自动化生产线管理系统设计说明书

自动化生产线管理系统

VI.0

设计阐明书

目录

1引言............................................................错误!未定义书签。

1.1开发背景...................................................错误!未定义书签。

1.2条码技术与RFID技术的对比................................错误!未定义书签。

2系统整体设计阐明...............................................错误!未定义书签。

2.1系统简介...................................................错误!未定义书签。

2.2系统总体框架设计..........................................错误!未定义书签。

系统总、体架构.................................................错误!未定义书签。

网络拓扑构造.................................................错误!未定义书签。

2.3系统运行流程设计..........................................错误!未定义书签。

2.4系统设计方案...............................................错误!未定义书签。

>统一规范的编码体系.......................................错误!未定义书签。

>基础信息平台...............................................错误!未定义书签。

>生产线RFID设备配置方案..................................错误!未定义书签。

>生产线自动识别实现方案...................................错误!未定义书签。

2.5系统设备简介...............................................错误!未定义书签。

2.5.1RFID电子标签..........................................错误!未定义书签。

2.5.2RFID固定读写器........................................错误!未定义书签。

2.5.3RFID手持机............................................错误!未定义书签。

3系统功能简介...................................................错误!未定义书签。

3.1生产过程控制..............................................错误!未定义书签。

3.2工厂计划和作业管理........................................错误!未定义书签。

3.3质量管理/SPC分析..........................................错误!未定义书签。

3.4报表中心...................................................错误!未定义书签。

4参照资料.......................................................错误!未定义书签。

1引言

1.1开发背景

伴随经济的全球化发展趋势，老式密集型加工制造业，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，为提高企业的整体利润率，优化企

业管理流程，通过信息化改造来提高生产效率成为有效的手段之一。

在老式FI勺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陷是一般在某些瓶颈工序会积压大量半制成品，假如工

序繁复且生产环节多，这种现象将愈加严重。

目前在老式加工企业的管理中一般存在着如下问题：

I）整体生产效率低下，现场管理无从下手；

2）生产过程数据最大，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，精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精确，生产现场状态监控能力局限性；

5）质量损耗严重，返修率过高，无法进行质量追溯；

6）订单生产进度和车间在制品、竣工数据等不清晰，无法精确”算成本；

7）经营数据的分析和记录无法做到精确和时，难以挖掘出有价值日勺信息以

指导未来生产计划。

这些问题减弱了管理人员对生产周期的预测、控制和应变能力，已越来越难

以应付定单规格多，且交货期短口勺市场规定。

自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，建立一套完整日勺信息化管理系统,

可以对整个生产线管理日勺每个环节进行全程日勺记录，实目前制品的自动识别和实

时管理，从而实现对企业生产线上日勺物流和信息流的I实时跟踪，提高企业生产管

理日勺工作效率和服务水平。

1.2条码技术与RFID技术的对比

国内生产制造企业在建立和不停完善质量体系的过程中，迫切规定产品生产

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，使多种质量分析和控制得以以便地实现。老

式日勺条码系统有其长处，也有明显欧I缺陷，如易污染、折损、需要停止等待逐一

扫描等，批量识读效率不高，无法满足迅速精确日勺需求。

与老式条形码识别技术相比，RFID技术有本质上的优势：

＞迅速、远距离扫描

条形码一次只能有一种条形码受到扫描；RFID读写器可远距离同步识别读

取多种RFID标签。

＞可反复使用

条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以反复地新增、修改、删

除RFID标签内储存日勺数据，以便信息的更新。

＞穿透性和无屏障阅读

在被覆盖的状况下，RFID可以穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的

材质，并可以进行穿透性通信。面条形码扫描机必须在近距离并且没有物体阻挡

的状况下，才可以识读条形码。

＞抗污染能力和耐久性

老式条形码日勺载体是纸张，因此轻易受到污染，但RFID对水、油和化学药

物等物质具有很强抵御性。同步由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，因此

尤其轻易受到折损；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

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸

张n勺固定尺寸和印刷品质。同步RbiD标签更可往小型化与多样形态发展。

＞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最大的容量则有数兆Byteso

＞安全性

由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不

易被伪造和变造。

因此，RFID技术不只是条码技术的简朴替代，它在制造业中的应用将变化

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，使得此前难以定量考核的管理数据得以以便快捷的获得，从而优化了生

产过程管理。

2系统整体设计阐明

2.1系统简介

目前制造企业在面临着诸多问题，怎样处理车间生产线日勺数据实时的）反馈，

保证数据的真实性和处理问题时和时性；怎样保证流水线的畅通，怎样处理在制

品日勺堆积以和怎样和时发现瓶颈工序；怎样保障口成衣可以准时交货等原因一

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设，到达提高效率和减少成本

的目的，企业迫切需要一套符合生产线管理『口控制管理系统，处理生产现场状态

监控能力局限性、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处理上述问题的有效方案之

一，通过采用RFID技术，本系统可以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J“实时数据”，并且可以结合各工序设备的

工艺特点和有关的工艺、质量指标参数，进行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，协助企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

作进行自动实时跟踪，可有效地对各生产岗位进行监督、对产品质量的稳定性和

工艺参数的执行率进行监督。

同步通过与企业已经有ERP系统的结合，和时查询每一种订单的生产状况,

使企业的管理者和采购，物流等部门可以实时监控任何一种订单的生产状况，为

生产排期、物料采购、海关报关和物流运送等环节提供调度根据。

本系统采用电子工票取代老式的I纸质工票，为生产流水线上的每一种单品工

件使用一张RFID标签，在每个工位上安装一台RFID数据采集终端。当工人每

完毕一次作业时，系统通过RFID采集设备自动将工件的信息直接发送到电脑系

统，系统自动完毕计件工资计算和多种生产记录工作，为企业提供一套完整日勺处

理方案。

本系统可以高效精确地处理了生产车间在制品水平监控等问题，并且和时将

生产进度、员工体现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息进行数据共享,

协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I完整过程，防止错误时发生。同步电子

标签为管理人员、企业高层和车间一线工人建立了一种连接渠道，将每一件产品

的生产过程数据实时、精确地反馈到每一层级的管理人员，大大提高了生产效率,

节省人力、纸张、沟通时间，提高企业的I生产效率和管理决策能力。

2.2系统总体框架设计

系统总体架构

本系统是将生产过程采用RFID刷卡方式完毕工序流转和数据采集，处理生

产过程控制日勺问题，同步基于以往实行ERP和MES系统日勺成功经验，完毕从采购、

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、成本、设备、工艺、人员管理H勺有机整合，实现企业全面信息化和无

纸化。

系统总体构造与构成

生产过程化管理是精细化管理的基本规定，RFID生产线管理系统从生产的I

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和产品进行精细化

管理，完毕生产过程数字化，从而在生产过程数字化日勺基础之上进行数据分析、

挖掘，获得产能分析，产能趋势，风险预测，生产质量和效率评估等。

通过过程化管理G以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，在此基础上得到非常精确的生产计划，排班计划，进度跟踪,

风险预测等，同步通过详细的生产过程化数据，进行产品质量追溯，在制品工艺

过程分析，制定合理的工时/工价。

系统设计采用如下三层架构:

RFID读卡器

RFID标签

自动化

设生产线管理

系统

RFID打印机备

接,

入

平

台▲

▼

图4系统架构图

第一层是设备层，重要包括：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，重要完毕数据采集、数据处理、数据记录、数据查询

等功能。领导查询系统重要实现多种报表的汇总查询功能。

第三层是数据库管理层，重要完毕数据［1勺存储、数据控制等功能。

网络拓扑构造

系统网络拓扑构造如下所示:

发卡器

数据库服务器WEB/应用服务器信息系统客户终端

车间终端车间终端

固定读写器手持读写器固定读写器手持读写器

系统网络设计可以做到：

1）分层设计，保证系统可靠，数据安全；

2）选择最合适的网络构造，保证性价比最高；

3）分布式计算，减少对办公网络和计算机系统负载压力;

4）原则设计，以便网络监控和错误定位。

2.3系统运行流程设计

生产线流程示意图如下所示:

制卡刷卡统计/分析

设计流程如下：

1）配料部门按照生产计划单领料；

2）把相似部位的按照尺码、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，以和工

序号、扎单号和件数等信息；以和记录各工位工作量信息。

3）车间到部门领取捆成品，按照生产流程把相似扎单号口勺配套组合在一起,

并徒手递送到对应［1勺工位上；完毕后，工人完全依托扎单上的信息来进行生

产操作，以保证都是遵照计划好H勺工序、由相似属性的成品构成H勺。

4）工位上的工人领到产品后进行规定工序的操作，操作完毕后在扎单存根

上签上工号，同步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毕的半成品搜集起来，再次和相似扎号的其他部位

衣片配套捆绑，手工传送到下一道工序;

6）反复操作4、5环节，直至所有工序完毕，成品包装并入库。

2.4系统设计方案

本系统是为规范产品识别追踪而构建的信息监管平台。系统基于统一的物料

编码规范，使用先进的RFID识别技术和计算机的数据库管理杳询相结合，自动

识别产品信息，实现物料在各个流程环节中日勺“一物一码”，真正做到全程日勺实

时跟踪与监控，并为管理层提供实时精确的报表分析，管理层可以实时理解一线

生产动态，发现生产瓶颈，优化工序从而缩短生产周期。

>统一规范的编码体系

由于在各个不一样日勺生产环节、不一样日勺物料之间需要进行信息转换和衔

接，为了可以进行全程监管生产线过程，必须建立统一规范的物料编码体系，在

任何一种环节都可以市欧I地追踪到物料日勺位置和状态。

制定记录规范的编码体系，可以对生产线进行可靠的管理；同步，也便于对

于物料的实时跟踪管理。统一-编码体系遵照三大规范：

1）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，因此必须保证不一样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，不仅可以在不一样环节之间可以进行编码转换，并且可以保证在整个生产

线中的唯一特性。

2）保密性

编码内容不包括详细的产品信息，其原由于：首先可以提高识别时读取的效

率和精确性，另首先管理和记录日勺内容是企业以和政府有关部门日勺重要信息。

3）可靠性

编码的生成和读取相对简朴实用，既考虑长度、读取率，还要考虑可纠错性、

防止误读、读错。

>基础信息平台

基础信息平台是整个系统的基础平台，通过系统平台可以将生产车间产生的

多种数据进行集中存储、数据分析处理，是其他子系统的基础平台。

基础信息平台肩负着整套系统的静态基础数据、动态记录的存储与处理.，记

录报表、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设,

平台的工作要在一种相对较长的时间内进行逐渐架构和完善。

>生产线RFID设备配置方案

在生产车间日勺流水线上安装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H勺半成品上安装

RFID标签，当生产线工人完毕半成品加工后，通过RFID读写器读取生产线上

的半成品信息，并将信息传播到系统数据库。

生产线RFID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，每一种生产工位安装一套RFID读写

设备，生产工位日勺设置如下：

1）根据在制品的组装规定，生成生产工位；

2）将RFID标签中H勺在制品代码和生产工位绑定，然后将标签和在制品绑

定；

3）当在制品进行多径选择时，读写器读取标签中的在制品代码，并根据生

产线上工位FI勺信息，确定下一种工位。

>生产线自动识别实现方案

生产过程控制的规定是根据在制品信息，动态地确定在制品组装路线和组装

方式，使企业管理层可以实时地发目前制品生产和生产线运转状态。系统重要由

流水线、RFID数据采集系统、在制品和工位几种部分构成。

当在制品在流水线上移动时，实时检测到在制品状态信息，抵达工位后由工

人取下进行零配件组装，完毕后再放回流水线，直到完毕所有工序。并且可以根

据控制系统设定日勺组装路线和组装方式，生成途经选择指令和组装提醒。

生产工位自动识别实现示意图如下所示:

控制器

读写器

二九行

天线机构

标笆口V

T.在制品

图9生产工位自动识别实现示意图

生产线自动识别实现方案为：

1）每种工序口勺物料在发放时，配上一张智能卡；

2）每个工人都配有一张工卡；

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，每完毕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互换数据，完毕一种工单后

换下一种工单的物料卡。

RFID数据采集系统重要包括一种带有双天线的RFID读写器，每个在制品

都和一种RFID标签进行绑定。

技术实行方案如下图所示:

工位

RFID标签

工人

RFID标签一在制品在制品

流水线

天天

线线

12

RFID读写器

当绑定有RFID标签日勺在制品以先后次序通过天线1和天线2时,将触发2

次RFID标签读写事件，以读写器代号和工位代号作为关键字日勺RFID标签读写

事件，通过对事件产生日勺有关数据日勺记录与处理，来判断在制品的完毕状况和各

个工位日勺运转状况。

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）生产线上每一种工序使用工位读写器自动完毕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）系统实时记录并计算出每个组、每个工位、每个工序的生产进度状况.，

予以管理者的工人调配提供最佳精确的生产数据，提供工作效率，减少人力资源

挥霍。

2.5系统设备简介

2.5.1RFID电子标签

RF1D电子标签采用高性能H勺智能型芯片，采用半导体编码器进行编码，内

置激光工艺刻录日勺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:

序号项目技术参数

1协议原则符合IS018000-6B/EPCClG2原则

2工作频率902〜928MHz

3工作模式R/W（可读写）

4存储容量64位ID号，216字节顾客存储空间

5读写距离25米

6安装方式金属表面

7工作温度-20℃〜70℃

8产品规格130mmX60mmX25mm

9产品特点吸附力强，安装以便，使用寿命长

2.5.2RFID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受电磁波信号自动读

取天线视场内车辆标签上的数据，并进行车辆标签合法性判断。具有Wiegand26

或Wiegand34、RS485、RS232等丰富日勺数据输出接口。

RFID固定式读写器

RFID读写器遵照IS018000-6B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。该读写器有四个重要特点，一是具有选择读取单

一车辆标签中的部分或所有数据信息的能力；二是在无需开包与排序H勺状况下，

具有选择读取多种车辆标签中的部分或所有数据信息H勺能力；三是根据顾客定义

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。

RFID读写器特性：

•可以读/写符合ISO18000-6B原则的车辆标签

•完善的I串行、网络和韦根接口

•具有选择读取单一车辆标签中的部分或所有数据信息的能力

•具有选择读取多种车辆标签中的部分或所有数据信息的能力

・根据顾客定义准则，具有选出或滤除特定车辆标签於J能力

•支持固件更新

RFID读写器技术参数:

序列项目技术参数

1尺寸316x230x70mm

2工作温度-10C〜+60C

3存储温度-5℃〜+40℃

4湿度范围-20$〜+95%

5工作频段902〜928MHz

6空气接口ISO18000-6B

7数字接口4TTL输入，4TTL输出

8数据速率32Kbps

9最大读标签距离5m（与天线配置有关）

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RS232&10/100MEthernet

13电源100V〜240VAC

2.5.3RFID手持机

在特定口勺生产线上，假如工位不固定，可以使用RFID手持机进行在制品信

息的读取，可以在1.5米内识别在制品的信息。

RFID固定式读写器

特性

•企业必须日勺耐用性：可承受多种环境下的平常使用;

•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；

•多种通讯模块传播方式可选：GPRS/Zigbee/WiFi/433M/蓝牙模块；

•触屏和可选日勺键盘功能：容许采用多种方式输入数据，充足发挥应用程序

功能，满足顾客日勺偏好；

•时尚日勺设计：易于手持，可最大程度日勺减轻顾客的使用疲劳感；

•结实耐用的）构造符合1P64密封原则日勺外壳：结实耐用日勺构造，可使顾客

在极端的）环境下日勺正常使用，保护您日勺投资，明显减少停机时间和减少维

修成本；

•支持原则卡和扩展卡：支持SD卡可扩展功能。

物理参数

序列项目技术参数

1尺寸240mmX90mmX40mm

2重量0.52kg〜0.95kg（与配置有关）

3外壳材料PC+ABS

4LCD3.5寸TFTQVGA,触摸屏

5工作温度TOC〜+50℃

6储存温度-20C〜+70℃

7工作湿度20%〜90%（无凝露）

8工作频段902MHz〜928MHz/920MHz〜925MHz

9符合协议ISO18000-6B/6C

10读取距离1.5m（与标签配置有关）

11写入距离1m（与标签配置有关）

12操作系统WindowsCE5.0

13通讯接口USBHost,USBsieve

14无线通讯接口Wi-Fi、GPRS、蓝牙，可选

15存储卡最大支持2GMicroSD卡

16持续工作时间经典工作场所18小时

17待机时间约20天

18电源Input：100V〜240VAeOutput：5V/3ADC

3系统功能简介

3.1生产过程控制

▼功能页面报表设计打印中心WEB浏览界面设计

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功能阐明如下:

•派工单批次执行状况：掌握批次生产计划日勺执行进程，以和各批次在生产线

上日勺分布状况;

•生产线状态：生产线不一样区域在制品信息；

•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刍产节拍。

3.2工厂计划和作业管理

把少厂功能页面报来设计打印中心WEB浏宛界面设计

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