题 目 基于RFID的用于内部生产的远程监控系统外文翻译资料

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题 目 基于RFID的用于内部生产的远程监控系统

作 者 Zhou S, Ling W, Peng Z

发表时间_____2004年_______

二Ｏ 一九 年 四 月 十 日

摘要：库存和信息的不断流动将导致系统缺乏实时性和造成库存的积压。本文提出了一种基于射频识别（RFID）的远程监控系统，为供应链和企业内部资源管理提供透明，可视的信息。近年来，RFID技术一直是替代供应链管理中条形码的热门技术。实际上，1991年美国陆军已成功将其应用于军事后勤。最近，零售超市行业的巨头沃尔玛要求其前100名供应商必须在其供应的物品上装配RFID标签。然而，RFID技术仍然不是全球使用的标准形式。第一个大问题是选择一个全球通用的RFID无线电频率（RF）。由于RFID技术的优势，它很快就会被广泛应用于各个领域，如供应链管理，企业资源。本文介绍了基于RFID的企业内部生产管理监控系统。

关键词：RFID，远程监控系统

1.介绍

如今，公司一直试图通过重新评估其内部业务运营来提高业务效率，例如采购，仓储，物料管理和分销以及优化外部供应链管理。内部业务流程投入了大量时间和财务资源。因此，公司不断努力优化其工作效率，以提高财务状况和市场地位。这涉及制造商使用制造资源规划（MRPII），即时（JIT）和企业资源规划（ERP）等技术[1]。ERP是一种企业级计算机管理系统。它是一个商用软件，集成了公司的所有信息 - 财务，人力资源，供应链和客户信息[2]。它代表了最新信息技术在制造资源规划（MRP / MRPII）系统中的应用[3]。

供应链被定义为分销网络，其执行材料采购，将这些材料转换为中间产品和成品以及向客户分发产品4]。每个行业都可以通过一个或多个供应链的组合来描述。尽管供应链在工业中起着至关重要的作用，但传统的供应链已经分散，导致下游的物流缓慢。在过去十年中，在开发供应链问题的决策模型方面，已经花费了大量的人力、物力。支持将这些模型整合到决策支持系统中。这些模型采用了传统技术，包括数学规划，模拟，启发式，统计和概率工具[5]。

但是，无论是重新评估内部业务运营还是优化供应链管理，它都严重依赖于准确和实时的信息流。系统必须知道何时，何地为企业决策提供参考。如果信息流不透明且不可见，则会导致信息的不及时和库存的积压。库存持有成本增加，订单交货时间延长这些都严重影响了公司的利润，削弱了客户的商誉。因此，从企业内部业务运营和生产跟踪到本地和全球供应链管理，准确，准确，可见，实时和透明的信息流对于管理至关重要。决策的准确性完全取决于企业和整个供应链的准确和实时信息。

作为非接触式识别技术的射频识别（RFID）技术为物品（原材料，零件，部件，产品等）跟踪提供了有效的测量[6]。它具有可视化和透明的信息流。当标记物品通过门时，配置的RFID扫描仪可以读取物品标签上的信息，从而识别跟踪物品。在整个供应链中配置足够的RFID扫描仪，结合强大的远程数据通信网络和信息管理系统，将在监视器上显示完整可见，透明的产品和信息流。每个节点都在网络中有效地利用这种可见透明的信息流来实现最佳业务，降低成本，节省资源和劳动力，并大大提高效率。当RFID与配备在物品上的全球定位系统（GPS）模块（例如，车辆，集装箱，拖车等）相结合时，监控中心甚至可以完全掌握物品的实时信息，包括何时，何地，以及何时。

然而，目前并非供应链中的每个人都希望无私地提供信息，因此难以无缝地整合整个供应链节点，包括仓储管理系统，运输管理系统，销售管理系统，企业生产管理系统等。在本文中，我们将只关注企业内部生产管理，以实现透明和可见的信息流。热门技术RFID可以在短时间内无接触地跟踪物品。蓝牙用于构建中间范围的无线数据通信网络。Internet技术用于为企业内的系统构建无限通信网络，并作为外部系统的接口。通过RFID，蓝牙和互联网，该系统将被开发为企业管理提供可见的物流，产品流和信息流。管理部门可以根据这些透明流程制定最佳的生产和营销决策，从而大大提高管理效率并降低制造成本。

2. RFID和互联网

近年来，RFID作为识别和跟踪资产的有效技术而不断的发展。传统对于资产跟踪和识别，有三种通用方法：纸和铅笔或类似的手工记录保存技术；条形码技术使用印刷纸或塑料标签与激光阅读器和计算机进行记录保存；RFID技术，包括了用于阅读的无线电转发器和阅读器以及用于记录保存的计算机。手动方法是劳动密集型操作，这是第一种使用的方法，至今仍在使用。与手动方法相比，条形码具有卓越的准确性和易用性，很快成为资产识别的主要方法，至今仍在使用。随着条形码的使用增长，一个重要特征开始限制应用：使用光束读取标签。因此，条形码必须干净完整，并且要靠近条形码。射频（RF）技术的发展有望克服这些限制，随着Savi Technology开发的RFID产品的推出，这一设想成为现实。

通常，RFID系统总是由两个部分组成：应答器位于待识别的物体上，检测器或读取器。读取器取决于所使用的设计和技术，可以是读取或写入/读取设备。读取器通常包含高频模块（发射器和接收器），控制单元和应答器。此外，许多读卡器都配有一个附加接口（RS232，RS-485，......），使其能够将接收到的数据转发到另一个系统（PC，机器人控制系统......）。

代表RFID系统的实际数据承载设备的应答器通常包括耦合元件和电子微芯片。当通常不具有自己的电压源（电池）的应答器不在读取器的响应范围内时，它是处于休眠状态的。只有在读卡器的响应范围内时，才会激活发送应答器。激活应答器所需的功率通过耦合单元（非接触式）提供给应答器。定时脉冲和数据也是如此。

RFID系统在合适的转发器中携带数据，通常称为标签，装置在合适的时间和地点检索数据，以满足特定的应用需求。标签具有独立的内存容量，从小型车牌到数千条记录不等。标签内的数据可以在制造，运输，存储或使用期间为物品提供任何级别的识别。利用附加数据，标签可以任意项目的应用程序。例如，在阅读标签时可以轻松地访问装运收货人或目的地港口。除了标签之外，RFID系统还需要用于读取标签以获得存储数据，然后需要将该标签数据传送到物流信息系统。

实际上，当美国陆军在世界各地的选定地点安装主动，数据丰富的RFID技术，通过物流管道跟踪集装箱并提供集装箱内容的可见性时，就开始了RFID的早期经验。安装在关键节点的固定询问器读取附在托盘或容器上的RFID标签，并在将数据传递到全球资产可见性系统之前向区域服务器提供数据。

为了最大限度地利用RFID可以实现的固有生命周期资产管理效率，采购，技术和物流国防部副部长发布了一项政策：（1）指导使用在国防部运营环境中使用的高数据容量RFID；（2）要求供应商在2005年1月之前将无源RFID标签放在尽可能多的部件/箱子/托盘包装上。在这方面，国防部正在利用电子产品代码（EPC）和兼容的RFID标签。国防部副部长助理已率先推动RFID政策的实施[7]。

对于RFID的应用，沃尔玛是另一个强大的推动力。十多年前，沃尔玛要求其供应商使用条形码跟踪库存，从而彻底改变了供应链。当时，沃尔玛计划的目标是自动跟踪来自库存的产品流量。随着该公司最近宣布要求在2005年之前使用RFID，沃尔玛即将重新创造历史。

3. 系统结构

基于RFID的企业内部生产管理远程监控系统如图1所示。该系统通过因特网构建，用于工厂内不同本地监控终端之间的信息交互和数据传输。这些物品的自动识别是通过RFID技术实现的。在研讨会中，蓝牙技术被用于无线数据传输。 操作在本节中描述如下。

内部供应链从原材料和仓库开始。当原材料和外包装已经运送到仓库时，物品从拖车卸下。物品将附带无源RFID标签。这里，物品可以是零件，部件，钢辊（原材料），螺栓包装（小产品），或甚至是容器。在本文中，我们不区分产品标签，包装标签，商品标签等。我们只是将它们统一称为“项目标签”。应使用RFID标签标记哪些元素取决于企业情况和应用目的。在物品存放在仓库中之前，它将配备无源RFID标签。在此标签中，与物品相关的基本信息存储在标记的内存中，例如项目ID，项目名称等。当标记物品通过仓库入口时，门中的RFID读取器将读取存储在标签中的信息并将消息传送到本地监控终端和中央监控终端。当物品从仓库中移出时，出口门框上的读取器将获取标签信息并将消息传送到本地和中央监控终端。因此，原材料和物品的状况对企业的管理部门是透明的。它在仓库中提供及时和可见的库存，从而有利于制定最佳原材料和物品采购计划的任务。

同样，在制造车间的入口和出口处，RFID阅读器也可以安装在物品上。在每条生产线的末端，将添加额外的工作程序，以将无源RFID标签贴在生产的零件或部件上。代码编程人员已经将产品的基本信息输入到标签中以识别现成的零件和组件。 每条生产线末端的读取器将读取标记的产品并将消息发送到监控终端。蓝牙技术用于将消息从生产线末端的阅读器传输到本地监控终端。生产线阅读器和出口处的阅读器可以帮助企业管理人员掌握所有车间和产品线的生产状况。

零部件仓库中的RFID系统和装配车间具有类似的功能。在装配车间，所有进口产品和成品（例如发动机，机器，容器等）对于通过RFID系统的企业管理，在车间的入口和指标上都是透明的。现成的产品还附有RFID标签。标记完成后，产品将从仓库出口移出，并移至已完成产品的存储中。基本上，这意味着产品已售罄，此时内部生产管理系统已经结束。以下行动将涉及整个供应链管理。 这超出了本文的讨论范围。

如上所述，基于RFID的监控系统，物料流，信息流和产品流对企业的管理部门是完全透明的。管理层可以有效掌握企业生产状况，为原材料采购，生产进度，销售订单处理，甚至财务流程管理制定最佳行动计划。该系统的巨大好处是它已经实现了企业对管理的完全透明化，包括物料流，生产流程，信息流，甚至财务流程。基于该系统，可以提高生产率并且可以大大降低制造产品的成本。

4. 一些细节

在本节中，我们将讨论与系统构造相关的一些问题。如上一节所述，基于RFID的企业内部生产管理监控系统由三个关键部分组成：基于RFID的数据采集设备，数据通信网络，以及信息管理和数据处理平台。RFID数据采集设备用于读取物品的标签并从中获取信息。然后，数据通信网络将所获取的RFID标签的数据从RFID读取器传送到本地监控终端，本地监控终端将数据从本地监控终端传送到远程中央监控终端。然后，信息管理和数据处理平台处理本地和中央监控终端上的接收数据。该系统采用了三种通信技术来构建一个强大的数据通信网络：RFID，蓝牙和TCP / IP。基本上，RFID阅读器可以在5-10米的距离处以915MHz的频率读取无源RFID标签。因此，RFID技术仅用于短距离物品识别。大多数RFID商用阅读器提供RS-232端口以连接到计算机（本地监控终端）。但RS-232仅适用于大约10米的无线数据传输。如果读卡器远离本地监控终端，应提供RS-232-TCP / IP转换器将RS-232协议数据转换为TCP / IP协议数据，然后将数据发送到本地计算机。

在会议上，有时候很难翻新工厂布局，为每个产品线构建互联网连接基础设施。由于蓝牙可以传输超过1-2公里的数据，在这种情况下，蓝牙发送模块将附加到RFID阅读器，用于无线传输数据到蓝牙接收模块，然后数据将通过蓝牙保存在本地监控终端上 接口或TCP / IP接口。本地监控终端与中央监控终端之间的通信将通过互联网建立。信息管理和数据处理平台将在Web上运行。本地和中央监控终端的管理人员可以轻松登录平台，查找当前的软件仓库，车间和产品线，掌握整个企业的生产和销售状况。

对于供应链和生产管理而言，被动RFID标签与活性标签相比更加适合，因为活性标签是定时炸弹，我们很难准确地知道电池的剩余寿命。如果电池电量耗尽，则物品通过门时无法读取。此外，如果是这样的话，这是非常耗费时间和劳动力的，因为需要定期检查电池的容量。无源标签的缺点是读取距离短，数据容量小。

对于信息存储的分发，在本文中，只有项目ID和项目名称作为用户定制信息存储在标签的存储器中。与项目相关的所有其他信息存储在系统的后台数据库中。这种分配的原因是：（1）系统由仓库，生产线或车间的工人或技术人员操作，操作应简单，简洁; （2）标签是无源标签，其容量限制信息存储在其存储器中，一些无源标签只有64位，96位或128位，只为用户保留非常有限的位; （3）为了提高RFID阅读器的扫描速度以获得标签和系统的效率，通过RFID设备获取的信息应简洁而简单。

5. 后台管理系统

RFID和互联网在信息获取和数据传输方面发挥着综合作用。系统的核心是后台管理系统，它包括了数据处理和决策等功能。基本上，如果系统仅用于信息流监视目的，则后台数据处理系统相对简单。但是，如果系统不仅仅是一个监控器，它还必须根据所获得的信息向管理层提供决策功能。后台管理系统很复杂，必须根据应用程序进行开发。不同的领域，应用程序和企业有完全不同的决策模型。准确而准确的决策模型是后台管理系统的基础。

生产管理和监控平台的集成框架。它涉及仓库管理系统，生产线监控系统，车间管理系统和销售监控系统。外部交互包括与运输管理系统，合作伙伴协作管理系统的接口。企业内部生产管理和监控平台是负责监控企业内部生产状态的中央监控终端。由于整个系统在Internet上运行，因此本文采用了支持网络的数据库（SQL）。GUI是使用C 和Java开发的。监视平台和后台数据库之间的连接是通过开放式数据库连接（ODBC）和Java数据库连接（JDBC）实现的。使用活动服务器页面（ASP）技术来开发基于XML和HTML的Web GUI

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