孙棣华 教授

    重庆大学自动化学院教授，博士生导师。主要研究方向为智能交通、计算机控制、制造自动化领域 。
    担任中国人工智能学会智能交通专业委员会委员、中国自动化学会系统工程专业委员会委员、重庆市人工智能学会理事。重庆大学跨世纪青年骨干教师。2003年至2004年为加拿大Waterloo大学国家留学基金高级访问学者。
    作为课题负责人或主要研究者完成国家级及省部级重大科研课题等20多项。发表论文40多篇及多本专著。

    各位嘉宾，各位朋友，大家下午好！很高兴有机会和大家探讨交流关于MES的相关的技术和运用，我今天跟大家演讲的题目是基于RFID的制造执行系统及应用案例。主要是介绍我们在国家863计划里承担的两个国家级项目，以及相关的工作体会和总结。首先讲下RFID应用的背景与需求，以及其应用的情况，其次重点介绍基于RFID的制造执行系统，最后探讨一下我们运用的案例。

一、RFID应用背景与需求

    1、制造业面临的新形势

    ·产品生命周期短
    ·多品种小批量生产方式迅速增长
    ·市场变化快速难以预测

    2、生产过程管理方式的变革

    ·准时制（JIT）、精益生产日益普及
    ·对生产各环节的协同要求越来越高
    ·如何准确及时地解决制造过程中的跟踪和管理
    ·如何及时调整生产工艺以适应多品种小批量的生产方式

    3、制造业面临的问题

    ·车间实时生产信息没有统一的数据视图，系统难以集成
    ·企业资源系统和车间生产之间存在断层
    ·多而复杂的系统导致实时信息不一致，缺乏标准化
    ·过程控制系统和制造执行系统之间存在断层
    ·无法检测和防范车间生产过程中可能发生的问题

    针对这些问题，精益生产的思想虽然先进，但如何将其理念落实到实际工作中？首先需找到落实理念的方法，其次建立能够职场方法运作的手段和措施，最后在生产活动中进行实施，一定要靠这样一个过程才能落实。

    再来对制造业面临的问题进行瓶颈分析：精益生产涉及信息的采集、传输和处理，在现阶段，企业信息化在三个部分的发展情况并不一致，瓶颈问题较大程度上来源于信息采集。

    精益生产对信息采集的要求：

    ·实时性：及时采集、上传生产线信息
    ·准确性：确保采集的信息准确性无误
    ·信息采集范围：采集实施精益生产所需的各种信息

二、RFID技术与应用

    1、RFID的技术特点

    ·RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术
    ·通过射频信号（无线电电波）自动识别目标对象并获取相关数据
    ·无须人工干预，实现多目标、大批量、快速识别
    ·耐高温、适应恶劣环境、工作距离远
    ·唯一标识、数据容量大
    2、RFID的读写过程   
    3、RFID标签

    RFID可以标签分装成不同的样子，还有各种规格，它里面有一个芯片，芯片有天线，通过天线连接到读写器，这是目前比较先进的技术，如图2。有的芯片只有手指头的大小，有的也可以做到很大。
    4、RFID在制造业的应用

    ·开始逐步打通企业的物流链，实现生产制造和物流运输的全程跟踪；
    ·逐步从技术验证的阶段过渡到实施企业级的RFID应用；
    ·国际知名大企业如福特、丰田、宝马等纷纷在汽车生产线上使用RFID系统实现在制品跟踪和生产状态监控。

三、基于RFID的制造执行系统

    利用上述RFID的特点，将RFID技术引入MES，促进制造业生产过程管理与控制，适应现代生产过程管理方式变革。RFID是改善离散制造企业生产现场作业管理的一个有效途径，基于RFID实现生产过程的管理与控制是当前技术发展的趋势。

    1、RFID在MES中的作用

    ·有效地跟踪、管理和控制生产所需资源和在制品；
    ·实现数据采集自动化和实时化，解决信息滞后问题；
    ·弥补企业计划层与控制层之间的“信息断层”；
    ·实现生产过程的实时化、透明化、可视化管理；
    ·生产、检验工序的有效控制；
    ·加工工序的追踪和分析；
    ·生产与检验信息延伸至售后，可以建立有效而准确的跟踪管理。

    2、结合RFID的MES——精益生产系统的支撑

    基于RFID-MES实施精益生产：

    ·采集基础数据
    ·生产指令的按需传送
    ·支持人员管理
    ·实现部门间信息的实时共享
    ·实现现场管理，支持协同工作

    通过信息传递，对订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。强调整个生产过程的优化，需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理。

    3、基于RFID的MES的作用

    ·及时掌握生产计划和生产线生产状态
    ·加强生产现场物料配送的及时性和准确率，降低装配差错率
    ·采集各种生产数据，如关重件装配信息、检测数据
    ·加强生产过程质量监控和跟踪能力，提高产品质量
    ·提高生产线整体生产效率

四、应用案例

    在国家863计划支持下，隆鑫摩托车成车产线上已经成功应用了基于RFID技术的生产制造执行系统，如图4。

图4 隆鑫摩托车基于RFID的MES系统

    1、MES应用功能

    1）管理层应用

    ·生产过程远程监控
    ·生产过程质量管理

    2）生产现场应用

    ·派工计划执行管理
    ·工位生产协调管理
    ·配料及装配管理

    实时采集的信息包括：①成车跟踪信息、②配料信息、 ③ 成车质量信息、 ④工人工作量等。

    2、实施的效益

    为实施精益化生产管理提供了有力的支撑：

    ·提升了现场管理水平，提高了成车一次下线合格率和生产效率；
    ·促进了生产组织管理精细化，改善了产品制造质量，降低了制造资源消耗。

    3、解决的问题

    ·生产现场状态监控能力不足
    ·工位之间协调能力差
    ·现场操作和配料缺乏有效指导
    ·质量数据录入滞后等问题

五、结束语

    随着精益化生产过程管理日益普及，信息化的支撑手段如MES、RFID已逐步完善和成熟，促进了企业信息化的深入，为企业实施先进生产模式提供了舞台，与企业先进生产方式进行了有效融合。

    本文为孙棣华教授在e-works第五届中国制造业MES应用年会上的发言录音整理，未经本人确认！