一种基于物联网的车间生产管理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的车间生产管理方法及系统，该管理方法步骤流程包括：建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；该基于物联网的车间生产管理系统，该管理系统包括终端管理服务器、接收计算机、带有蓝牙或WiFi的手机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、工位控制器、RFID读写器、电子标签、工序显示器。本发明专利技术设置RFID读写器和电子标签MES，将生产车间现场与上层决策系统相连接起来，从而实现车间各种数据信息的集成与共享，避免了企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的“断层”现象，简化了管理过程，提高了管理效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车间生产管理的
，尤其涉及一种基于物联网的车间生产管理方法及系统。
技术介绍
物联网是指通过各种信息传感设备和系统（传感网、红外感应器、激光扫描器、射频识别系统等）、全球定位系统、条码与二维码，按照规定的通信协议，将物品与物品、物品与人、人与人连接起来，再通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种信息网络。 MES（Manufacturing Execution System）是制造执行系统的英文缩写。MES是美国AMR（Advanced Manufacturing Research）公司于90年代初提出的，旨在加强制造资源计划（Manufacturing Resources Planning，MRP П）的执行功能，将MRP П的计划和生产车间作业现场控制，通过制造执行系统联系起来。八十年代，在美国生产与库存管理协会（APICS）大力宣传和组织推动下，MRP П在美国得到了迅速和广泛的应用，同时也暴漏了它的许多缺点。如MRP П不能充分的利用生产车间的大量实时生产事件和数据；此外，它也未能对销售管理和预测需求给予重视。因此，为了满足企业需求，许多企业开始意思到应该在MRP П和底层车间之间构建其他系统。在这样的背景下，MES顺理成章的被提了出来。1990年11月，美国先进制造研究机构（Advanced Manufacturing Research，AMR）提出了位于底层工业控制系统与上层计划管理系统之间的面向车间层管理信息系统，并将其命名为MES。至此，MES的建设被提上了日程，并得到了快速的发展。目前，在国外MES的研究和开发已经取得了一些成果。上世纪80年代，美国等发达国家在航空航天等典型离散企业制造车间率先引进数字化、集成化和网络化。如，波音777就是数字化设计制造的产物。同时，MES的应用软件业也大量出现，并在国外很多行业得到普及。如，Intellution公司研发的面向多行业的FIX for Windows，Honeywell公司针对制药行业的POMSMES等。我国在MES的理论研究方面着手较晚，在实际应用方面更是处于起步阶段。相对于国外，对MES的研究主要还在其思想内涵和体系结构等方面。十五期间我国将MES的发展纳入国家科技规划，MES在我国的迎来了一次发展浪潮。大型企业、科研院所以及国家一些重大攻关项目等都涉及MES研究与发展。如，石油和钢铁业，开发出了类似上海宝信一样的MES系统，并得到成功应用，而且还具有自主知识产权；华中科技大学、浙江大学等高校也积极展开MES的研究工作，相继也推出了自己的MES系统。虽然我国的这些MES系统还不是很成熟，在MES系统的关键技术研究突破较少，而且距离实际应用还有较远距离，但其也有自己的一些特色。比如，在理论研究方面，根据当前我国企业的实际情况加入了并行、敏捷、可重构以及未来化等一系列先进思想；在系统设计方面，同样采用了代理、面向对象、面向组件等技术。从不同的角度看，物联网的类型有很多种，而且不同类型的物联网其结构、硬件及软件组成也有所不同。因此根据物联网的核心要素“感知、传输、智能、控制”，同时为了使搭建的物联网系统层次清晰且容易理解，将物联网系统的搭建依次分为RFID数据采集系统、ZigBee网络组建过程以及感知信息传输至上层管理信息系统三大模块。在物联网体系的最底层，也就是感知层，其主要功能就是信息感知与采集。目前RFID读写器主要采用简单接入网络方式。简单接入是指在感知设施获取信息后直接通过有线或者无线方式将数据直接发送至传输网络，然而对工艺、产品质量等要求越来越高的离散制造车间，原有的RFID读写器单独工作的方案就满足不了企业的需求；此外，制造车间的物品种类繁多，信息采集时可能是多个RFID读写器同时工作，因此为能将采集的数据信息及时的汇总分析，这里采用ZigBee技术与RFID技术结合组建一个射频识别读写器网络的办法来满足企业的要求。除此之外，还需针对离散制造车间的具体情况，对物联网体系结构进行研究，选择最为适合这种典型车间的物联网体系结构，为后续物联网平台的搭建做基础。目前，传统的车间生产管理方法及系统存在由企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的 “断层”现象，管理过程复杂、人工管理水平低、管理效率差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于物联网的车间生产管理方法及系统，旨在解决传统的车间生产管理方法及系统存在由企业数据信息不能在企业完全的共享和交流引起的 “断层”现象，管理过程复杂、人工管理水平低、管理效率差的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种基于物联网的车间生产管理方法，该管理方法步骤流程包括：建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；所述的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据；ERP、MRP II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括：独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器；所述的现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID 读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接；所述的实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息；实时监控，使用读写距离分别为10cm、8cm、5cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第—道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面。操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息。所述的生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况；对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的车间生产管理方法，其特征在于，该管理方法步骤流程包括：建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；所述的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP?II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据；ERP、MRP?II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括：独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器；所述的现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID?读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接；所述的实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息；实时监控，使用读写距离分别为10cm、8cm、5cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第—道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面，操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息；所述的生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况；对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历史数据库中调取，还利用SFC进行现场实时获取，再通过接口实现与MES系统的对接；人员的释放是通过员工的胸卡来获取，员工完成自己当天的任务后必须刷卡，卡机就能够将员工的信息情况通过网络上传至管理系统，系统对当前生产任务中的员工实施追踪；所述的分析产品质量是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析；所述的反馈生产订单是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的车间生产管理方法，其特征在于，该管理方法步骤流程包括：建立与企业生产经营管理系统、现场采集、实时监控、生产任务追踪、分析产品质量、反馈生产订单；
所述的建立与企业生产经营管理系统是指通过与ERP、MRP II连接获取与企业生产经营管理相关的客户的采购要求、生产订单数据；
ERP、MRP II是整合企业现有生产资源、编制生产计划、物资计划管理，建立与企业生产经营管理系统实现方法包括：独立的外挂接口系统；在建立与企业生产经营管理系统中增加数据的导入导出功能模块；通过触发器；
所述的现场采集是指从现场生产过程中采集的各种控制参数、操作和工作指令以及各种零部件生产数据；
在矮泵产品的装配过程中，前制程的输出是后制程的输入之一，某道工序的零部件不够时，可以暂时跳过，先组装后面的几道工序，待到该工序零部件齐全时，再将该零件与后面几道工序组装出的半成品组装在一起；车间生产现场的RFID 读写器可以将这一过程中的生产日期、班次、零件编号和领料重量、产出的半成品编号、余料数量、废料数量、不合格数量信息进行采集；同时工位控制器能够与零部件库相关联，车间当前加工的零件信息通过工位控制器附带的RFID读写器进行扫描读取、操作与工作指令是员工现场手工记录或利用SFC获取，并通过接口与MES系统实现对接；
所述的实时监控是指通过物联网平台底层实时监控获取的生产操作状态、生产过程监控、生产设备运行情况、人员物料使用状况信息；
实时监控，使用读写距离分别为10cm、8cm、5cm的高频RFID电子标签记录员工和物料ID、零部件ID、产品与设备ID基本信息，构建基于RFID的矮泵生产流程，在订单第—道工序开始之前，工作人员将初始化的产品电子标签安装在头子外表面，操作工只需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工姓名、日期、班次上岗状态信息；此外，当携带有物料ID、零部件ID、产品与设备ID电子标签的物体进入车间产线周围的RFID读写器的识别范围后，读写器就能够及时扫描并获取数据信息；
所述的生产任务追踪是指对生产任务进行追踪，包括检查物料情况、显示操作指令以及人员、释放订单的情况；
对生产任务中物料的检查是依据之前在物料中嵌入的电子标签，物料在出库与入库之前，都需经过仓库前的RFID识别区，标签中储存有该种物料的信息就会被RFID读写器获取；操作指令可以是员工现场手工或者从历史数据库中调取，还利用SFC进行现场实时获取，再通过接口实现与MES系统的对接；人员的释放是通过员工的胸卡来获取，员工完成自己当天的任务后必须刷卡，卡机就能够将员工的信息情况通过网络上传至管理系统，系统对当前生产任务中的员工实施追踪；
所述的分析产品质量是指利用MES系统对当前实时数据的记录与分析、并根据历史数据对当前生产产品的质量状态分析；
所述的反馈生产订单是指向企业上层管理系统反馈生产订单情况。
2.一种基于物联网的车间生产管理系统，其特征在于，该管理系统包括终端管理服务器、接收计算机、带有蓝牙或WiFi的手机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、工位控制器、RFID读写器、电子标签、工序显示器；
终端管理服务器用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
接收计算机与终端管理服务器连接，用于对采集到的车间各种数据进行记录、分析与处理；
带有蓝牙或WiFi的手机与终端管理服务器连接，用于方便企业员工登录该管理系统，并对自身任务进行查看与管理；
ZigBee协调器连接ZigBee路由器，Zig...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桦，房亚东，毛晓博，孙波，刘峥，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：