一种用无线射频技术对制造车间级加工物料与生产过程进行实时采集与跟踪的实现方法，通过在生产车间的制造资源（主要包括制造设备、生产员工、标准容器和关键零部件）配置无线射频设备，以及对制造资源间的工作流程设定和动态信息的定义与交互进行规范，并采用Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ技术设计和开发一套与硬件、制造过程、在制品实时信息、生产管理等相关的应用服务，进而使得对制造过程的执行状况进行实时采集与跟踪，有效地解决当前制造车间由于缺乏源自生产过程实时信息而导致的问题，进而为“制造透明”、“数字化精确生产”和“基于生产实时数据的决策与优化”等提供有效的解决方案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用无线射频技术对制造车间层加工物料与生产过程进行实时 跟踪系统。
技术介绍
制造车间执行过程的实时信息采集与动态跟踪技术是解决企业上次管理与底 层控制之间无缝集成以及企业基于车间实时信息进行生产优化与控帝啲关键技术。近年来，尽管以企业资源规划(Enterprise Resource Planning, ERP)、制造资源规划 (Manufacturing Resource Planning, MRP II)等为代表的上层管理系统和以数控加 工单元、分布式数控(DistributedNumerical Control, DNC)等为代表的自动化技术 在制造工业中的推广和应用取得了一定的绩效，但也暴露了相应的问题，主要体现 在-(1) 制造车间难以对制造过程中的实时信息进行获取与上传，使得制造过程 犹如"黑箱作业"，难以满足车间实时调度与生产管理的需求，不利于提高生产线 的运行效率；(2) 尽管制造执行系统(ManufacturingExecution System, MES)用以实现企 业上层管理与底层控制之间信息的双向传递和无缝集成，但针对制造过程运行麵 的实时采集相关的方法和机制这一难题MES也没有成熟的解决方案。因此，针对制造车间的实时制造信息的采集、传输与动态跟踪，国内外学术界 和工业界进行了广泛的研究，并提出以下解决方案(1)开发全新的制造资源(如制造设备、加工中心等)，使之具有信息可采集、 网络化和可访问化等特点，并能通过配置到联接制造单元的工业实时以太网上、且 兼容通讯协议(如TCP/IP， WI-FI无线通讯等)，从而使之具有"可采集和处理该制造资源上正在发生的动态信息"的功能；(2)应用先进新技术对现有制造资源进行"配g/改造"，采用"新硬fK新技 术+现有带隨资源"的模式，通过"配置"现有硬件与软件技术对制造资源进行"改 造"，进而是之具有"可采集和处理该制造资源上正在发生的动态信息"的功能。 第一种方案有利于彻底改变制造系统的现状，加it传统制造系统向先进制造系统的转型。事实上，构造这种设备模型的基础技术正在研发中，如德国Jetta公司的 产品JetControl、 JetNode、 JetWeb等；我国小巨人公司开发的网络化加工中心等。 但是在我国，特别是针对中小型企业，采用此方案不符合我国大多中小型企业的实 际情况，首先开发和生产全新的网络化软硬件必须具备充足的人力、物力、财力以 及技术支撑，企业为此需耗费巨资，其次会造成大量的传统软、硬件资源的闲置。 第二种方案作为一种过渡方案，已经得到一定的研究和应用，如美国加州大学的伯 克利分校集成制造实验室承担的CyberCut项目，其目标是开发能在Internet上快速 进行产品设计和制造的网络化分散制造基础环境和服务。针对传统的制造资源的网 络化集成问题，其采用Agent技术实现了对CNC设备的封装机制和网^靴接口。 在国内，采用"新硬#+新技术+传统制造资源"的研究和实践也正在广泛进行，典 型的有香港大学帝隨系统与工程系提出以无线射频技术对制造资源进行配置以获 取各制造资源的实时信息的系统体系和实现框架；西安交通大学机械学院采用给传统数控设备附加web服务器的方法以aa人工输入模板的方式获得该设备上的实时制造信息；广东工业大学信息工程学l^^用为传统制造设备附加无线读卡器的方 式以获取发生在该制造设备上的实B寸制造信息等。目前第二种方案的研究成果主要 体现在系统构架层面和一些相应的产品原型层面，要大规tim用还具有实际问题， 如广东工业大学信息工程学院的产品存在其目前应用读写器成本高、对读写器的信 息采集是采用嵌入式编程模式(更新困难、可扩展性差)等不足，但是上述研究成 果对本专利技术的实施和应用推广^i共了很好的借鉴。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无线射频技术的加工物料与生产过程实时跟 踪系统。本专利技术对生产过程的信息进行实时采集，进而使得对帝U造过程信息，特别 是制造任务的生产过程和物料进行实时跟踪，有效地解决当前制造车间由于缺乏源 自生产过程实时信息而导致上层管理系统与生产底层信息脱节的问题，进而为"制 造透明"、"数字化精确生产"和"基于生产实时数据的决策与优化"提供有效的解 决方案和支持。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括用于采集物料信息与生产过 程实时信息的无线射频设备配置模±央、基于无线射频技术的实时生产信息采集模 块、基于XML的实时生产信息模版、基于工作流的实时生产信息跟踪模块和基于 多视图的实时生产信息可视化模块；所说的用于采集物料信息与生产过程实时信息的无线射频设备配置模块是实5JW加工物料与妒过禾锁行实时跟踪的基础，该模i央将无线射频硬件设备即琉 射频读写器和无线射频电子^^与制造资源配置实 W生产动劍言息的采集，所说 的制造资源是指与制造活动相关的生产员工、生产所需的物料、承载物料的容器和 生产设备，在生产设备上配置无线射频读写器，在生产员工、生产所需的物料、承 载物料的容器上配置无线射频电子标签；所说的基于无线射频技术的实时生产信息采集模块是在应用无线射频硬件设 备的无线射频读写器和无线射频电子标签对制造资源配置后，利用计算机通讯技 术，无线传输技术对生产过程的动劍言息进行采集，即通过妒线上固定的无线射 频读写器对移动的电子标签的实时信息的采集反映生产过程的实时状叙言息变化， 并将这些信息传送给基于XML的实时生产信息模版；所说的基于XML的实时生产信息模版^t基于无线射频技术的实时生产信息 采對莫賊集到的实时生产信息进行规范化和标准化处理，即采用XML技术对生 产信息进行分类并设计各类制造信息的属性，即在制造设备上标识信息、输入信息、 采集设^t息、基于工序的质量信息、当前工作员工信息、制造任^ft息、物料信息建立基于XML信息模板，实5财制造设备层产生的复杂实时制造信息的描述、 存储和传输，当有实时信息被釆集时，首先产生一个标准的XML信息模版实例， 同时，采集到的电子标签的信息根据该电子标签的标识信息按照XML信息模板的 分类属性动态填充到新产生的XML信息模版实例，该XML实例被其他系统通过 基于Web的技术进行存储和传输；所说的基于工作流的实时生产信息跟踪模i央对生产过程的各个环节和生产流 禾辣用工作流建模，根据该模型建立各个工作节点上的实时信息与基于XML的实 时生产信息模版之间的鹏寸关系，使无线射频设备采集的实时信息通过XML 传输至生产过程的各个流程节点；所说的基于多视图的实时生产信息可视化模块用于实现对生产过程实时i言息 的可视化显示，通31^生产信息的整合、统计采用多视图方式实5W"生产信息的跟 踪，构建基于设备的实时生产信息S跟斜见图，基于产品BOM的基于设备的实时生 产信息跟踪视图和基于工作人员的实时生产信息跟踪视图。由于本专利技术从制造企业底层的制造资源(重点对帝隨设备、标准容器、物料、 在制品、和生产员工)入手，通3W底层参与生产过程的制造资源釆用"无线身寸频 技术"进行配置，把设备在实际生产过程中所产生的动态l^g进行实时采集，进而 基于实际生产过程的工作流程和标准的XML模 采集的信息进行标准化处理并 通过Web Service本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于无线射频技术的加工物料与生产过程实时跟踪系统，其特征在于：包括用于采集物料信息与生产过程实时信息的无线射频设备配置模块、基于无线射频技术的实时生产信息采集模块、基于ＸＭＬ的实时生产信息模版、基于工作流的实时生产信息跟踪模块和基于多视图的实时生产信息可视化模块； 所说的用于采集物料信息与生产过程实时信息的无线射频设备配置模块是实现对加工物料与生产过程进行实时跟踪的基础，该模块将无线射频硬件设备即无线射频读写器和无线射频电子标签与制造资源配置实现对生产动态信息的采集，所说的制造资源是指与制造活动相关的生产员工、生产所需的物料、承载物料的容器和生产设备，在生产设备上配置无线射频读写器，在生产员工、生产所需的物料、承载物料的容器上配置无线射频电子标签； 所说的基于无线射频技术的实时生产信息采集模块是在应用无线射频硬件设备的无线射频读写器和无线射频电子标签对制造资源配置后，利用计算机通讯技术，无线传输技术对生产过程的动态信息进行采集，即通过生产线上固定的无线射频读写器对移动的电子标签的实时信息的采集反映生产过程的实时状态信息变化，并将这些信息传送给基于ＸＭＬ的实时生产信息模版； 所说的基于ＸＭＬ的实时生产信息模版是对基于无线射频技术的实时生产信息采集模块采集到的实时生产信息进行规范化和标准化处理，即采用ＸＭＬ技术对生产信息进行分类并设计各类制造信息的属性，即在制造设备上标识信息、输入信息、采集设备信息、基于工序的质量信息、当前工作员工信息、制造任务信息、物料信息建立基于ＸＭＬ信息模板，实现对制造设备层产生的复杂实时制造信息的描述、存储和传输，当有实时信息被采集时，首先产生一个标准的ＸＭＬ信息模版实例，同时，采集到的电子标签的信息根据该电子标签的标识信息按照ＸＭＬ信息模板的分类属性动态填充到新产生的ＸＭＬ信息模版实例，该ＸＭＬ实例被其他系统通过基于Ｗｅｂ的技术进行存储和传输； 所说的基于工作流的实时生产信息跟踪模块对生产过程的各个环节和生产流程采用工作流建模，根据该模型建立各个工作节点上的实时信息与基于ＸＭＬ的实时生产信息模版之间的映射关系，使无线射频设备采集的实时信息通过ＸＭＬ模版传输至生产过程的各个流程节点； 所说的基于多视图的实时生产信息可视化模块用于实现对生产过程实时信息的可视化显示，通过对生产信息的整合、统计采用多视图方式实现对生产信息的跟踪，构建基于设备的实时生产信息跟踪视图，基于产品ＢＯＭ的基于设备的实时...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张映锋，黄国全，江平宇，周光辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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