基于RFID技术的生产辅料质量信息管控系统设计

引言

为了提高生产制造水平，推进精细化管控模式的实践，彻底解决卷烟生产过程中辅料错发、错配和消耗数据不精准现象，为卷烟生产过程中降低消耗和监控辅料质量提供科学的数据支撑，有效解决生产过程中出现的辅料误用问题，提高辅料质量管理水平。

1.生产辅料质量信息管控系统设计思路

利用物联网RFID射频技术，将滚筒类辅料中的盘纸、水松纸的采购、质检、仓储、使用的各环节、机台的消耗、设备运行、维修和故障信息相关联，在现有卷包数采系统中增加辅料质量管控模块，通过此模块，实现辅料质量的全流程管控。

具体措施为：首先，由盘纸、水松纸辅料生产商在最小单位辅料外圈上粘贴RFID电子标签，同时在生产过程中对辅料RFID电子标签信息进行采集和数据关联，存储到数据库中。

其次，在辅料入厂时，通过辅料质量管控模块，实现辅料入库管理功能;利用辅料质量管控模块将入厂辅料RFID电子标签信息和辅料生产商提供的信息进行比对，实现辅料入厂校验管理功能。

再次，在辅料配盘环节，由辅料质量管控模块将含有RFID电子标签的托盘与实际配备的含RFID电子标签的辅料进行关联，同时将RFID电子标签的托盘与生产要求的配盘单据信息进行比对，实现辅料配盘环节防差错校验、辅料出库管理等功能。

最后，在辅料发送至机台、辅料上机使用两个环节，由辅料质量管控模块分别将托盘RFID电子标签信息、辅料RFID电子标签信息与机台工单要求的辅料信息进行比对，实现辅料使用环节防差错校验、辅料消耗管理等功能，同时将辅料上机使用信息与卷包数采系统采集的设备运行、故障和维修等信息进行关联，为建立辅料质量评判体系提供数据支撑。

2.系统总体设计

如图1所示，系统总体架构设计采用目前主流的三层体系：表示层、业务逻辑层、数据层，综合考虑了集成性、开放性、重构性、灵活性等问题。使用面向服务架构(SOA)，系统容易与企业其他应用系统全面集成，避免了大量的接口开发工作;引入工作流引擎，实现了流程的建模管理，有利于业务流程的优化和扩展;加入规则库机制和基于业务及功能组件重用机制，提高应用性。

2.1 数据层

数据层包含RFID采集与数据存储部分。

RFID采集部分：通过射频RFID技术，实现辅料入库、配盘、中转库、上机使用全过程的辅料信息采集，为系统提供数据支撑。

数据存储部分：主要包括系统软件当前运行的所有数据，辅料厂家提供的RFID电子标签历史数据，运行中实时采集的RFID电子标签数据三部分组成，这些数据保证了系统软件主要功能的运行，是企业的生产的辅料数据中心，同时给系统的统计分析提供数据使用。

2.2 业务逻辑层

业务逻辑层包含应用服务与接口服务部分。

应用服务部分：实现辅料从入库、辅料配盘、辅料中转库、辅料上机使用各个环节的RFID信息扫描、差错校验以及主要的业务处理;实现实时采集数据处理与存储。

接口服务部分：采用业务中间件技术，实现与中烟公司、辅料供应商等系统的信息交互。采用基于WEB SERVICE的通用接口技术，其中具有跨平台能力，穿透防火墙等技术优势，以XML语言为基础，屏避了各个系统实现技术差异带来的技术屏障。

2.3 表示层

表示层包含WEB服务与业务表现部分。

WEB服务部分：主要是负责与系统用户进行交互，将系统的功能展现给用户。不涉及主要的业务处理，用户界面中的业务处理交由应用服务器进行处理，WEB服务器层的存在降低了应用服务器的压力，提高系统业务数据处理的能力。同时WEB服务器层可以承担性能的平衡负载和错误转换的能力，提高了系统的可靠性。

业务表现部分：用户访问系统不受地域和平台的限制，无须安装特殊的客户端应用软件，只要网络访问许可，具有系统授权权限，无论身处何处，用户都可以通过网络访问系统提供的应用功能，完成日常工作管理。

3.RFID系统设计

3.1 根据项目使用需求，我们选用超高

频的RFID产品，主要原因是超高频RFID才能满足现场的读写距离，同时满足短时间读取大量RFID电子标签的需求。

3.2 根据使用需求，选择质量轻、厚度

薄、超高频、被动式的纸质RFID电子标签，作为RFID系统的数据载体。

3.3 根据工作频率的选择与现场读写需

求，选择超高频固定式、手持式读写器安装与配置在需要读取电子标签的地方，采集RFID电子标签的数据，并通过控制系统上传到数据库。

4.软件功能设计

4.1 基础数据管理

系统运行所需要的辅料、设备信息、计量单位、厂家提供的电子标签等信息，主要基础数据通过数据库共享等技术和卷接包数据采集与管理系统共享基础数据。

4.2 中转库存管理

系统依据配盘入库数量和机台请求发放数量，实现中转库库存管理，为管理人员提供实时动态的库存变化信息。

4.3 机台辅料差错校验

当辅料上机的时候，现场识别装置自动对进入识别区域的辅料进行电子标签扫描，将该电子标签信息和下载的托盘对应的电子标签信息进行比对，若匹配成功则允许辅料上机使用，否则说明辅料有异常情况，及时弹出信息，提醒操作工，不允许辅料上机使用。

4.4 辅料质量评判体系

卷包数采系统在辅料质量管控模块提供的辅料质量抽检信息、辅料规格、辅料上机时间等信息的基础上，将这些信息和数采系统采集的机台实际生产数据相结合，将向管理人员提供纵向和横向的数据分析，通过这些分析，建立辅料质量评判系统，为提供辅料质量服务。

5.总结

综合利用物联网RFID射频技术、计算机通信技术、工业以太网技术、PLC控制技术等，实现辅料从入厂、配盘、发放、上机使用的全面质量管控，彻底解决辅料错误上机的问题，建立科学的辅料质量评判体系，切实提高辅料的质量，为生产决策和管理服务。