[发明专利]利用RFID对在制品物流进行实时跟踪的图式建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）对在制品物流进行实时制造数据采集和跟踪的图式建模新方法。

背景技术

当前快速而激烈的市场竞争环境使得制造企业必须具备快速响应市场变化的能力。面对这种挑战，许多上层管理系统如ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源规划）、MES（Manufacturing Execution System，制造执行系统）、MRP（Manufacturing Resource Planning，制造资源规划）等在制造领域中广泛的被推广和应用，旨在提高企业的生产柔性和生产效率，并取的了很大的成功。然而尽管这些上层系统发展的十分迅速，但是由于制造过程中的实时数据无法被及时获取，使得上层系统不能达到理想的管理状态。另一方面，所采集的信息不能实时准确的反应生产过程的当前状态以及状态的动态变化，从而导致决策系统的决策错误。制造车间在生产过程中的海量实时信息难以获取和上传，已经成为严重制约制造车间生产能力的首要瓶颈，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，不利于提高制造企业生产效率。

近年来，RFID技术的产生和大量的工业应用为解决这一难题提供了契机，同时也引起了国内外学术界和工业界的广泛关注。目前针对RFID在制造车间中的应用和研究主要集中在以下四个方面：

1）针对车间中的一些难点问题，如制造物流、工件质量管理、可视化看板、自动化装配等，提出各种有针对性的基于RFID的流程模型。虽然这些模型在一定程度上能够解决各自的问题，但是不具有通用性。大量重复性的基于RFID的建模工作耗时较长且效率低下。

2）目前还有很多学者将研究的侧重点聚焦在如何将RFID部署到制造车间这一技术难题上。RFID信号“探测空间”的全覆盖算法是当前研究的主流。然而，在RFID信号覆盖整个制造车间的情况下，成本消耗高，并且在大多数制造车间运用这种方法实现对于工件的完全跟踪也没有必要。

3）另外，利用RFID技术实现对于车间内带有电子标签的物体的精确定位也是当前研究的热点。主要包括时间间隔算法（Time-of-Arrival,TOA）和信号强度算法（Received-Signal-Strength,RSS）。然而，这种方法在制造车间中也不太实用，因为很多位置传感器也能实现对于物体位置的精确定位，并且成本较低。

4）利用手持设备实现对制造和物流数据的采集也是目前RFID研究的一个重要方面，如香港大学Auto-ID中心针对金泽物流设计的基于手持RFID的物流管理平台等。这种方式相对于传统的条码技术有很大的进步，然而遗憾的是不能够实现完全的自动化的数据获取，需要大量的人工辅助性扫描工作。

可以看出，上面综述RFID的几个研究热点几乎都存在一定的缺陷：对于研究热点1），一种通用的建模方法是当前RFID技术大规模普及应用的迫切需求。而导致后面三种问题出现的原因是对无线射频识别技术的本质没有清楚的认识。

发明内容

本发明提供一种利用RFID对在制品物流进行实时跟踪的图式建模方法，进而建立一种RFID的图式建模规范。同时，该建模方法还可被推广到其它RFID技术可被应用的领域。该方法能根据上层系统的需求，自动完成对制造过程中在制品物流过程中的实时数据的采集和分析，有效地解决当前制造车间由于缺乏源自生产过程的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，从而为实现生产过程的透明化、可视化、自动化，以及实时的生产决策提供数据支撑。同时，本发明还提供了一种通用的RFID技术的图式建模方法规范，能大大减少对不同RFID应用对象进行建模的重复工作，缩短RFID设备在使用之前的配置和建模时间，从而提高生产和管理效率。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案，主要包括以下四个步骤：

1）通过对工序流进行分析，对组成工序流的各个工序进行粒度分解和演化得到工序流的图式模型，按照上层管理系统（如ERP系统，MES系统等）的要求对工序粒度进行选取后，通过建立RFID配置解空间与工序之间的映射函数，将RFID设备配置到该工序上，生成一条已经配置了RFID设备的工序流；通过这种方式，从硬件层面上来保证在制品物流过程数据能够被实时获取；