RFID與ERP、MES等系統(tǒng)的集成模型

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(dòng)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(dòng)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(duì)基于RFID的自動(dòng)識(shí)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(tái)架構(gòu)參考模型，為基于RFID的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)與實(shí)施提供參考。

RFID；集成模型

0　引言

射頻識(shí)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(duì)基于RFID的自動(dòng)識(shí)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(tái)架構(gòu)參考模型，為基于RFID的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)與實(shí)施提供參考。

1　RFID與ERP、MES等系統(tǒng)的集成模型

1）總體集成模型

圖1　總體集成模型

基于RFID的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與ERP、MES等技術(shù)的總體集成模型可分為三個(gè)部分，包括物理層、中間件層、應(yīng)用層。物理層是整個(gè)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(tái)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(jí)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(duì)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(jì)算、分組，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)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(bào)告實(shí)物的存在和位置，連同報(bào)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(gè)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(hào)映射到一個(gè)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(shí)滿足各種形式和大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。

RFID識(shí)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(duì)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(tái)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(duì)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(chǔ)、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(duì)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(chǔ)一系列RFID實(shí)體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和信息，而且存儲(chǔ)各種標(biāo)記資產(chǎn)對(duì)象映射注冊(cè)、配置管理事件操作、業(yè)務(wù)規(guī)則邏輯等信息。

2　RFID中間件應(yīng)用集成平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2　RFID系統(tǒng)集成硬件模型

自動(dòng)識(shí)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)。基于SOA的RFID中間件應(yīng)用集成平臺(tái)架構(gòu)如圖5所示。RFID中間件應(yīng)用集成平臺(tái)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(gè)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(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)，它所包含的構(gòu)件模型與服務(wù)模型是平臺(tái)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(duì)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(tái)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(duì)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(shí)工具?；A(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(shí)功能包含了構(gòu)件產(chǎn)品流程編輯功能、構(gòu)件運(yùn)行時(shí)監(jiān)控功能、構(gòu)件動(dòng)態(tài)測試功能。

3　結(jié)論

本文主要對(duì)基于RFID的自動(dòng)識(shí)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(tái)架構(gòu)參考模型，為基于RFID的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的制造業(yè)信息化系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)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.

［2］ 孟宇，鄭春萍.RFID技術(shù)與物流系統(tǒng)的集成［J］.物流科技，2007，11（014）：38-40.

Integration model between radio frequency identification and ERP、MEs system

TP29

A

1009-0134（2016）08-0115-04

2016-06-20

國家支撐計(jì)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。