尹作重,李江華,杜 峻,王 凱,范 維YIN Zuo-zhong, LI Jiang-hua, DU Jun, WANG Kai, FAN Wei(.北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所,北京 000;.中國水利水電科學(xué)研究院,北京 00038)
RFID與ERP、MES等系統(tǒng)的集成模型
尹作重1,李江華2,杜 峻1,王 凱1,范 維1
YIN Zuo-zhong1, LI Jiang-hua2, DU Jun1, WANG Kai1, FAN Wei1
(1.北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所,北京 100120;2.中國水利水電科學(xué)研究院,北京 100038)
主要對基于RFID的自動識別技術(shù)與ERP、MES等系統(tǒng)的總體集成、硬件集成、中間件集成、應(yīng)用集成的模型進(jìn)行了研究,并基于上述集成模型給出了RFID中間件應(yīng)用集成平臺架構(gòu)參考模型,為基于RFID的自動識別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計與實(shí)施提供參考。
RFID;集成模型
射頻識別RFID(radio frequency identification)技術(shù)是在頻譜的射頻部分,利用電磁耦合或感應(yīng)耦合,通過各種調(diào)制和編碼方案,與射頻標(biāo)簽交互通信唯一讀取標(biāo)簽身份的技術(shù)[1],廣泛應(yīng)用在庫存控制、物料搬運(yùn)、配送系統(tǒng)、支付系統(tǒng)等領(lǐng)域[2]。本文主要對基于RFID的自動識別技術(shù)與ERP、MES等系統(tǒng)的集成模型進(jìn)行了研究,主要包括RFID與ERP、MES等系統(tǒng)集成總體模型、硬件部分集成模型、中間件部分集成、應(yīng)用部分集成模型,并基于上述集成模型給出了RFID中間件應(yīng)用集成平臺架構(gòu)參考模型,為基于RFID的自動識別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計與實(shí)施提供參考。
1)總體集成模型
圖1 總體集成模型
基于RFID的自動識別技術(shù)與ERP、MES等技術(shù)的總體集成模型可分為三個部分,包括物理層、中間件層、應(yīng)用層。物理層是整個RFID系統(tǒng)物理環(huán)境構(gòu)造,由標(biāo)簽、天線、讀寫器、傳感器等硬件設(shè)備組成。中間件層是位于硬件平臺與應(yīng)用系統(tǒng)之間的通用服務(wù)組件,這些服務(wù)組件具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議,主要包括邊緣服務(wù)器、高級事件處理器、應(yīng)用接口和安全管理模塊。應(yīng)用層包括各類制造企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)(如ERP、MES、CRM、WMS等),通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成。
圖1描述了RFID硬件、中間件和應(yīng)用系統(tǒng)之間的集成關(guān)系,依據(jù)給定的編碼和管理規(guī)則,通過對從閱讀器傳來的與標(biāo)簽相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯總、計算、分組,實(shí)現(xiàn)自動識別標(biāo)簽信息到各種應(yīng)用系統(tǒng)的傳遞和集成。
2)硬件部分的集成模型
RFID系統(tǒng)硬件部分由標(biāo)簽、天線、讀寫器等設(shè)備組成。標(biāo)簽通常被附著在某些明確的實(shí)物物體上,放置在給定的物理環(huán)境中。標(biāo)簽可以被單獨(dú)放置并運(yùn)作,報告實(shí)物的存在和位置,連同報告?zhèn)鞲衅髟谥付ㄎ恢孟碌母鞣N不同物理環(huán)境。圖2提供了RFID硬件部分的集成模型。
空中接口通信協(xié)議滿足了標(biāo)簽在一個或一系列頻率下的應(yīng)用需求。標(biāo)簽和讀寫器使用規(guī)則編碼信號映射到一個未處理的數(shù)據(jù)流并傳遞到中間件,從而做進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理。標(biāo)簽可以同時滿足各種形式和大容量的數(shù)據(jù)存儲需求。
RFID識別設(shè)備按頻率分為:低頻(30kHz~300kHz閱讀距離一般小于1米);高頻(3MHz~30MHz);超高頻(433.92MHz,862(902)~928MHz,2.45GHz,5.8GHz,典型情況為4~7m,最大可達(dá)10m以上)三類。
RFID系統(tǒng)的硬件層對應(yīng)的是ISO18000系列標(biāo)準(zhǔn)定義的RFID標(biāo)簽和空中接口通信協(xié)議等內(nèi)容和ISO15962標(biāo)準(zhǔn)定義的讀寫器和數(shù)據(jù)協(xié)議等內(nèi)容。
3)中間件部分的集成模型
RFID中間件是位于硬件平臺與應(yīng)用系統(tǒng)之間的通用服務(wù)組件,這些服務(wù)組件具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。圖3提供了RFID中間件集成模型,描述了設(shè)備接口、設(shè)備管理、事件管理、數(shù)據(jù)接口與應(yīng)用程序?qū)又g的關(guān)系。
RFID中間件是對RFID硬件層傳來的與標(biāo)簽相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、格式化處理,然后經(jīng)過事件管理器過濾、聚合,從而減少閱讀器傳往應(yīng)用系統(tǒng)的大量冗雜的原始數(shù)據(jù),最后解析的數(shù)據(jù)可以傳遞到不同的應(yīng)用系統(tǒng)。
RFID中間件層對應(yīng)的是ISO15962標(biāo)準(zhǔn)定義的讀寫器和數(shù)據(jù)協(xié)議以及ISO15961定義的數(shù)據(jù)接口與用戶應(yīng)用程序。
4)應(yīng)用部分的集成模型
應(yīng)用層由各種企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)組成。圖4提供了RFID應(yīng)用層集成模型,并詳細(xì)的說明了數(shù)據(jù)庫不僅用來存儲一系列RFID實(shí)體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和信息,而且存儲各種標(biāo)記資產(chǎn)對象映射注冊、配置管理事件操作、業(yè)務(wù)規(guī)則邏輯等信息。
圖2 RFID系統(tǒng)集成硬件模型
自動識別技術(shù)與ERP、MES等系統(tǒng)之間的集成可以基于RFID中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)。面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)是一種典型的RFID中間件技術(shù)?;赟OA的RFID中間件應(yīng)用集成平臺架構(gòu)如圖5所示。RFID中間件應(yīng)用集成平臺包括服務(wù)總線、工作流引擎、RFID應(yīng)用集成構(gòu)件庫、RFID應(yīng)用集成工具箱四個部分。
圖3 RFID系統(tǒng)集成中間件模型
圖4 RFID系統(tǒng)集成應(yīng)用系統(tǒng)模型
1)服務(wù)總線
服務(wù)總線是整個平臺的基礎(chǔ),它所包含的構(gòu)件模型與服務(wù)模型是平臺中所有構(gòu)件都須要遵守的標(biāo)準(zhǔn),也是構(gòu)件復(fù)用的保證。
2)工作流引擎
工作流引擎采用業(yè)務(wù)流程構(gòu)件化方法,對面向不同業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析與分類,提取共同的可復(fù)用的業(yè)務(wù)流程,基于業(yè)務(wù)構(gòu)件,提高業(yè)務(wù)的復(fù)用度,減少重復(fù)開發(fā)的工作量。
圖5 RFID中間件應(yīng)用集成平臺整體架構(gòu)
3)RFID應(yīng)用集成構(gòu)件庫
RFID應(yīng)用集成構(gòu)件庫包括:基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)件組、RFID中間件構(gòu)件組、RFID應(yīng)用集成構(gòu)件組。
基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)件組:該構(gòu)件組負(fù)責(zé)對構(gòu)件模型和服務(wù)模型、第三方構(gòu)件的管理提供支持。
RFID中間件構(gòu)件組:遵循EPC Global標(biāo)準(zhǔn)的RFID構(gòu)件組。
RFID應(yīng)用集成構(gòu)件組:支撐RFID中間件應(yīng)用集成的構(gòu)件組。
4)RFID應(yīng)用集成工具箱
RFID應(yīng)用集成工具箱包含有基礎(chǔ)管理工具和支持應(yīng)用集成的運(yùn)行時工具。基礎(chǔ)管理工具實(shí)現(xiàn)構(gòu)件開發(fā)、構(gòu)件庫管理、構(gòu)件檢索與選取、構(gòu)件產(chǎn)品與部署功能。支撐應(yīng)用集成的運(yùn)行時功能包含了構(gòu)件產(chǎn)品流程編輯功能、構(gòu)件運(yùn)行時監(jiān)控功能、構(gòu)件動態(tài)測試功能。
本文主要對基于RFID的自動識別技術(shù)與ERP、MES等系統(tǒng)的總體集成、硬件集成、中間件集成、應(yīng)用集成的模型進(jìn)行了研究,并基于上述集成模型給出了RFID中間件應(yīng)用集成平臺架構(gòu)參考模型,為基于RFID的自動識別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計與實(shí)施提供參考。
[1] 陶玉芬.RFID中間件研究進(jìn)展[J].電腦應(yīng)用技術(shù),2007,01(001):5-8.
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Integration model between radio frequency identification and ERP、MEs system
TP29
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1009-0134(2016)08-0115-04
2016-06-20
國家支撐計劃項(xiàng)(2014BAF07B03)
尹作重(1976 -),男,山東聊城人,碩士,研究方向?yàn)橹圃鞓I(yè)信息化。