RFID與ERP、MES等系統的集成模型

尹作重，李江華，杜 峻，王 凱，范 維YIN Zuo-zhong， LI Jiang-hua， DU Jun， WANG Kai， FAN Wei（.北京機械工業自動化研究所，北京 000；.中國水利水電科學研究院，北京 00038）

RFID與ERP、MES等系統的集成模型

尹作重1，李江華2，杜 峻1，王 凱1，范 維1
YIN Zuo-zhong1， LI Jiang-hua2， DU Jun1， WANG Kai1， FAN Wei1
（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.中國水利水電科學研究院，北京 100038）

主要對基于RFID的自動識別技術與ERP、MES等系統的總體集成、硬件集成、中間件集成、應用集成的模型進行了研究，并基于上述集成模型給出了RFID中間件應用集成平臺架構參考模型，為基于RFID的自動識別技術的制造業信息化系統集成方案設計與實施提供參考。

RFID；集成模型

0　引言

射頻識別RFID（radio frequency identification）技術是在頻譜的射頻部分，利用電磁耦合或感應耦合，通過各種調制和編碼方案，與射頻標簽交互通信唯一讀取標簽身份的技術［1］，廣泛應用在庫存控制、物料搬運、配送系統、支付系統等領域［2］。本文主要對基于RFID的自動識別技術與ERP、MES等系統的集成模型進行了研究，主要包括RFID與ERP、MES等系統集成總體模型、硬件部分集成模型、中間件部分集成、應用部分集成模型，并基于上述集成模型給出了RFID中間件應用集成平臺架構參考模型，為基于RFID的自動識別技術的制造業信息化系統集成方案設計與實施提供參考。

1　RFID與ERP、MES等系統的集成模型

1）總體集成模型

圖1　總體集成模型

基于RFID的自動識別技術與ERP、MES等技術的總體集成模型可分為三個部分，包括物理層、中間件層、應用層。物理層是整個RFID系統物理環境構造，由標簽、天線、讀寫器、傳感器等硬件設備組成。中間件層是位于硬件平臺與應用系統之間的通用服務組件，這些服務組件具有標準的程序接口和協議，主要包括邊緣服務器、高級事件處理器、應用接口和安全管理模塊。應用層包括各類制造企業的應用系統（如ERP、MES、CRM、WMS等），通過數據接口實現集成。

圖1描述了RFID硬件、中間件和應用系統之間的集成關系，依據給定的編碼和管理規則，通過對從閱讀器傳來的與標簽相關的數據進行過濾、匯總、計算、分組，實現自動識別標簽信息到各種應用系統的傳遞和集成。

2）硬件部分的集成模型

RFID系統硬件部分由標簽、天線、讀寫器等設備組成。標簽通常被附著在某些明確的實物物體上，放置在給定的物理環境中。標簽可以被單獨放置并運作，報告實物的存在和位置，連同報告傳感器在指定位置下的各種不同物理環境。圖2提供了RFID硬件部分的集成模型。

空中接口通信協議滿足了標簽在一個或一系列頻率下的應用需求。標簽和讀寫器使用規則編碼信號映射到一個未處理的數據流并傳遞到中間件，從而做進一步數據處理。標簽可以同時滿足各種形式和大容量的數據存儲需求。

RFID識別設備按頻率分為：低頻（30kHz～300kHz閱讀距離一般小于1米）；高頻（3MHz～30MHz）；超高頻（433.92MHz，862（902）～928MHz，2.45GHz，5.8GHz，典型情況為4～7m，最大可達10m以上）三類。

RFID系統的硬件層對應的是ISO18000系列標準定義的RFID標簽和空中接口通信協議等內容和ISO15962標準定義的讀寫器和數據協議等內容。

3）中間件部分的集成模型

RFID中間件是位于硬件平臺與應用系統之間的通用服務組件，這些服務組件具有標準的程序接口和協議。圖3提供了RFID中間件集成模型，描述了設備接口、設備管理、事件管理、數據接口與應用程序層之間的關系。

RFID中間件是對RFID硬件層傳來的與標簽相關的數據進行收集、存儲、格式化處理，然后經過事件管理器過濾、聚合，從而減少閱讀器傳往應用系統的大量冗雜的原始數據，最后解析的數據可以傳遞到不同的應用系統。

RFID中間件層對應的是ISO15962標準定義的讀寫器和數據協議以及ISO15961定義的數據接口與用戶應用程序。

4）應用部分的集成模型

應用層由各種企業應用系統及數據庫和網絡應用服務組成。圖4提供了RFID應用層集成模型，并詳細的說明了數據庫不僅用來存儲一系列RFID實體數據庫的數據和信息，而且存儲各種標記資產對象映射注冊、配置管理事件操作、業務規則邏輯等信息。

2　RFID中間件應用集成平臺架構設計

圖2　RFID系統集成硬件模型

自動識別技術與ERP、MES等系統之間的集成可以基于RFID中間件技術實現。面向服務架構（SOA）是一種典型的RFID中間件技術。基于SOA的RFID中間件應用集成平臺架構如圖5所示。RFID中間件應用集成平臺包括服務總線、工作流引擎、RFID應用集成構件庫、RFID應用集成工具箱四個部分。

圖3　RFID系統集成中間件模型

圖4　RFID系統集成應用系統模型

1）服務總線

服務總線是整個平臺的基礎，它所包含的構件模型與服務模型是平臺中所有構件都須要遵守的標準，也是構件復用的保證。

2）工作流引擎

工作流引擎采用業務流程構件化方法，對面向不同業務流程進行分析與分類，提取共同的可復用的業務流程，基于業務構件，提高業務的復用度，減少重復開發的工作量。

圖5　RFID中間件應用集成平臺整體架構

3）RFID應用集成構件庫

RFID應用集成構件庫包括：基礎設施構件組、RFID中間件構件組、RFID應用集成構件組。

基礎設施構件組：該構件組負責對構件模型和服務模型、第三方構件的管理提供支持。

RFID中間件構件組：遵循EPC Global標準的RFID構件組。

RFID應用集成構件組：支撐RFID中間件應用集成的構件組。

4）RFID應用集成工具箱

RFID應用集成工具箱包含有基礎管理工具和支持應用集成的運行時工具。基礎管理工具實現構件開發、構件庫管理、構件檢索與選取、構件產品與部署功能。支撐應用集成的運行時功能包含了構件產品流程編輯功能、構件運行時監控功能、構件動態測試功能。

3　結論

本文主要對基于RFID的自動識別技術與ERP、MES等系統的總體集成、硬件集成、中間件集成、應用集成的模型進行了研究，并基于上述集成模型給出了RFID中間件應用集成平臺架構參考模型，為基于RFID的自動識別技術的制造業信息化系統集成方案設計與實施提供參考。

［1］ 陶玉芬.RFID中間件研究進展［J］.電腦應用技術，2007，01（001）：5-8.

［2］ 孟宇，鄭春萍.RFID技術與物流系統的集成［J］.物流科技，2007，11（014）：38-40.

Integration model between radio frequency identification and ERP、MEs system

TP29

A

1009-0134（2016）08-0115-04

2016-06-20

國家支撐計劃項（2014BAF07B03）

尹作重（1976 -），男，山東聊城人，碩士，研究方向為制造業信息化。