一种基于射频识别技术的离散车间质量信息在线获取方法

摘要

本发明公开了一种基于射频识别技术的离散车间质量信息在线获取方法。其步骤如下：（1）下达作业任务，绑定“作业任务-物料-RFID标签”；（2）初始化质量状态矩阵；（3）利用移动式RFID读写器获取tn时刻的质量数据粒；（4）根据tn时刻的质量数据粒计算各个质量指标值；（5）根据质量指标值更新质量状态矩阵中的对应元素；（6）根据质量状态矩阵中各个分块矩阵的元素获得tn时刻的质量信息；（7）转到第（3）步，开始获取t(n+1)时刻的质量信息。本发明能在线获取离散车间中的质量信息，从而实时监控离散车间中作业任务执行时物料的质量状态，包括其质量合格情况、质量直通情况、质量稳定情况、质量影响情况。

主权项

1.一种基于射频识别技术的离散车间质量信息在线获取方法，其特征在于该方法的步骤如下：(1)下达作业任务，绑定“作业任务-物料-射频识别标签”：通过如下关系式绑定“作业任务-物料-射频识别标签”：${\mathrm{ID}}_T\stackrel{1:n}{\leftrightarrow }{M}_k\stackrel{1:1}{\leftrightarrow }{o}_x---\left(1\right)$其中：1)ID_T表示作业任务编号；2)M_k表示物料号；3)o_x表示射频识别标签号；4)表示作业任务和物料之间是一对多关系，说明作业任务ID_T中有K个物料；5)表示物料和射频识别标签之间是一对一关系，因此k＝x＝1，2，...，K，说明每个物料上粘贴了一个射频识别标签；(2)初始化质量状态矩阵：设质量状态矩阵为M_Q(t)，则初始化的质量状态矩阵表示为：M_Q(t₀)＝O_(6×J)           (2)其中：t₀为作业任务正式下达的初始时刻，J为工序数目；(3)利用移动式射频识别读写器获取t_n时刻的质量数据粒：设t_n时刻在第j道工序上获取的质量数据粒用表示，则有：$D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=\{\mathrm{id},\{{\mathrm{id}}_t,{\mathrm{id}}_p,{\mathrm{id}}_m\},\{c_h,c_e,c_s\},\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}\{{\mathrm{id}}_k,\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\{{\mathrm{id}}_l,v_s,v_t,u_m,v_r\},f\},\{n_g,n_r,n_s\},r,t_n\}---\left(3\right)$其中：1)id表示质量数据粒编号，在上传质量数据时通过“作业任务编号”和“质量数据采集时间”组合生成；2)id_t表示作业任务编号，通过读取粘贴在物料上的射频识别标签采集；3)id_p表示工序编号，通过移动式射频识别读写器自带的小键盘输入；4)id_m表示物料编码，通过读取粘贴在物料上的射频识别标签采集；5)c_h表示工人编号，通过读取工人佩戴的射频识别标签采集；6)c_e表示设备编号，通过读取粘贴在设备上的射频识别标签采集；7)c_s表示供应商编号，通过读取粘贴在原材料上的射频识别标签采集；8)id_k表示检验物料序号，在录入质量数据时通过移动式射频识别读写器自动生成；9)id_l表示质量检验项目编号，在录入质量数据时通过移动式射频识别读写器自动生成；10)v_s表示质量检验项目标准值，已提前存储于移动式射频识别读写器中，在录入质量数据时通过移动式射频识别读写器自动生成；11)v_t表示质量检验项目公差范围，已提前存储于移动式射频识别读写器中，在录入质量数据时通过移动式射频识别读写器自动生成；12)u_m表示质量检验项目计量单位，已提前存储于移动式射频识别读写器中，在录入质量数据时通过移动式射频识别读写器自动生成；13)v_r表示质量检验项目实测值，通过移动式射频识别读写器自带的小键盘输入；14)f表示物料合格与否标志，根据输入的v_s、v_t、v_r值自动生成，f＝0表示检验的物料合格，f＝1表示检验的物料不合格；15)n_g表示检验合格的物料数量，通过移动式射频识别读写器自带的小键盘输入；16)n_r表示判为返工的物料数量，通过移动式射频识别读写器自带的小键盘输入；17)n_s表示判为报废的物料数量，通过移动式射频识别读写器自带的小键盘输入；18)r表示移动式射频识别读写器编号，内置于移动式射频识别读写器中，在上传质量数据时由移动式射频识别读写器自动生成；19)t表示质量数据采集时间，在上传质量数据时由移动式射频识别读写器自动生成；20)K表示检验的物料总数量；21)L表示每个物料的检验项目数量，由于作业任务中物料相同，因此每个物料的检验项目数量相同；(4)根据t_n时刻的质量数据粒计算各个质量指标值：1)计算质量合格率t_n时刻作业任务在第j道工序上的质量合格率表示为：$R_1^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=\frac{D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_g}{D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_g+D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s}\times 100\%---\left(4\right)$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为合格的数量，“.”表示取质量数据粒中的某个属性，下同；②表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量；③表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量；2)计算质量直通率t_n时刻作业任务在第j道工序上的质量直通率表示为：$R_2^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=\frac{D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_g}{D_Q^{\left(1\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_g+D_Q^{\left(1\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r+D_Q^{\left(1\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s}\times 100\%---\left(5\right)$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为合格的数量；②表示对第1道工序上的物料进行检验后判为合格的数量，t′为物料在第1道工序上完成检验的时刻；③表示对第1道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，t′为物料在第1道工序上完成检验的时刻；④表示对第1道工序上的物料进行检验后判为报废的数量，t′为物料在第1道工序上完成检验的时刻；3)计算质量稳定率t_n时刻作业任务在第j道工序上的质量稳定率表示为：$R_3^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=\frac{\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}|D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·v_t^{\left(l\right)}|-\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\left[\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}\right|D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·v_r^{\left(\mathrm{lk}\right)}-D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·v_s^{\left(\mathrm{lk}\right)}\left|\right]}{\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}|D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·v_t^{\left(l\right)}|}\times 100\%---\left(6\right)$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验，检验合格的物料对应的第l个检验项目的公差值；②表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验，检验合格的物料中第k个物料所对应的第l个检验项目的检验实测值；③表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验，检验合格的物料中第k个物料所对应的第l个检验项目的检验标准值；4)计算质量影响率假设此时工人为H，且同一作业任务在同一道工序上的工人相同，则t_n时刻作业任务在第j道工序上的工人质量影响率表示为：$R_4^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=$$\frac{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r{|}_{c_h=H}+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s{|}_{c_h=H}+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}---\left(7\right)$$\times 100\%$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量；②表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量；③表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；④表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；⑤表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在工人为H的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；⑥表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在工人为H的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量，表示历史时间段内的累计报废总数量；⑦W_r为返工权重，这里统一设定为0.2，下同；⑧W_s为报废权重，这里统一设定为0.8，下同；设此时设备为E，且同一作业任务在同一道工序上的设备相同，则t_n时刻作业任务在第j道工序上的设备质量影响率表示为：$R_5^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=$$\frac{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r{|}_{c_s=E}+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s{|}_{c_s=E}+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}---\left(8\right)$$\times 100\%$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量；②表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量；③表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；④表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；⑤表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在设备为E的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；⑥表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在设备为E的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量，表示历史时间段内的累计报废总数量；⑦W_r为返工权重；⑧W_s为报废权重；设此时原材料供应商为S，且同一作业任务在同一道工序上的供应商相同，则t_n时刻作业任务在第j道工序上的供应商质量影响率表示为：$R_6^{\left(j\right)}\left(t_n\right)=$$\frac{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r{|}_{c_s=S}+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s{|}_{c_s=S}+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}{W_r\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_r+W_s\times \Sigma D_Q^{\left(j\right)}\left(t^{\prime }\right)·n_s+[W_r\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_r+W_s\times D_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·n_s]}---\left(9\right)$$\times 100\%$其中：①表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量；②表示t_n时刻对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量；③表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；④表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量，表示历史时间段内的累计报废总数量；⑤表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在供应商为S的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为返工的数量，表示历史时间段内的累计返工总数量；⑥表示在历史时间段的某个时刻t′，包含相同物料的作业任务在第j道工序上执行时，在供应商为S的条件下，对第j道工序上的物料进行检验后判为报废的数量，表示历史时间段内的累计报废总数量；⑦W_r为返工权重；⑧W_s为报废权重；(5)根据质量指标值更新质量状态矩阵中的对应元素：对于t_n时刻的质量状态矩阵，有：$M_Q\left(t_n\right)=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{ccccc}{M}_Q^{\left(11\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(1J\right)}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(21\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(2J\right)}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(31\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(3J\right)}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(41\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(4J\right)}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(51\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(5J\right)}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(61\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(6J\right)}\left(t_n\right)\end{array}\right],$根据第(4)步中计算获得的各个质量指标值和更新质量状态矩阵M_Q(t)中的对应元素，更新规则为：1)$M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_1^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$注：id_p为质量数据粒中的工序编号，表示t_(n-1)时刻质量状态矩阵中第1行、第j列的元素值，以下类似；2)$M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_2^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$3)$M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_3^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$4)$M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_4^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$5)$M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_5^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$6)$M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{R}_6^{\left(j\right)}\left(t_n\right)& \mathrm{If}{D}_Q^{\left(j\right)}\left(t_n\right)·{\mathrm{id}}_p=P_j\\ M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_{(n-1)}\right)& \mathrm{Else}\end{array}\right.;$(6)根据质量状态矩阵中各个分块矩阵的元素获得t_n时刻的质量信息：对t_n时刻的质量状态矩阵进行分块，有：$M_Q\left(t_n\right)=\left[\begin{array}{ccc}O& {\left[\begin{array}{cccc}{M}_Q^{\left(1\right)}\left(t_n\right)& M_Q^{\left(2\right)}\left(t_n\right)& M_Q^{\left(3\right)}\left(t_n\right)& M_Q^{\left(4\right)}\left(t_n\right)\end{array}\right]}^T& O\end{array}\right]---\left(10\right)$其中：为质量合格子矩阵，有$M_Q^{\left(1\right)}\left(t_n\right)=\left[\begin{array}{ccccc}{M}_Q^{\left(12\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[1(J-1)\right]}\left(t_n\right)\end{array}\right];$为质量直通子矩阵，有$M_Q^{\left(2\right)}\left(t_n\right)=\left[\begin{array}{ccccc}{M}_Q^{\left(22\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[2(J-1)\right]}\left(t_n\right)\end{array}\right];$为质量稳定子矩阵，有$M_Q^{\left(3\right)}\left(t_n\right)=\left[\begin{array}{ccccc}{M}_Q^{\left(32\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[3(J-1)\right]}\left(t_n\right)\end{array}\right];$为质量影响子矩阵，有$M_Q^{\left(4\right)}\left(t_n\right)=\left[\begin{array}{ccccc}{M}_Q^{\left(42\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[4(J-1)\right]}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(52\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[5(J-1)\right]}\left(t_n\right)\\ M_Q^{\left(62\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_n\right)& ...& M_Q^{\left[6(J-1)\right]}\left(t_n\right)\end{array}\right];$对上述分块矩阵进行分析，从而获取作业任务执行过程中的质量信息：1)获取质量合格信息若$\mathrm{Min}\{M_Q^{\left(12\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[1(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(1j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的质量合格率最低；2)获取质量直通信息若$\mathrm{Max}\{M_Q^{\left(22\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[2(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(2j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的质量直通率最高；3)获取质量稳定信息若$\mathrm{Min}\{M_Q^{\left(32\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[3(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(3j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的质量稳定率最低；4)获取质量影响信息①若$\mathrm{Min}\{M_Q^{\left(42\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[4(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(4j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的工人质量影响率最低；②若$\mathrm{Min}\{M_Q^{\left(52\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[5(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(5j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的设备质量影响率最低；③若$\mathrm{Min}\{M_Q^{\left(62\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_n\right),...,M_Q^{\left[6(J-1)\right]}\left(t_n\right)\}=M_Q^{\left(6j\right)}\left(t_n\right)\text{,}$则t_n时刻第j道工序上的供应商质量影响率最低；(7)转到第(3)步，开始获取t_(n+1)时刻的质量信息。