自动化生产线系统设计.doc

自动化生产线系统设计自动化生产线治理系统V1.0设计说明书名目1 / 24自动化生产线系统设计1 引言31.1 开发背景31.2 条码技术与RFID 技术的比照42 系统整体设计说明52.1 系统简介52.2 系统总体框架设计72.2.1 系统总体架构72.2.2 网络拓扑构造92.3 系统运行流程设计102.4 系统设计方案12Ø 统一标准的编码体系12Ø 根底信息平台13Ø 生产线RFID 设备配置方案13Ø 生产线自动识别实现方案142.5 系统设备介绍162.5.1 RFID电子标签162.5.2 RFID固定读写器162.5.3 RFID手持机183 系统功能介绍203.1 生产过程把握203.2 工厂打算与作业治理213.3 质量治理/SPC 分析223.4 报表中心234 参考资料错误!未定义书签。2 / 24自动化生产线系统设计1 引言1.1 开发背景随着经济的全球化进展趋势，传统密集型加工制造业，如服装、电子等行业， 单品制造费用越来越高，加工利润越来越低，为提升企业的整体利润率，优化企业治理流程，通过信息化改造来提升生产效率成为有效的手段之一。在传统的制造企业的生产流程中，大部份生产模式以单件流生产模式为主， 这种生产线模式的最大缺点是通常在某些瓶颈工序会积压大量半制成品，假设工序繁复且生产环节多，这种现象将更加严峻。目前在传统加工企业的治理中一般存在着如下问题： 1 整体生产效率低下，现场治理无从下手；2） 生产过程数据量大，生产线积压严峻，不能形成自动化流转和自动化采集数据；3） 需要手工录入大量数据，准确率和工作效率较低，牢靠性不能保证；4） 可控性差，对加工进度的把握不准确，生产现场状态监控力量缺乏；5） 质量损耗严峻，返修率过高，无法进展质量追溯；6） 订单生产进度和车间在制品、完工数据等不清楚，无法准确计算本钱；7） 经营数据的分析和统计无法做到准确与时，难以挖掘出有价值的信息以指导将来生产打算。这些问题减弱了治理人员对生产周期的推测、把握与应变力量，已越来越难以应付定单规格多，且交货期短的市场要求。自动化生产线治理系统 V1.0简称生产线治理系统，使用 RFID 电子标签作为信息载体，以局域网、互联网为信息渠道，建立一套完整的信息化治理系统， 能够对整个生产线治理的每个环节进展全程的记录，实现在制品的自动识别和实时治理，从而实现对企业生产线上的物流和信息流的实时跟踪，提高企业生产治理的工作效率和效劳水平。3 / 24自动化生产线系统设计1.2 条码技术与 RFID 技术的比照国内生产制造企业在建立和不断完善质量体系的过程中，迫切要求产品生产线有一套清楚、完整、便于存取和检索的质量记录。目前基于条码的生产治理系统，使各种质量分析和把握得以便利地实现。传统的条码系统有其优点，也有明显的缺点，如易污染、折损、需要停顿等待逐个扫描等，批量识读效率不高，无法满足快速准确的需求。与传统条形码识别技术相比，RFID 技术有本质上的优势：Ø 快速、远距离扫描条形码一次只能有一个条形码受到扫描；RFID 读写器可远距离同时识别读取多个 RFID 标签。Ø 可重复使用条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 标签则可以重复地增、修改、删除 RFID 标签内储存的数据，便利信息的更。Ø 穿透性和无屏障阅读在被掩盖的状况下， RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透亮的材质，并能够进展穿透性通信。而条形码扫描机必需在近距离而且没有物体阻挡的状况下，才可以识读条形码。Ø 抗污染力量和耐久性传统条形码的载体是纸张，因此简洁受到污染，但RFID 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。同时由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别简洁受到折损；RFID 标签是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。Ø 体积小型化、外形多样化RFID 在读取上并不受尺寸大小与外形限制，不需为了读取准确度而协作纸张的固定尺寸和印刷品质。同时 RFID 标签更可往小型化与多样形态进展。Ø 数据的记忆容量大一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2 至 3000 字符， RFID 最大的容量则有数兆 Bytes。Ø 安全性由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不4 / 24自动化生产线系统设计易被伪造与变造。因此，RFID 技术不只是条码技术的简洁替换，它在制造业中的应用将转变加工制造企业的生产经营方式，为众多企业提高了生产过程治理水平，提高了生产效率，使得以前难以定量考核的治理数据得以便利快捷的获得，从而优化了生产过程治理。2 系统整体设计说明2.1 系统简介目前制造企业在面临着诸多问题，如何解决车间生产线的数据实时的反响， 保证数据的真实性和解决问题的与时性；如何保证流水线的畅通，如何解决在制品的积存以与如何与时觉察瓶颈工序；如何保障出口成衣能够准时交货等因素始终困扰着企业治理者。为了提高生产过程透亮化和企业综合信息化建设，到达提高效率和降低本钱的目的，公司迫切需要一套符合生产线治理的把握治理系统，解决生产现场状态监控力量缺乏、工位之间协调力量差、现场操作和配料缺乏有效指导、质量数据录入滞后等问题。基于 RFID 技术的自动化生产线治理系统成为解决上述问题的有效方案之一，通过承受RFID 技术，本系统能够自动采集生产数据和设备状态数据，为生产治理者供给生产线全部工序环节的“实时数据”，并且能够结合各工序设备的工艺特点和相关的工艺、质量指标参数，进展各生产重要环节的工艺参数和设备运行参数等生产信息的在线监测和分析，帮助企业实现生产过程中半成品工序、成品工序的计量、仓储的出入库治理的自动化和信息化集成，从而做到对生产操作进展自动实时跟踪，可有效地对各生产岗位进展监视、对产品质量的稳定性和工艺参数的执行率进展监视。同时通过与企业已有 ERP 系统的结合，与时查询每一个订单的生产状况， 使企业的治理者与选购，物流等部门能够实时监控任何一个订单的生产状况，为生产排期、物料选购、海关报关与物流运输等环节供给调度依据。5 / 24自动化生产线系统设计本系统承受电子工票取代传统的纸质工票，为生产流水线上的每一个单品工件使用一张 RFID 标签，在每个工位上安装一台 RFID 数据采集终端。当工人每完成一次作业时，系统通过 RFID 采集设备自动将工件的信息直接发送到电脑系统，系统自动完成计件工资计算和各种生产统计工作，为企业供给一套完整的解决方案。本系统可以高效准确地解决了生产车间在制品水平监控等问题，并且与时将生产进度、员工表现、车位状态、在制品数量等各方面的综合信息进展数据共享， 帮助治理者从系统平台猎取实时生产数据，分析生产瓶颈并提高生产效率，在收发等各个环节和每道工序跟踪产品生产的完整过程，防止错误的发生。同时电子标签为治理人员、公司高层和车间一线工人建立了一个连接渠道，将每一件产品的生产过程数据实时、准确地反响到每一层级的治理人员，大大提高了生产效率， 节约人力、纸张、沟通时间，提高企业的生产效率和治理决策力量。6 / 24自动化生产线系统设计2.2 系统总体框架设计2.2.1 系统总体架构本系统是将生产过程承受 RFID 刷卡方式完成工序流转和数据采集，解决生产过程把握的问题，同时基于以往实施 ERP 和 MES 系统的成功阅历，完成从选购、库存、销售到财务核算的整套信息系统规划，实现销售、选购、库存、生产、财务、质量、本钱、设备、工艺、人员治理的有机整合，实现公司全面信息化和无纸化。系统总体构造与组成如以下图所示：系统总体构造与组成生产过程化治理是精细化治理的根本要求，RFID 生产线治理系统从生产的最小单位和粒度记录生产过程信息，通过对生产过程的参与者与产品进展精细化治理，完成生产过程数字化，从而在生产过程数字化的根底之上进展数据分析、挖掘，获得产能分析，产能趋势，风险推测，生产质量与效率评估等。7 / 24自动化生产线系统设计通过过程化治理能够把车间生产过程依据员工、工序、时间、设备等维度的信息统一治理起来，在此根底上得到格外准确的生产打算，排班打算，进度跟踪， 风险推测等，同时通过具体的生产过程化数据，进展产品质量追溯，在制品工艺过程分析，制定合理的工时/工价。系统总体架构图如下所示：系统设计承受如下三层架构：8 / 24自动化生产线系统设计图 4 系统架构图第一层是设备层，主要包括：RFID 读写器、RFID 手持机、RFID 标签、RFID 打印机、RFID 读卡器等设备。其次层是治理软件层，主要完成数据采集、数据处理、数据统计、数据查询等功能。领导查询系统主要实现各种报表的汇总查询功能。第三层是数据库治理层，主要完成数据的存储、数据把握等功能。2.2.2 网络拓扑构造系统网络拓扑构造如下所示：9 / 24自动化生产线系统设计系统网络设计能够做到：1） 分层设计，保证系统牢靠，数据安全；2） 选择最适宜的网络构造，保证性价比最高；3） 分布式计算，降低对办公网络与计算机系统负载压力；4） 标准设计，便利网络监控和错误定位。2.3 系统运行流程设计生产线流程示意图如下所示：10 / 24自动化生产线系统设计设计流程如下：1) 配料部门依据生产打算单领料；2) 把一样部位的依据尺码、布层、颜色等规章组合起来，并把依据单录入并打印出的扎单捆绑在每一组配套上，扎单上记录有该产品的属性，以与工序号、扎单号和件数等信息；以与记录各工位工作量信息。3) 车间到部门领取捆成品，依据生产流程把一样扎单号的配套组合在一起， 并徒手递送到对应的工位上；完成后，工人完全依靠扎单上的信息来进展生产操作，以保证都是遵照打算好的工序、由一样属性的成品组成的。4) 工位上的工人领到产品后进展规定工序的操作，操作完成后在扎单存根上签上工号，同时剪下扎单上的以作为核算计件工资的凭证；5) 配扎工把前道工序完成的半成品收集起来，再次和一样扎号的其他部位衣片配套捆绑，手工传送到下一道工序；6) 重复操作 4、5 步骤，直至全部工序完成，成品包装并入库。11 / 242.4 系统设计方案自动化生产线系统设计本系统是为标准产品识别追踪而构建的信息监管平台。系统基于统一的物料编码标准，使用先进的RFID 识别技术和计算机的数据库治理查询相结合，自动识别产品信息，实现物料在各个流程环节中的“一物一码”，真正做到全程的实时跟踪与监控，并为治理层供给实时准确的报表分析，治理层可以实时了解一线生产动态，觉察生产瓶颈，优化工序从而缩短生产周期。统一标准的编码体系由于在各个不同的生产环节、不同的物料之间需要进展信息转换和连接，为了能够进展全程监管生产线过程，必需建立统一标准的物料编码体系，在任何一个环节都能够正确地追踪到物料的位置和状态。制定统计标准的编码体系，可以对生产线进展牢靠的治理；同时，也便于对于物料的实时跟踪治理。统一编码体系遵循三大标准：1） 惟一性RFID 生产线治理系统可以针对每个物料都实现识别与跟踪，属于单品级治理，因此必需保证不同环节所承受的编码是惟一的。本系统承受多级赋码治理机制，不仅可以在不同环节之间可以进展编码转换，而且可以确保在整个生产线中的唯一特性。2） 保密性编码内容不包含具体的产品信息，其缘由为：一方面可以提高识别时读取的效率和准确性，另一方面治理和记录的内容是企业以与政府相关部门的重要信息。3） 牢靠性编码的生成和读取相对简洁有用，既考虑长度、读取率，还要考虑可纠错性、避开误读、读错。12 / 24自动化生产线系统设计Ø 根底信息平台根底信息平台是整个系统的根底平台，通过系统平台可以将生产车间产生的各种数据进展集中存储、数据分析处理，是其他子系统的根底平台。根底信息平台担负着整套系统的静态根底数据、动态记录的存储与处理，统计报表、实时数据调整与查校等功能。中心的建立依靠于其他子系统的成功建设， 平台的工作要在一个相对较长的时间内进展逐步架构和完善。Ø 生产线RFID设备配置方案在生产车间的流水线上安装 RFID 设备，RFID 设备包括 RFID 读写器、RFID标签。RFID 读写器与计算机系统通过以太网连接。在生产线的半成品上安装RFID 标签，当生产线工人完成半成品加工后，通过 RFID 读写器读取生产线上的半成品信息，并将信息传输到系统数据库。生产线 RFID 设备安装示意图如下所示：系统依据生产线工位配置 RFID 设备，每一个生产工位安装一套RFID 读写设备，生产工位的设置如下：1） 依据在制品的组装要求，生成生产工位；13 / 24自动化生产线系统设计2） 将RFID 标签中的在制品代码和生产工位绑定，然后将标签和在制品绑定；3） 当在制品进展多径选择时，读写器读取标签中的在制品代码，并依据生产线上工位的信息，确定下一个工位。生产线自动识别实现方案生产过程把握的要求是依据在制品信息，动态地确定在制品组装路线和组装方式，使企业治理层能够实时地觉察在制品生产和生产线运转状态。系统主要由流水线、RFID 数据采集系统、在制品和工位几个局部组成。当在制品在流水线上移动时，实时检测到在制品状态信息，到达工位后由工人取下进展零配件组装，完成后再放回流水线，直到完成全部工序。并且能够依据把握系统设定的组装路线和组装方式，生成路径选择指令和组装提示。生产工位自动识别实现示意图如下所示：图 9 生产工位自动识别实现示意图生产线自动识别实现方案为： 1每种工序的物料在发放时，配上一张智能卡；2） 每个工人都配有一张工卡；3） 在每个工位上安装一台 RFID 读写器；14 / 24自动化生产线系统设计4） 工人在加工时先读一下自己的工卡，每完成一道工序后将物料上的智能卡在 RFID 读写器上读取一次，系统实时与治理后台交换数据，完成一个工单后换下一个工单的物料卡。RFID 数据采集系统主要包括一个带有双天线的 RFID 读写器，每个在制品都和一个 RFID 标签进展绑定。技术实施方案如以下图所示：当绑定有 RFID 标签的在制品以先后挨次经过天线和天线时，将触发 次 RFID 标签读写大事，以读写器代号和工位代号作为关键字的 RFID 标签读写大事，通过对大事产生的相关数据的记录与处理，来推断在制品的完成状况与各个工位的运转状况。使用 RFID 自动识别技术实现生产线治理的功能为：1） 系统自动记录每个工人在哪些时段在做哪些工单，耗时多久2） 生产线上每一个工序使用工位读写器自动完成后道工序的数量猎取；3） 员工可以通过自助刷卡终端来查询自己全天的生产记录；4） 系统实时统计并计算出每个组、每个工位、每个工序的生产进度状况， 赐予治理者的工人调配供给最正确准确的生产数据，供给工作效率，削减人力资源铺张。15 / 24自动化生产线系统设计2.5 系统设备介绍2.5.1 RFID 电子标签RFID 电子标签承受高性能的智能型芯片，承受半导体编码器进展编码，内置激光工艺刻录的 64 位二进制，全球唯一编码的硅晶片，具有超强的抗冲击， 防静电，防腐蚀，防水，防尘，耐磨擦等性能。性能参数表如下：序号工程RFID 电子标签技术参数1协议标准符合 ISO18000-6B/ EPC C1 G2标准2工作频率902928MHz3工作模式R/W(可读写)4存储容量64位 ID 号，216字节用户存储空间5读写距离5米6安装方式金属外表7工作温度-20708产品规格130mm×60mm×25mm9产品特点吸附力强，安装便利，使用寿命长2.5.2 RFID 固定读写器RFID 读写器和天线相结合，通过向车辆标签发送并接收电磁波信号自动读取天线视场内车辆标签上的数据，并进展车辆标签合法性推断。具有 Wiegand26 或Wiegand34、RS485、RS232 等丰富的数据输出接口。16 / 24自动化生产线系统设计RFID 固定式读写器RFID 读写器遵循 ISO 18000-6B 协议，是双端口、高性能、高牢靠的UHF 读写器，能满足多种应用需求。该读写器有四个主要特点，一是具有选择读取单一车辆标签中的局部或全部数据信息的力量；二是在无需开包与排序的状况下， 具有选择读取多个车辆标签中的局部或全部数据信息的力量；三是依据用户定义准则，具有选出或滤除特定车辆标签的力量；四是可适应高速移动物体。RFID读写器特征：l 可以读/写符合ISO 18000-6B标准的车辆标签l 完善的串行、网络和韦根接口l 具有选择读取单一车辆标签中的局部或全部数据信息的力量l 具有选择读取多个车辆标签中的局部或全部数据信息的力量l 依据用户定义准则，具有选出或滤除特定车辆标签的力量序列工程技术参数1尺寸316 x 230 x 70mm2工作温度-10+603存储温度-5+404湿度范围-20%+95%5工作频段902928 MHz6空气接口ISO 18000-6B7数字接口4TTL 输入, 4TTL 输出8数据速率32 Kbps9最大读标签距离5m与天线配置相关10最大写标签距离为同等条件下读标签距离的70%11天线接口2个 N 接头l 支持固件更RFID读写器技术参数：17 / 24自动化生产线系统设计12 通讯接口13 电源RS 232 & 10/100M Ethernet 100V240 V AC2.5.3 RFID 手持机在特定的生产线上，假设工位不固定，可以使用RFID 手持机进展在制品信息的读取，可以在 1.5 米内识别在制品的信息。RFID 固定式读写器18 / 24自动化生产线系统设计特性l 企业必需的耐用性：可承受各种环境下的日常使用；l 多种可选读取方式：可选支持一维、二维条码扫描，可选RFID低频、高频等多种频段协议读取方式；l 多种通讯模块传输方式可选：GPRS/Zigbee/WiFi/433M/蓝牙模块；l 触屏和可选的键盘功能：允许承受多种方式输入数据，充分发挥应用程序功能，满足用户的偏好；l 时尚的设计：易于手持，可最大限度的减轻用户的使用疲乏感；l 结实耐用的构造 符合IP64密封标准的外壳：结实耐用的构造，可使用户在极端的环境下的正常使用，保护您的投资，显著削减停机时间和降低修理本钱；l 支持标准卡和扩展卡：支持SD卡可扩展功能。物理参数序列工程技术参数1尺寸240mm×90mm×40mm2重量0.52kg0.95kg与配置相关3外壳材料PC+ABS4LCD3.5寸TFT QVGA，触摸屏5工作温度-10+506储存温度-20+707工作湿度20%90%无凝露8工作频段902MHz928MHz / 920MHz925MHz9符合协议ISO 18000-6B/6C10读取距离1.5m与标签配置相关11写入距离1m与标签配置相关12操作系统Windows CE 5.013通讯接口USB Host，USB slave14无线通讯接口Wi-Fi、GPRS、蓝牙，可选15存储卡最大支持2G Micro SD 卡16连续工作时间典型工作场合18小时17待机时间约20天18电源Input：100V240V AC Output：5V/3ADC19 / 24自动化生产线系统设计3 系统功能介绍3.1 生产过程把握功能说明如下：l 派工单批次执行状况：把握批次生产打算的执行进程，以与各批次在生产线上的分布状况；l 生产线状态：生产线不同区域在制品信息；l 在制品状态：各个在制品在生产线上的状态；l 生产节拍：把握各关重工位和整个生产线的生产节拍。20 / 24自动化生产线系统设计3.2 工厂打算与作业治理本模块分三大功能，说明如下派工打算直接下到达生产现场l 每日将本系统的派工打算自动下载到信息系统；l 将派工打算与成车状态配置信息下发到现场工位；l 代替原有的纸质派工单。l 生产通知通告下达，并且可依据车间生产状态，下达车间指令。工位生产协调l 生产打算进度在车间实时共享，工人协调配料、装配：生产线起点上线工位的打算执行进度在全企业共享，有效协调部装、配料等工位配料与生产；21 / 24自动化生产线系统设计l 派工打算挨次调整后，在全企业内与时通知：上线工位调整派工打算执行挨次，并与时地、自动地通知生产线各管控工位，代替以前的班组长通知。配料与装配治理l 电子看板可视化指导：各个工位设置电子看板，主要显示当前成车的车型状态、工艺与各种操作提示，以关心工人与时知晓生产状态变化与指导工人作业，避开失误。l 发动机配料计数：为发动机配料工位工人供给发动机下放计数功能，代替原有的依靠工人记忆计数，削减人工计数过失、提高工人效率。3.3 质量治理/SPC 分析负责车间生产过程质量检验，包括质量把握、质量检验自动、手动、质量SPC 分析与监控、质量报警与特别处理、质量追溯。功能如下：22 / 24自动化生产线系统设计l 支持产品、工序检验的检验模型的机敏配置。l 完整的质量检验全过程信息，帮助企业提高质量把握力度和水平。l 严格把握质量检验环节，不合格产品制止向下流转。l 质量数据的信息化和动态可跟踪性，易于进展质量分析和明确质量责任，促进产品合格率的提高。可以为客户效劳部门供给查询追溯报告效劳。l SPC 子系统对制造过程中各关键零部件、工序的质量检验数据进展动态治理,可供给多种质量变异分析把握图如 PPM 图、X-R 图、排列图等，对生产加以监视，观看产品质量波动状况，与时分析质量缺陷,提出整改措施,并记录车间质量档案,评定车间班组的质量等级。3.4 报表中心利用强大的报表中心开发模块创立生产治理各个环节的业务统计、分析报表。报表中心数据报表/图表制作和查询分析综合开发工具，对用户完全开放，可以最大限度的满足企业的共性化查询、统计需求。功能如下：l 报表中心支持对多个数据库进展无限数量的报表定制和查询功能。23 / 24自动化生产线系统设计l 完全自定义报表，包括：自定义数据源、自定义统计方式、自定义查询界面、自定义显示字段、自定义列表模板、自定义报表模板。l 随时实现多维分析。l 供给强大的 SQL 编辑器。l 报表按格式化打印输出，既可用于业务单据打印，也可用于纯统计分析。l 强大的图表设计工具，供给丰富的图表格式，便于直观查询。l 承受严格的权限把握，全部自定义报表均须经授权后才能使用，保证系统的安全性、机敏性。l 报表模板存储在数据库中，实现全局共享。l 报表模板可在数据库与本地文件间进展机敏的导入导出；24 / 24