基于RFID技術的生產輔料質量信息管控系統設計

【摘要】由于缺少掌握輔料實時庫存信息的有效方法，無法保障生產的計劃性、平穩性，為提高輔料使用的準確性，強化輔料庫存管理，利用物聯網RFID射頻技術，實現生產輔料從采購、入庫、出庫、配盤、發送、上機使用的全流程管理，進一步深入推進精益化生產制造。

【關鍵詞】超高頻RFID；信息管控；差錯校驗；質量評判

為了提高生產制造水平，推進精細化管控模式的實踐，徹底解決卷煙生產過程中輔料錯發、錯配和消耗數據不精準現象，為卷煙生產過程中降低消耗和監控輔料質量提供科學的數據支撐，有效解決生產過程中出現的輔料誤用問題，提高輔料質量管理水平。

1.生產輔料質量信息管控系統設計思路

利用物聯網RFID射頻技術，將滾筒類輔料中的盤紙、水松紙的采購、質檢、倉儲、使用的各環節、機臺的消耗、設備運行、維修和故障信息相關聯，在現有卷包數采系統中增加輔料質量管控模塊，通過此模塊，實現輔料質量的全流程管控。

具體措施為：首先，由盤紙、水松紙輔料生產商在最小單位輔料外圈上粘貼RFID電子標簽，同時在生產過程中對輔料RFID電子標簽信息進行采集和數據關聯，存儲到數據庫中。

其次，在輔料入廠時，通過輔料質量管控模塊，實現輔料入庫管理功能；利用輔料質量管控模塊將入廠輔料RFID電子標簽信息和輔料生產商提供的信息進行比對，實現輔料入廠校驗管理功能。

再次，在輔料配盤環節，由輔料質量管控模塊將含有RFID電子標簽的托盤與實際配備的含RFID電子標簽的輔料進行關聯，同時將RFID電子標簽的托盤與生產要求的配盤單據信息進行比對，實現輔料配盤環節防差錯校驗、輔料出庫管理等功能。

最后，在輔料發送至機臺、輔料上機使用兩個環節，由輔料質量管控模塊分別將托盤RFID電子標簽信息、輔料RFID電子標簽信息與機臺工單要求的輔料信息進行比對，實現輔料使用環節防差錯校驗、輔料消耗管理等功能，同時將輔料上機使用信息與卷包數采系統采集的設備運行、故障和維修等信息進行關聯，為建立輔料質量評判體系提供數據支撐。

2.系統總體設計

如圖1所示，系統總體架構設計采用目前主流的三層體系：表示層、業務邏輯層、數據層，綜合考慮了集成性、開放性、重構性、靈活性等問題。使用面向服務架構（SOA），系統容易與企業其他應用系統全面集成，避免了大量的接口開發工作；引入工作流引擎，實現了流程的建模管理，有利于業務流程的優化和擴展；加入規則庫機制和基于業務及功能組件重用機制，提高應用性。

2.1 數據層

數據層包含RFID采集與數據存儲部分。

RFID采集部分：通過射頻RFID技術，實現輔料入庫、配盤、中轉庫、上機使用全過程的輔料信息采集，為系統提供數據支撐。

數據存儲部分：主要包括系統軟件當前運行的所有數據，輔料廠家提供的RFID電子標簽歷史數據，運行中實時采集的RFID電子標簽數據三部分組成，這些數據保證了系統軟件主要功能的運行，是企業的生產的輔料數據中心，同時給系統的統計分析提供數據使用。

2.2 業務邏輯層

業務邏輯層包含應用服務與接口服務部分。

應用服務部分：實現輔料從入庫、輔料配盤、輔料中轉庫、輔料上機使用各個環節的RFID信息掃描、差錯校驗以及主要的業務處理；實現實時采集數據處理與存儲。

接口服務部分：采用業務中間件技術，實現與中煙公司、輔料供應商等系統的信息交互。采用基于WEB SERVICE的通用接口技術，其中具有跨平臺能力，穿透防火墻等技術優勢，以XML語言為基礎，屏避了各個系統實現技術差異帶來的技術屏障。

2.3 表示層

表示層包含WEB服務與業務表現部分。

WEB服務部分：主要是負責與系統用戶進行交互，將系統的功能展現給用戶。不涉及主要的業務處理，用戶界面中的業務處理交由應用服務器進行處理，WEB服務器層的存在降低了應用服務器的壓力，提高系統業務數據處理的能力。同時WEB服務器層可以承擔性能的平衡負載和錯誤轉換的能力，提高了系統的可靠性。

業務表現部分：用戶訪問系統不受地域和平臺的限制，無須安裝特殊的客戶端應用軟件，只要網絡訪問許可，具有系統授權權限，無論身處何處，用戶都可以通過網絡訪問系統提供的應用功能，完成日常工作管理。

3.RFID系統設計

3.1 根據項目使用需求，我們選用超高頻的RFID產品，主要原因是超高頻RFID才能滿足現場的讀寫距離，同時滿足短時間讀取大量RFID電子標簽的需求。

3.2 根據使用需求，選擇質量輕、厚度薄、超高頻、被動式的紙質RFID電子標簽，作為RFID系統的數據載體。

3.3 根據工作頻率的選擇與現場讀寫需求，選擇超高頻固定式、手持式讀寫器安裝與配置在需要讀取電子標簽的地方，采集RFID電子標簽的數據，并通過控制系統上傳到數據庫。

4.軟件功能設計

4.1 基礎數據管理

系統運行所需要的輔料、設備信息、計量單位、廠家提供的電子標簽等信息，主要基礎數據通過數據庫共享等技術和卷接包數據采集與管理系統共享基礎數據。

4.2 中轉庫存管理

系統依據配盤入庫數量和機臺請求發放數量，實現中轉庫庫存管理，為管理人員提供實時動態的庫存變化信息。

4.3 機臺輔料差錯校驗

當輔料上機的時候，現場識別裝置自動對進入識別區域的輔料進行電子標簽掃描，將該電子標簽信息和下載的托盤對應的電子標簽信息進行比對，若匹配成功則允許輔料上機使用，否則說明輔料有異常情況，及時彈出信息，提醒操作工，不允許輔料上機使用。

4.4 輔料質量評判體系

卷包數采系統在輔料質量管控模塊提供的輔料質量抽檢信息、輔料規格、輔料上機時間等信息的基礎上，將這些信息和數采系統采集的機臺實際生產數據相結合，將向管理人員提供縱向和橫向的數據分析，通過這些分析，建立輔料質量評判系統，為提供輔料質量服務。

5.總結

綜合利用物聯網RFID射頻技術、計算機通信技術、工業以太網技術、PLC控制技術等，實現輔料從入廠、配盤、發放、上機使用的全面質量管控，徹底解決輔料錯誤上機的問題，建立科學的輔料質量評判體系，切實提高輔料的質量，為生產決策和管理服務。

參考文獻

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