基于MES的監獄智慧車間產品追蹤系統研究

摘 要：打造基于MES的監獄智慧車間產品追蹤系統，并且運用RFID射頻技術進行輔助，實現監獄車間生產過程數據的實時性與透明性，契合司法部建設智慧監獄的號召和目前監獄生產的要求，有利于促進監獄生產車間智慧變革，滿足監獄的生產與改造雙需求。同時，監獄人民警察能夠及時掌握設備使用情況以及罪犯的生產進度和勞動改造動態，大大改善勞動生產車間的管理，完善勞動改造產品的評估，促進服刑人員改造質量的提高。

關鍵詞：智慧監獄；MES；RFID；產品追蹤；車間管理

中圖分類號：D926.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0022-04

Abstract： This paper proposes to create a MES-based prison smart workshop product tracking system， and use RFID radio frequency technology to assist to achieve real-time and transparency of prison workshop production process data， which meets the Ministry of Justice's call to build a smart prison and the current requirements of prison production， helps to promote the smart reform of prison production workshop， and meets the dual needs of prison production and transformation. At the same time， the prison people's police can timely keep abreast of the use of equipment， the production progress of criminals and the dynamics of labor reform， greatly improve the management of the labor workshop， improve the evaluation of labor reform products， and promote the improvement of the quality of the reform of prisoners.

Keywords： smart prison; MES; RFID; product tracking; workshop management

國家刑罰執行機關，即監獄，承擔著對罪犯進行懲罰和矯正的功能，監獄內的勞動生產活動是對罪犯改造力度和改造作用最大的活動。本課題的研究，是在司法部進行“智慧監獄”與“數字法治、智慧司法”信息化體系建設的背景下，將MES（Manufacturing Execution System）技術和RFID（Radio Frequency Identification）射頻技術應用到監獄生產現場，大大提高勞動改造領域的信息化程度和監獄生產車間的科學性與規范性，促進服刑人員改造質量的提高，為打造監獄智慧生產車間奠定基礎。

1 系統設計目標

我國監獄勞動生產車間多年來采用的傳統生產過程存在智能化程度低的特點，即生產物品信息無法及時更新與追蹤、監獄人民警察無法對生產過程進行實時監控與管理、產品質量溯源難等。基于MES的產品追蹤系統充分運用RFID的技術優勢，旨在實現生產過程各環節數據與產品的實時綁定、實時追蹤，以掌握服刑人員勞動生產改造情況，保障獄內生產的有序高效運行[1]。

2 系統關鍵技術

2.1 MES系統

MES，也就是制造執行系統，它是處于企業上層生產計劃管理系統（MRPII/ERP）與底層的工業控制之間的，針對車間級別的實時管理信息系統。MES強調計劃的執行，建立了項目管理和底層控制的聯系，彌補了二者之間的差距[2]。MES系統的功能構成被科學地劃分成 11個模塊，分別是資源管理、工序管理、單元管理、生產跟蹤、性能分析、文檔管理、人力資源管理、設備維護管理、過程管理、質量管理和數據采集，并且指出如果有一個或幾個功能模塊，也可以歸入MES系列的功能產品。

在監獄生產車間運用MES系統，可幫助監獄企業制定合理有效的生產計劃并根據實際生產情況調整生產計劃，實現獄警對每位服刑人員的生產過程動態進行準確有效的監督控制，使服刑人員在監獄生產車間中勞動改造過程透明化。

2.2 RFID射頻技術

RFID是一種非接觸式的自動識別技術，其通過射頻信號自動識別目標對象并獲取實時數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID具有讀取速度快、抗污染、標簽可重復利用、數據記憶容量大和多標簽可同時讀取等優點。典型的射頻識別系統通常包括RFID電子標簽（Tag）、RFID讀寫器（識讀器、閱讀器）、天線和計算機系統等。在RFID系統的應用中，標簽附著在待識別物體上，一旦被識別對象進入可識讀范圍，讀寫器就會以自動非接觸的方式將約定的信息從標簽中讀取出來，實現對物品的自動識別或對物品識別信息的自動采集[3]。

MES系統與RFID射頻技術的結合，使數據信息實時更新采集、產品追蹤、生產過程追溯及設備和人員的隨時監控成為可能，大大降低監獄民警的工作壓力，提升監獄生產治理能力現代化。

3 系統體系結構

3.1 產品追蹤管理流程

產品追蹤管理流程圖如圖1所示。根據監獄車間的生產過程，對生產過程進行規劃與設計，將生產劃分為生產物料、生產加工、成品入庫3個階段。通常情況下，部分基礎信息是由ERP上層系統提供，通過MES傳達。在生產過程中，根據領料單、開料單和特定的生產狀況，利用RFID電子標簽對3個階段的基礎信息進行集成和采集，將工序作為一個追蹤節點，實時地獲取質量信息和產品狀態信息，并將所收集到的全部數據存入MES數據庫，再由產品追蹤管理系統對數據進行處理整合，提取車間生產信息并實時更新展示。跟蹤管理系統有效實現了產品狀態信息跟蹤、質量信息跟蹤以及生產信息實時展示，能夠協助監獄車間進行智慧化發展[4]。

3.2 RFID數據信息采集過程

RFID數據信息采集過程的實現主要為服刑人員在生產車間內通過RFID刷卡信息的無線傳輸反饋實現對工單、物料、產品等信息的實時信息采集，并通過刷每位服刑人員獨有的生產卡，實現對自身的信息采集。具體流程圖如圖2所示[5]。

4 系統功能及特點

4.1 系統功能

本系統主要功能由以下3部分組成。

1）生產產品追蹤。其生產過程數據均被保存在RFID電子標簽中，通過隨時監控工件的位置和狀況，來獲取每個產品的歷史記錄，此記錄向上可追溯到材料部分，向后可追蹤至最5DeCLq7q8FAgHWN/ktxDew==終成品。

主要包含產品狀態追蹤、生產信息展示和質量信息追蹤。其信息數據均被保存在RFID電子標簽中，具有可追溯性。

2）生產過程管理。通過將RFID電子標簽采集的數據展示在LED看板上，可以實現生產過程的閉環可視化控制，指導監獄生產車間工作流程，提高加工效率和質量。

3）生產人員監控。按照系統提供的實時更新的服刑人員狀態信息數據（包括姓名、性別、監區、編號、工時的參與率等）使監獄生產制造過程和生產流程數據透明化，監獄民警能夠及時掌握設備使用情況和罪犯的生產進度和動態。

4.2 系統特點

1）透明化程度高。生產過程的實時數據均被保存在RFID電子標簽中并展示在LED看板上，監獄民警能夠及時掌握設備使用情況和罪犯的生產進度和動態。

2）適應性強。MES系統所具備的多種功能與RFID電子標簽環境適應能力強、可重復利用等特點，決定了該系統可普遍適應監獄實際生產的需要。

3）安全性高。RFID射頻技術取代手工記錄方式，節省人力且減少人員聚集帶來的安全隱患；監獄民警遠程監控生產改造實時數據，使生產過程更加科學的同時，也在一定程度上保護了監獄民警的人身安全，減小了其工作壓力。

4）生產勞動現場友好。系統實時展示功能使監獄民警可以及時發現問題，并在生產現場采取相應措施，將問題遏制在萌芽狀態或及時解決，使勞動現場始終處于可控的狀態。

5 系統重要性與現實意義

5.1 系統重要性

本系統在監獄智慧車間的投入使用與罪犯勞動改造本身是密切聯系、相互促進的。

5.1.1 實現實踐經驗與改造理論辯證統一

1）系統實際運用檢驗并發展了勞動改造理論。罪犯勞動改造的基本理念與觀點為本系統在監獄智慧車間的投入使用提供了理論依據。實踐是檢驗真理的唯一標準，在系統投入使用的實踐中，得以檢驗基本理論的科學性。若檢驗成功，就證明所運用的勞動改造理論符合監獄實際生產實際，即系統符合實際、具有科學性；若檢驗失敗，在系統投入使用的過程中出現了錯誤與偏差，則說明其運用的某些理論不符合實際，需要加以更新修正。在這個意義上，系統的實際運用是推進勞動改造理論豐富發展的根本動力。

2）勞動改造理論引導系統的糾錯與更新。在生產過程中，除了對實踐進行系統總結外，更重要的是批判性的反思和修訂規范，對實踐活動、實踐經驗和實際結果進行理想化的映射，即運用勞動改造理論的時代性、體系性全面地關照系統的實際運用，并引導我們根據實際生產情況對系統進行更新。

5.1.2 本系統的實際運用促進了勞動生產改造現場智能化

本系統可實現對生產現場的精細化管理，包括跟著實時監控生產狀況、及時反饋生產實績，同時實時收集質量數據、檢測質量狀況，使監獄生產制造過程和生產流程數據透明化，即可監督罪犯的生產改造過程。罪犯在生產中的生產狀態、生產效率和生產質量，監獄民警都可以實時掌握，大大降低了罪犯在勞動生產中的懈怠生產、粗略生產、代替生產等現象，促進了勞動生產改造現場智能化。

5.1.3 本系統的實際運用在一定程度上保障了監獄服刑人員在勞動改造中的權利

1）受教育權。本系統為罪犯提供了良好的生產環境，MES系統接收ERP系統導入的生產數據形成生產任務，使自動調度、自動派工成為可能；提前儲存在RFID電子標簽中的生產任務與生產步驟促使罪犯在一遍遍的勞動生產中習得勞動技能，在潛移默化中掌握了勞動生產的理論。除此之外，罪犯勞動生產過程的數據透明性與可追溯性也為監獄人民警察的教育改造罪犯，實行因人施教、分類教育提供了依據。

2）勞動報酬權。監獄服刑人員在勞動改造過程中的生產數據，包括生產數量、生產時間、生產合格率等都被儲存在RFID電子標簽中最終整合到MES數據庫，使服刑人員勞動報酬的發放有據可依。

3）勞動安全權。RFID射頻技術取代手工記錄方式，節省人力且減少服刑人員聚集帶來的安全隱患；實時生產數據反映在LED看板上，監獄民警可實時監測生產異常情況，并及時干預；系統工序流程和生產強度符合安全生產的要求，且數據庫的不斷豐富更新使監獄車間新一輪的生產發揚前一次生產的優點、規避生產中可能存在的風險，大大增加了生產的安全性。

5.2 系統現實意義

5.2.1 為監獄生產車間提供智慧變革方案，建設智慧監獄

2019年1月，司法部召開“智慧監獄”建設工作推進會，會議強調，智慧監獄是“數字法治、智慧司法”信息化體系建設中不可或缺的重要組成部分[6]。本系統是在積極響應司法部建設“智慧監獄”的背景下應運而生的，目前監獄的生產車間大多只在生產技術上有所提高，例如運用智能設備進行流水線工作、在以往純人力的基礎上增加機器智能生產等，但少有一套智慧車間制造系統既可以滿足監獄對罪犯生產的產品進行追蹤、質量檢測，又可以實時地得到生產數據、使罪犯的勞動狀態數據化、可視化、透明化。通過搭建有監獄特色的智慧車間產品追蹤系統，為不斷完善、豐富、創新“智慧監獄”的建設打下基礎。

5.2.2 促進監獄企業勞動生產能力現代化

第一，實現了對罪犯生產信息的自動采集與處理，解決了車間信息傳遞斷層的問題。

第二，實現了車間生產狀態的實時可視化監控，加快了監獄企業對市場變化的反應力。

第三，工時產量報表的自動生成、產品質量的可追溯性提高了監獄企業的生產效率，節約、降低了生產成本。

綜上，本系統不僅為監獄企業車間提供了基礎的信息支撐和生產系統管理功能，而且實現了車間的智能化生產與監控，進一步提升了整個監獄企業的信息化智能化水平。

5.2.3 提高罪犯的勞動效率， 促進改造質量的提高

監獄作為刑罰執行機關，其堅持“懲罰與改造相結合，以改造人為宗旨”的工作方針，不斷創新改造方式方法，提升改造質量，旨在努力把罪犯改造成不再犯罪的守法公民，不斷滿足人民群眾對幸福感、安全感的更高需要。

第一，促進罪犯獲得技能。本系統可以根據服刑人員的性格特點“對癥下藥”，凸顯“因材施教”原則，有目的、有計劃地培養其勞動技能。監獄民警可以結合罪犯教育日，制作并分發各崗位工作說明書、開展崗位培訓，并鼓勵各崗位服刑人員在擁有一定工作經驗的基礎上，對崗位說明書進行豐富補充，允許不適應的服刑人員在符合規定的情況下互相換崗。

第二，改造罪犯不良思想。本系統將一套完整的生產流程分為多個工序安排給罪犯，并將生產數據結果，包括每條生產流水線的產品合格率、生產效率、出錯工序及其加工人員等展示在LED顯示屏上，這意味著最終生產出的物品是由多名罪犯共同加工而成的，他們的各種生產數據都會被展示出來并作為發放獎勵與報酬的依據。這在一定程度上使罪犯在勞動中增強勞動觀念，端正勞動態度，在勞動中培養集體意識、協作意識、社會的責任感和義務感，又通過勞動創造物質財富，以實際行動對社會表示補償和贖罪，從思想到行為實現高水準的重新社會化[7]。

第三，促進罪犯再社會化。本系統不僅可以幫助提高罪犯的勞動技能訓練，而且還注重罪犯勞動態度、勞動習慣和勞動價值觀的養成。旨在通過技能和思想兩方面的改造，使罪犯掌握生存技能，為他們在出獄后成為合格的、有獨立生活能力的社會人且不致有再犯罪的危險提供了最大程度的支持，這也是對監獄改造效果的一種檢驗。

5.2.4 兼顧生產和改造雙需求，解放警力，提升效能

對于一線監獄人民警察而言，其不僅要負責罪犯的日常生活管理、促進他們思想的轉變，從而實現監獄的改造功能；同時，還要負責組織和管理生產勞動，使罪犯能夠有效實現生產目標，實現監獄的生產功能。在這一理念的指導下，監獄人民警察的工作十分復雜繁重，導致改造與生產雙需求難以兼顧。本系統可以在保證服刑人員的改造質量的基礎上，兼顧監獄的生產需求。在透明化生產、實時信息收集的背景下，減輕監獄人民警察的工作壓力，做到解放警力。

6 結束語

本項目打造基于MES的監獄智慧車間產品追蹤系統，并且運用RFID射頻技術輔助，使監獄民警能夠及時掌握設備使用情況和罪犯實時勞動生產進度，促進服刑人員改造質量的提高。同時實現了監獄車間生產過程數據的實時性與透明性，契合了司法部建設智慧監獄的號召和目前監獄生產的要求，滿足監獄的生產與改造雙需求，對監獄生產車間智慧變革具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 劉衛寧，黃文雷，孫棣華，等.基于射頻識別的離散制造業制造執行系統設計與實現[J].計算機集成制造系統，2007（10）：1886-1890.

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[3] 耿靜華，龍偉，王孝平.基于RFID的在制品實時跟蹤控制管理系統[J].中國制造業信息化，2008（15）：10-13.

[4] 潘麗娟，吳智慧，唐遠明.定制家具企業生產的MES信息跟蹤系統研究[J].家具，2019，40（3）：119-125.

[5] 秦沛.基于RFID和ZigBee技術的MES數據采集研究[D].武漢：武漢科技大學，2011.

[6] 李惠忠.關于深化智慧監獄建設的思考[J].中國司法，2021（6）：37-40.

[7] 任遠見.新時期加強罪犯勞動教育的思考和建議[J].犯罪與改造研究，2020（10）：65-70.

基金項目：2023年中央司法警官學院國家級大學生創新創業訓練計劃項目（202311903017）

*通信作者：杜婉音（1981-），女，碩士，副教授。研究方向為管理學理論。