為了解決中小型塑料制造企業管理系統在信息采集方式、計劃實時性、靈活性等方面的不足。將射頻識別 Radio Frequency Identification（RFID）技術引入塑料生產車間，構建塑料制造裝配車間的物料智能配送體系，形成面向離散制造業的智慧裝配車間。對生產執行系Manufacturing Execution System（MES）的架構、RFID智慧生產車間應用流程、應用可靠性等關鍵技術進行了研究，并對車間生產組織、制造事件和動態多變市場的響應能力進行了優化。所述內容對提升塑料制造企業核心競爭力具有重要的理論與實際意義。

　　引言

　　中小型制造業面臨著多品種、小批量，制造過程離散化等問題，這要求企業能夠更精確地安排生產，管理生產運行中的更多的細節。但是，我國大部分中小型制造企業仍在采用需人工干預的被動信息交互手段，缺乏主動性和實時性，導致生產組織響應慢而難以滿足制造過程信息化的需求，制約了企業的發展。MES系統能很好地解決這些問題。國內外各大專院校、科研院所和信息技術公司紛紛對MES應用表現出濃厚的興趣，進行了深入研究，取得了大量的科研成果。如文獻探討了精細化生產管理實踐在大型煤機企業的實施過程；文獻針對汽車制造企業在總裝環節出現的數據采集手段落后等問題，提出了基于射頻識別技術的汽車總裝生產模式，構建了該模式下的汽車總裝制造執行系統，在實際應用中取得成效。然而，以塑料制造業為背景的MES應用研究暫時還沒有。塑料制造業在裝配和加工過程中具有零部件品種多、工藝繁雜、生產變化快，生產管理復雜等特點，給塑料制造企業的管理帶來很大的困難。本文提出一種基于RFID的智慧車間的精細化生產管理的生產執行系統，能夠實現塑料制造業從企業管理、生產指揮到生產自動化控制系統的有機集成，能提高企業的生產管理水平。

　　1 基于智慧車間的MES架構

　　精細化生產管理是指對生產進行計劃、控制和持續改進。是以生產計劃為主線，使各種資源按計劃所規定的流程、時間和地點進行合理配置與管理，使企業高效、低耗、高質、靈活、準時地生產市場需求的產品，在生產執行的基礎上進行統計分析，提高生產水平。MES生產執行系統的建立就是要在生產過程層及管理層之間加強數據集成與分析的力度，拓展優化技術應用的范圍，建立完備的物流批次監控管理體系，真正實現企業信息集成和業務集成優化。如圖1所示，塑料制造企業的MES結構主要由車間調度排產優化和基于RFID數據采集以及質量跟蹤組成。車間調度是車間制造執行系統的核心功能之一，本系統在生產執行（物理）模型和生產計劃（邏輯）模型基礎上建立計劃調度排產優化算法，切實符合企業的生產實際情況，變復雜問題為多步求勰的簡單問題，具備合理性和實用性。求解過程分三步：①以訂單為輸入，通過排產模型及約束計算出可能的工藝路線；②以工藝路錢為輸入，依據生產執行模型，通過優化算法，得到排產邏輯模型與生產執行模型的最優匹配，合理分配任務；③計劃層面按訂單和其他約束條件選擇需要進行加工的生產加工方案和時間限制，并通過總體產能、庫存情況，產生可能的加工方案組合。確定加工方案后，按優化規則在生產執行物理模型中計算加工方案對應的生產單元路徑，并對該路徑進行約束限制和優化評價，計算得出的最優解通過工作任務指令方式寫入產品標簽，指導產品在智慧車間的整個生產流程。本文將在后面重點對所構建的面向塑料制造業的 RFID智慧生產車間進行介紹。

　　圖1 MES架構圖

　　2 基于RFID的智慧生產車間

　　智慧車間是指在車間內部署RFID閱讀器、RFID標簽，建立物料跟蹤的節點網絡，并定義這些生產對象節點的工藝（質量）參數，按批次、模塊對參數進行采集，分析工藝（質量）參數的相關性，支撐全廠的物料跟蹤流程。它利用先進的接口技術和RFID自動設備，獲取現場各個節點的生產數據、庫存數據，質檢數據和移動數據，通過全廠參數計量信息的收集、整理和分析，完善對物料生產過程所涉及的生產單元、設備、倉庫儀表數據采集和錄入，為各種生產活動提供物料移動、加工、庫存和設備、管理層輔助決策和車間成本核算提供可靠保證刪。RFID智慧車間能夠實現全部或者部分生產數據的自動收集、生產情況的實時監控、操作參數的在線調整優化等生產運行管理和監控功能，是高效率生產和管理的前提，是MES生產數據的來源脅。

　　2.1 現有裝配車聞的生產流程

　　現有企業管理系統中生產過程信息始終是“離線”的，質量工藝、物料消耗、實際產量、殘次品數等生產信息還是靠原始的人工錄入方式，不能連續、自動、完整地反映在企業管理系統中。其流程如圖2所示。裝配車間主任根據交期先后和物料的齊備情況，交計劃員電腦排產，填“生產派工單”將生產任務下達給各個小組長。組長依據“生產派工單”填寫“領料清單”，并到發料倉庫領料。

　　組長對各員工進行人工派工和發料，并將各訂單的派工信息和發料數量填寫“裝配車間員工生產記錄卡”，由組長監督并在此卡上記錄數量。

　　組長將每班次機臺員工生產的經過質檢合格的良品和每班次回收的殘次品數量按訂單記錄到“裝配車間員工生產記錄卡”上，同時核算各工序員工的零件損耗數量和零件利用率。

　　一個訂單完成后，組長將各員工的領料、合格品和殘次品數量匯總到“裝配車間小組生產日報表”上；填寫“成品入庫單”傳至質檢主任確認后，將質檢合格的產品送入成品總庫；次品由專管員填寫“報廢單”，送至質檢主任簽字確認后，將殘次品送入非合格品庫。非合格品庫倉管員將這些非合格品處理數據按照裝配車間的人（機臺）或小組記錄在每個訂單里面。

　　圖2 裝配車間生產流程

　　2.2 構建面向塑料制造業的智慧裝配車間

　　塑料制造業的智慧生產車問通過設置于車間應用管控點的多功能交互式控制終端采集現場實時信息，通過應用集成接口，數據實時上傳到MES系統，實現數據的保存與記錄，達到與上層資源管理系統、客戶、動態聯盟合作企業的數據共享，從而構建起資源管理系統、車間生產管理模型、底層制造控制系統的縱向無縫集成和車間生產管理與動態聯盟合作企業制造車間的橫向無縫集成。為了增強生產過程管理的透明化程度，提高離散生產車間的快速響應能力，控制終端主要具備兩方面功能：一是實時自動接收、顯示作業計劃及指導書等信息，指導工人生產操作；二是通過終端外連的RFID設備、質量采集終端、生產設備和人工錄入接口，實時準確采集在制品物流、產品裝配質量、生產異常事件等信息。