可靠性可靠性编码的生成和读取相对简单实用，既考虑长度、读取率，还要考虑可纠错性、防止误读、读错。根底信息平台根底信息平台根底信息平台是整个系统的根底平台，通过系统平台可以将生产车间产生的各

17、种数据进展集中存储、数据分析处理，是其他子系统的根底平台。根底信息平台担负着整套系统的静态根底数据、动态记录的存储与处理，统计报表、实时数据调整与查校等功能。中心的建立依赖于其他子系统的成功建立，平台的工作要在一个相对较长的时间进展逐步架构和完善。生产线生产线RFIDRFID设备配置方案设备配置方案在生产车间的流水线上安装 RFID 设备，RFID 设备包括 RFID 读写器、RFID标签。RFID 读写器与计算机系统通过以太网连接。在生产线的半成品上安装RFID 标签，当生产线工人完成半成品加工后，通过 RFID 读写器读取生产线上的半成品信息，并将信息传输到系统数据库。-. z生产线 RF

18、ID 设备安装示意图如下所示：系统按照生产线工位配置 RFID 设备，每一个生产工位安装一套 RFID 读写设备，生产工位的设置如下：1根据在制品的组装要求，生成生产工位；2将 RFID 标签中的在制品代码和生产工位绑定，然后将标签和在制品绑定；3当在制品进展多径选择时，读写器读取标签中的在制品代码，并根据生产线上工位的信息，确定下一个工位。生产线自动识别实现方案生产线自动识别实现方案生产过程控制的要根据在制品信息，动态地确定在制品组装路线和组装方式，使企业管理层能够实时地发现在制品生产和生产线运转状态。系统主要由流水线、RFID 数据采集系统、在制品和工位几个局部组成。当在制品在流水线上移动

19、时，实时检测到在制品状态信息，到达工位后由工人取下进展零配件组装，完成后再放回流水线，直到完成所有工序。并且能够根据控制系统设定的组装路线和组装方式，生成路径选择指令和组装提示。生产工位自动识别实现示意图如下所示：图 9 生产工位自动识别实现示意图-. z生产线自动识别实现方案为：1每种工序的物料在发放时，配上一智能卡；2每个工人都配有一工卡；3在每个工位上安装一台 RFID 读写器；4工人在加工时先读一下自己的工卡，每完成一道工序后将物料上的智能卡在 RFID 读写器上读取一次，系统实时与管理后台交换数据，完成一个工单后换下一个工单的物料卡。RFID 数据采集系统主要包括一个带有双天线的 R

20、FID 读写器，每个在制品都和一个 RFID 标签进展绑定。技术实施方案如下列图所示：当绑定有 RFID 标签的在制品以先后顺序经过天线和天线时，将触发 次 RFID 标签读写事件，以读写器代号和工位代号作为关键字的 RFID 标签读写事件，通过对事件产生的相关数据的记录与处理，来判断在制品的完成情况及各个工位的运转情况。使用 RFID 自动识别技术实现生产线管理的功能为：1系统自动记录每个工人在哪些时段在做哪些工单，耗时多久2生产线上每一个工序使用工位读写器自动完成后道工序的数量获取；3员工可以通过自助刷卡终端来查询自己全天的生产记录；4系统实时统计并计算出每个组、每个工位、每个工序的生产进

21、度情况，给予管理者的工人调配提供最正确准确的生产数据，提供工作效率，减少人力资源浪费。2.52.5 系统设备介绍系统设备介绍 RFIDRFID 电子标签电子标签RFID 电子标签采用高性能的智能型芯片，采用半导体编码器进展编码，置激光工艺刻录的 64 位二进制，全球唯一编码的硅晶片，具有超强的抗冲击，防静电，防腐蚀，防水，防尘，耐磨擦等性能。RFID 电子标签性能参数表如下：-. z序号工程技术参数1协议标准符合 ISO18000-6B/ EPC C1 G2标准2工作频率902928MHz3工作模式R/W(可读写)4存储容量64位 ID 号，216字节用户存储空间5读写距离5米6安装方式金属外

22、表7工作温度-20708产品规格130mm60mm25mm9产品特点吸附力强，安装方便，使用寿命长2.5.22.5.2 RFIDRFID 固定读写器固定读写器RFID 读写器和天线相结合，通过向车辆标签发送并接收电磁波信号自动读取天线视场车辆标签上的数据，并进展车辆标签合法性判断。具有 Wiegand26或 Wiegand34、RS485、RS232 等丰富的数据输出接口。RFID 固定式读写器RFID 读写器遵循 ISO 18000-6B 协议，是双端口、高性能、高可靠的 UHF读写器，能满足多种应用需求。该读写器有四个主要特点，一是具有选择读取单一车辆标签中的局部或全部数据信息的能力；二是

23、在无需开包与排序的情况下，具有选择读取多个车辆标签中的局部或全部数据信息的能力；三是根据用户定义准则，具有选出或滤除特定车辆标签的能力；四是可适应高速移动物体。RFIDRFID读写器特征：读写器特征：可以读/写符合ISO 18000-6B标准的车辆标签完善的串行、网络和韦根接口具有选择读取单一车辆标签中的局部或全部数据信息的能力具有选择读取多个车辆标签中的局部或全部数据信息的能力根据用户定义准则，具有选出或滤除特定车辆标签的能力支持固件更新RFIDRFID读写器技术参数：读写器技术参数：序列工程技术参数1尺寸316 * 230 * 70mm2工作温度-10+603存储温度-5+40-. z4湿

24、度围-20%+95%5工作频段902928 MHz6空气接口 ISO 18000-6B7数字接口4TTL 输入, 4TTL 输出8数据速率32 Kbps 9最大读标签距离5m与天线配置相关10最大写标签距离为同等条件下读标签距离的70%11天线接口2个 N 接头12通讯接口 RS 232 & 10/100M Ethernet13电 源 100V240 V AC2.5.32.5.3 RFIDRFID 手持机手持机在特定的生产线上，如果工位不固定，可以使用 RFID 手持机进展在制品信息的读取，可以在 1.5 米识别在制品的信息。 RFID 固定式读写器特性特性企业必须的耐用性：可承受各种环境下的

25、日常使用；多种可选读取方式：可选支持一维、二维条码扫描，可选RFID低频、高频等多种频段协议读取方式；多种通讯模块传输方式可选：GPRS/Zigbee/WiFi/433M/蓝牙模块；触屏和可选的键盘功能：允许采用多种方式输入数据，充分发挥应用程序功能，满足用户的偏好；时尚的设计：易于手持，可最大限度的减轻用户的使用疲劳感；巩固耐用的构造 符合IP64密封标准的外壳：巩固耐用的构造，可使用户在极端的环境下的正常使用，保护您的投资，显著减少停机时间和降低维修本钱；支持标准卡和扩展卡：支持SD卡可扩展功能。物理参数物理参数序列工程技术参数1尺寸240mm90mm40mm2重量0.52kg0.95kg

26、与配置相关3外壳材料PC+ABS4LCD3.5寸 TFT QVGA，触摸屏5工作温度-10+506储存温度-20+70-. z7工作湿度20%90%无凝露8工作频段902MHz928MHz / 920MHz925MHz9符合协议ISO 18000-6B/6C10读取距离1.5m与标签配置相关11写入距离1m与标签配置相关12操作系统Windows CE 5.013通讯接口USB Host，USB slave14无线通讯接口Wi-Fi、GPRS、蓝牙，可选15存储卡最大支持2G Micro SD 卡16连续工作时间典型工作场合18小时17待机时间约20天18电源Input：100V240V AC

27、 Output：5V/3A DC3 3 系统功能介绍系统功能介绍3.13.1 生产过程控制生产过程控制功能说明如下：派工单批次执行情况：掌握批次生产方案的执行进程，以及各批次在生产线上的分布情况；生产线状态：生产线不同区域在制品信息；在制品状态：各个在制品在生产线上的状态；生产节拍：掌握各关重工位和整个生产线的生产节拍。3.23.2 工厂方案及作业管理工厂方案及作业管理本模块分三大功能，说明如下派工方案直接下到达生产现场每日将本系统的派工方案自动下载到信息系统；将派工方案及成车状态配置信息下发到现场工位；代替原有的纸质派工单。生产通知通告下达，并且可根据车间生产状态，下达车间指令。工位生产协调-. z 生产方案进度在车间实时共享，工人协调配料、装配：生产线起点上线工位的方案执行进度在全企业共享，有效协调部装、配料等工位配料及生产；派工方案顺序调整后，在全企业及