智慧工厂管理系统技术设计方案0115V1Word文件下载.docx
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公司产品应用和潜在应用涵盖了企业事业单位、高端安保、军事反恐、智慧社区、停车场管理、仓储物流、医疗、养老、港口码头、教育、电力、展会、旅游景区、金融、建筑、工业、机器人、无人机、虚拟现实（AR或VR）、监狱管理、矿井安全管理等各个领域。
公司以“坦诚做人，科学做事”为企业核心理念，坚持以满足客户需求为主，聚焦于行业应用解决方案，不断跟踪分析和吸收消化国内外先进技术，因地制宜将世界领先的科技成果应用到产品和工程实践中，为客户提供一流的产品和服务，力争将公司打造成为全球精确定位行业第一品牌！
竞争优势
苏州新导智能科技有限公司的前身背景为智能化系统集成公司，并具有深厚的行业经验与项目管理能力，特别是需求分析、系统集成、项目管理等经验。
同时，也有别于目前某些单一物联网智能设备制造商、单纯的硬件设备厂商，或传统的弱电集成商。
从2012年开始，新导智能转型聚焦于智慧物联网整体产品与解决方案提供商，专业聚焦于物联网垂直领域的智慧养老、智能制造、智慧医疗、智慧校园等深度应用，并进行智能硬件研发、供应链整合、软件研发、软硬件深度集成、产品研发与生产等方面的能力提升。
所以，新导智能专注于传统智能化与智慧物联领域的交叉，充分结合不同领域的行业最佳业务实践，为养老机构服务商、生产制造或供应链企业、医疗或学校等行业客户，以及为以上客户提供服务的弱电集成商提供最佳的一站式智慧物联（IOT）产品与整体解决方案。
我们竞争优势主要体现在以下几个方面：
二、概述
2.1项目概述
当前XXX在滁州的生产基地主要承载了集团家电生产制造的核心功能，人员管理、产线工具如循环车、物料箱等除主要还是依靠传统的人员进行现场管理的方式，这种方式不但需要监管人员亲临现场，而且并不能从根本上解决人员管理问题，比如车间、厂房、办公楼等分布较分散，监管人员需要不断巡视各车间；
人员较多时，并不能对每个人员起到监管作用。
随着企业规模扩大，人员越来越多，且分散工作，随之而来的问题是：
如何管理好每个车间人员？
如何才能确认该人员是否按时到岗？
如何收集每个工人的有效工作时间？
如何知道当前人员的分布及分工情况？
如何收集产线移动小车司机每天的送料循环次数？
如何了解并优化配送时间？
如何收集产线数据从而为KPI绩效提供数据决策依据？
如何监测并采集移动对象的数据？
如何从数据分析中找出瓶颈和原因，从而进行业务流程和效率优化？
如何在遇到责任事故时，如何查看人员历史轨迹信息，为责任的判断提供依据？
如何提高监管人员的工作效率，并管理好企业内部每个人员和外来人员？
……
诸如以上种种问题，对XXX绩效管理、工业4.0战略等等都至关重要。
本工业生产定位解决方案采用新导智能自主研发的UWB高精度定位系统，通过在工厂内部布设光纤、网络或wifi无线网络连接基站，大范围覆盖，对工厂内员工、物资、周转车等实行精确定位，精度高达厘米级。
系统可实现历史轨迹查询、电子围栏报警、导航管理、生产调度等功能，节约管理成本，提高生产率，助力工业4.0。
环境图
●定位目标：
生产线工人、移动小车、料箱工具等
●定位精度：
最高可达1-10cm,常规环境下1m左右。
2.2UWB介绍
超宽带（UltraWide-Band，UWB）是一种新型的无线通信技术，根据美国联邦通信委员会的规范，UWB的工作频带为3.1~10.6GHz，系统-10dB带宽与系统中心频率之比大于20%或系统带宽至少为500MHz。
UWB信号的发生可通过发射时间极短（如2ns）的窄脉冲（如二次高斯脉冲）通过微分或混频等上变频方式调制到UWB工作频段实现。
超宽带的主要优势有，低功耗、对信道衰落（如多径、非视距等信道）不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强（能在穿透一堵砖墙的环境进行定位），具有很高的定位准确度和定位精度。
该技术采用TDOA（到达时间差原理），利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。
使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信，只需要定位标签只发射或只接收UWB信号，故能做到更高的定位动态和定位容量。
传输层分为无线传输网和有线传输网，无线传输网通过WIFI信道为定位基站提供数据传输链路，有线传输网通过有线以太网（如POE）方式为定位基站提供数据传输链路，并且有线传输网还为无线传输网提供数据传输链路。
服务层由UWB定位引擎软件、UWB定位系统管理软件、对内和对外接口软件组成，这些软件部署在系统服务层服务器。
UWB定位引擎软件实现定位数据的解算，得到定位标签的坐标；
UWB定位系统管理软件实现定位网、通信网、无线传输网的管理及维护功能，并作为应用层到感知层的数据交换桥梁；
对内接口软件给我司自有系统应用软件提供数据接口；
对外接口软件给第三方应用提供数据接口。
网络层分为互联网和局域网，局域网由用户方部署。
应用层包括系统应用软件和应用层对外接口软件，系统应用软件实现定位显示、轨迹回放等基础功能及应用定位数据的电子围栏、巡检、过程管理、考勤分析等拓展功能；
应用层对外接口软件提供接口以便用户使用本系统的数据。
三、需求分析
目前XXX滁州工厂生产线可移动对象的数据采集，主要还是传统的现场人为观察与监督，缺少必要的科技手段对可移动对象如产线工人、循环铲车、物料推车等的位置信息进行实时采集，在制定绩效管理、效率优化时缺少必要的数据决策来源，所以通过本RTLS（RealTimeLocationSystem）的实施，达到以下主要目标：
1）工厂可移动对象位置数据的实时采集、监测与分析；
如工人的有效工作时间、工作效率
2）从收集的海量数据分析中，找出管理瓶颈和疼点；
如轨道循环车拥堵的原因？
驾驶员工作效率统计等
如物料箱输送的优化与实时性？
等
3）进行业务流程和工作效率的优化；
针对XXX以上管理的难题，根据XXX对内部可移动对象管理的要求（工人有效工时统计、MilkRun每班次循环次数统计、循环车交通拥堵原因、物料箱位置跟踪与快速查找、等功能。
），结合了先进的无线宽带技术，为XXX定制一套科学、实用的基于OneNetwork的RTLS系统，最终实现XXX移动资产的数字化与透明化管理。
通过损失根源分析与效率优化最终提高生产力。
四、方案设计
为实现XXX本RTLS项目的功能与目标，目前在4条产线上达到信号全覆盖。
该信号全覆盖不是指单纯一个设备信号覆盖，而是指在产线的任何地方（指定定位区域），都能够同时接收到4个UWB定位基站的信号，这种状态才叫信号全覆盖。
由于给的图纸只是产线平面图，没有建筑结构与机械设备标高等信息，目前设计只是初步设计，在实际施工环节最终设备数量会和实际数量有所偏差。
就目前图纸看，4条产线的结构与布局其中3条基本类似，总量460个的定位基站目前是1-3号产线每条产线95个，4号产线115个。
二楼60个。
由于3条产线的结构与布局基本类似，以下重点描述1号和4号生产线，以及二楼产线。
其他产线参考即可，故不再赘述。
4.1二楼产线区域设计思路
二楼产线长约75M，宽约25M
图中区域每个操作台需要4个定位基站，其中公共走道可以共用，共计16个定位基站。
图中区域，需要6个定位基站。
图中通道区域需要8台定位基站。
图中区域由于设备比较密集，目前需要需要16台定位基站。
图中区域需要6个定位基站。
图中区域需要8个定位基站。
4.2产线1-3#区域设计思路
图中区域需要15台定位基站，空白区域设备较少，主要集中在机械设备附近。
图中区域设备较多，需要约25台定位基站。
该区域设备机械设备也比较多，但是空白区域也比较多，定位基站数量约是30台。
该区域面积较大，设备也比较多，需要定位基站约30台。
4.3产线4#区域设计思路
该区域主要是工位，在功能要求上是重点，定位基站需要20台。
该区域面积较小，但是机械设备比较多，需要20台定位基站。
该区域面积较小，机械设备数量也不是很多，20个定位基站即可。
该区域是物料车区域，需要15台定位基站.
该区域工位较多，按照需求，需要放置20台定位基站。
该区域主要是传送装置，机械设备不是特别高，所以，20台定位基站即可。
4.4定位基站统计
具体定位设备数量统计表如下：
序号
所在区域或楼层
定位基站
定位标签
所需要网络端口数
2楼车间
1
室内区域
60
1楼车间
2
1#产线区域
95
3
2#产线区域
4
3#产线区域
5
4#产线区域
115
合计
460
五、系统介绍
XD-RTLS系统是采用先进的无线定位技术，能在极短时间内完成定位测距，同时采用无线激活方式，实现精确定位和低功耗完美结合，既可以实现高精度的实时定位又可以切换到超低功耗的区域定位。
能够帮助终端用户实现不同的定位业务需求，灵活配置，即使客户的应用场景有较大差异，系统仍然能够通过灵活的结构变化，满足现场的实际功能需求，并最大限度帮助客户节省投入，获取最高性价比。
XD-RTLS系统采用多种无线宽带定位技术，在启用测量宽带窄脉冲信号的到达时间差来计算终端的位置，能获取最高实现普通亚米级的位置精度；
与基于信号强度的RFID、Wi-Fi定位系统不同，即使在复杂工程环境中，用户仍然能够可重复地获取高精度定位。
在启用区域触发定位时，可以以房间为单位，实现到达房间感应定位标签。
极大的降低标签的使用功耗，可长时间佩戴，实现长时间不用充电。
作为物联网区域位置服务的强有力支撑平台，XD-RTLS系统能够使大多数领域的用户实现系统快速部署；
系统的智能化、可视化特性，大大提高了企业、机关的运行效率，降低了过程管理风险。
5.1系统构架
XD-RTLS系统支持灵活的网络架构，从而实现不同应用环境下定位功能。
一个典型的定位网络由四部分构成：
定位基站（Anchor）、移动终端（Tag）、数据传输通道（DataChannel）、定位引擎服务器（LocationEngine）。
其中定位基站分布于场景区域的几何边缘，并对该区域进行信号覆盖；
移动终端附着在定位对象表面；
当终端进入基站的信号覆盖范围内，即自动与基站建立联系；
基站依据内置规则完成TDOA数据的获取，并通过数据传输通道发送至定位引擎服务器，进而计算出移动终端的实际位置；
定位引擎服务器支持大容量标签网络的原始数据获取、位置解算与坐标输出。
XD-RTLS系统架构原理图
5.2系统功能
5.2.1人员管理
5.2.1.1人员录入
人员可通过本软件将计划在工厂的人员信息录入系统
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