基于RFID技术的制造业制造执行系统的研究

摘要

制造执行系统(MES)负责管理和优化整个生产过程，为企业的决策提供实时生产信息支持。制造执行系统(MES)如何及时的获取生产过程中实时生产信息，进行产品生产过程的跟踪，实时进行监控，并且有效地进行信息集成，成为MES系统高效运作的关键。
　　 本文针对我国制造业企业信息化现状，在分析了传统制造执行系统不足，以及现代企业制造执行系统的发展趋势的基础上，提出了应用RFID技术的制造执行系统，并对其关键技术进行了研究。
　　 本文提出了基于RFID技术的制造执行系统面向服务的架构，研究了全新架构的各项功能，同时针对RFID技术的特点提出了面向服务(SOA)的RFID中间件，并着重研究分析了RFID中间件各层的功能，使得RFID技术可以基于RFID中间件与制造执行系统进行无缝连接。
　　 本文提出一种基于分组-堆栈的二进制防碰撞算法，该算法的新颖性在于它将标签按进入阅读器识别范围的时间进行分组，然后针对每组标签展开全分裂的快速搜索，该算法快速构建出二进制树的主要枝干，然后阅读器通过栈存储标签识别过程中所获得的历史信息和构造线索，加快了整个算法的搜索速度。理论分析和仿真结果表明新算法的性能优于其它基于二进制树的防碰撞算法。
　　 本文提出了一种新的面向RFID的复杂事件处理语言ROCL，利用RFID数据的时空关联性，从边缘层和业务逻辑层进行准确和多层次过滤清洗，匹配原始事件流中基于时空和业务逻辑因素形成的各种复杂事件。提出了面向业务逻辑分层Petri网(BHPN)的RFID复杂事件检测方法，给出了面向业务逻辑分层的Petri网定义，和RFID复杂事件检测具体方法，解决了根据RFID复杂事件进一步组合成复杂事件的问题，证明了该方法可以大大降低复杂事件检测模型的复杂性。
　　 本文在分析了通过应用RFID技术可以使制造执行系统物流和信息流实时同步融合，为实现实时生产调度提供了信息支持，选取遗传算法和蚁群算法作为研究的重点，提出了全新的基于改进的遗传—蚁群混合算法，详细论述了混合算法的设计思想、操作流程，同时提出了基于保优策略的多个交叉、自适应变异和蚁群算法信息素最优保留策略重点改进的操作方法，并且用仿真试验进行了验证，证明了这种混合算法的有效性。
　　 本文结合RFID技术适合工业生产现场的数据采集、过程控制的特点，提出了基于RFID的产品全生命周期质量追溯管理方法，建立了基于RFID的质量追溯管理的功能模型，详细分析了系统中包括RFID实时信息在内的质量追溯信息流程以及系统的业务流程。
　　 最后对全文工作进行了总结，展望了今后研究的方向。