Streszczenie: Wobec aktualnych problemów metod wstecznego gromadzenia danych oraz braku metod monitorowania stanu produkcji w warsztatach produkujących maszyny rolnicze, zbadano rozwiązanie aplikacyjne oparte na technologii identyfikacji radiowej (RFID). W pierwszej kolejności na podstawie analizy aktualnego stanu produkcyjnego przedsiębiorstwa zaproponowano schemat gromadzenia danych oraz architekturę obsługi sieci w oparciu o technologię RFID; po drugie, opracowano system śledzenia stanu prac w toku poprzez platformę Visual Studio 2017 i język C#; ostatecznie jako obiekt badawczy wybrano rozdrabniacz do kukurydzy. Obiekt badań realizuje rozmieszczenie sprzętu w zakładzie produkcyjnym oraz prowadzi eksperymenty dotyczące jego procesu produkcyjnego; przypadki eksperymentalne pokazują, że system może działać szybko i stabilnie, pomagając firmie w gromadzeniu danych w czasie rzeczywistym i wizualnym monitorowaniu stanu produkcji, weryfikując zaproponowaną wykonalność i skuteczność metody. Słowa kluczowe: warsztat produkcji maszyn rolniczych; identyfikacja częstotliwości radiowej; zbieranie danych; monitorowanie wizualne


Identyfikacja radiowa (RFID) to bezdotykowa technologia automatycznej identyfikacji, która może automatycznie identyfikować nieruchome lub poruszające się obiekty przymocowane za pomocą znaczników elektronicznych. Jako ważna część Internetu rzeczy, wzbudziła ona duże zainteresowanie w kraju i za granicą oraz została dogłębnie zbadana przez krajowych i zagranicznych naukowców w takich aspektach, jak zarządzanie magazynem, rozpoznawanie tożsamości i kontrola produkcji. Ponadto, w porównaniu z tradycyjną technologią skanowania kodów kreskowych, technologia RFID charakteryzuje się identyfikacją partii na duże odległości, dużą szybkością przetwarzania informacji i dużą zdolnością dostosowywania się do środowiska, co czyni jej zalety aplikacyjne w gromadzeniu danych w warsztatach produkcyjnych, monitorowaniu procesu produkcyjnego i innych dziedzinach coraz bardziej oczywiste, dając Rozwój informatyzacji w tradycyjnej produkcji dyskretnej miał ogromny wpływ [1]. Obecnie uczeni krajowi i zagraniczni przeprowadzili pewne badania teoretyczne na temat zastosowania technologii RFID: Literatura [2] podsumowuje model zastosowania technologii RFID w produkcji dyskretnej. Literatura [3] podsumowuje istotę zastosowań RFID: monitorowanie zmian stanu zasobów produkcyjnych i zbieranie powiązanych danych związanych ze zmianami; i proponuje model gromadzenia danych w trakcie procesu w oparciu o RFID. Zgodnie ze strukturą kodu EPC w znaczniku elektronicznym, w literaturze [4] zaproponowano zasady kodowania kojarzenia zasobów produkcyjnych w celu uzyskania statycznego i dynamicznego skojarzenia procesu przetwarzania zasobów produkcyjnych. W literaturze [5-6] zaproponowano algorytm optymalizacji rozmieszczenia czytnika RFID, który może być stosowany w ograniczonych warunkach. Uzyskaj maksymalny obszar pokrycia w danej przestrzeni. W literaturze [7] zaproponowano połączenie technologii RFID z systemem zarządzania magazynem oraz opracowano algorytm selekcji w systemie zarządzania zapasami RFID, aby zmaksymalizować efektywność transportu materiałów i obniżyć koszty operacyjne. W powyższej literaturze proponuje się różne modele zastosowań i badania algorytmów symulacyjnych opartych na technologii RFID, jednak wszystkie skupiają się na badaniach teoretycznych i brakuje badań połączonych z rzeczywistymi problemami produkcyjnymi przedsiębiorstw. Istnieje zatem zjawisko, że „badania aplikacyjne pozostają w tyle za badaniami teoretycznymi”. . Na podstawie badań wyżej wymienionych naukowców, w połączeniu ze stanem produkcji przedsiębiorstwa produkującego maszyny rolnicze w Xinjiangu, zaproponowano rozwiązanie aplikacyjne RFID dla warsztatów produkujących maszyny rolnicze. Wdrożono konfigurację sprzętową i gromadzenie danych RFID w czasie rzeczywistym wokół przepływu procesów i partii produkcyjnych w procesie produkcyjnym typu work-in-process, a także opracowano platformę monitorującą opartą na architekturze C/S za pośrednictwem platformy Visual Studio 2017 w celu osiągnięcia wizualne monitorowanie procesu produkcyjnego.

  2 Analiza stanu produkcji i wymagań aplikacyjnych 2.1 Analiza statusu produkcji Firma Xinjiang M jest przedsiębiorstwem zajmującym się produkcją maszyn rolniczych i do hodowli zwierząt. Po zbadaniu i analizie proces produkcji siekacza do kukurydzy kończy się głównie fizyczną obróbką i montażem. Proces montażu dzieli się głównie na cztery sekcje robocze. Rama skorupy jest najpierw umieszczana online na linii montażowej. Za każdym razem, gdy dociera do stanowiska montażowego, pracownicy instalują odpowiednie części zgodnie z odpowiednimi wymaganiami montażowymi, aż do momentu wyłączenia. Proces montażu jest złożony i istnieje wiele rodzajów materiałów. Istnieją dwa główne problemy: (1) Metoda gromadzenia danych jest przestarzała. Sprzęt jest stary, a poziom informatyzacji zacofany. Osoba odpowiedzialna za sekcję roboczą musi ręcznie zapisać informacje o montażu, gdy produkt schodzi z linii produkcyjnej. Nie da się uzyskać danych o procesie produkcyjnym w czasie rzeczywistym, nie da się też analizować zdolności produkcyjnych na podstawie danych historycznych. Na przykład różne poziomy biegłości pracowników prowadzą do dużych różnic w czasie zakończenia każdego procesu, co skutkuje niezrównoważoną pracą linii produkcyjnej. (2) Nadzór w czasie rzeczywistym nad kwestiami postępu produkcji. Kierownicy warsztatów nie są w stanie zrozumieć informacji o postępie produkcji bieżących produktów w czasie rzeczywistym i muszą stale sprawdzać stan pierwszej linii warsztatu, co skutkuje niską wydajnością pracy oraz stratą czasu i kosztów. 2.2 Analiza zapotrzebowania na aplikacje Coraz więcej naukowców i przedsiębiorstw zdaje sobie sprawę ze znaczenia łączenia analizy teoretycznej z warunkami produkcji w przedsiębiorstwie. Dlatego tutaj badamy zarządzanie informacjami w procesie produkcyjnym poprzez połączenie technologii RFID i procesu produkcyjnego. Konkretne treści są następujące: (1) Gromadzenie danych o procesie produkcyjnym w czasie rzeczywistym za pomocą technologii RFID, aby umożliwić bezpapierową transmisję danych o produkcie w procesie produkcyjnym. ,Informatyzacja. Wyeliminuj nieterminowość i podatność na błędy tradycyjnych ręcznych metod zbierania danych. (2) Różne poziomy biegłości pracowników prowadzą do dużych różnic w czasie przetwarzania, a czasu przetwarzania na każdym stanowisku nie można ujednolicić, co powoduje stratę czasu i kosztów. Czas przetwarzania w czasie rzeczywistym uzyskiwany jest dzięki technologii RFID w czasie rzeczywistym, zapewniając wsparcie danych dla późniejszej analizy zdolności produkcyjnej firmy. (3) Zrealizuj ujednolicone zarządzanie danymi, budując system wsparcia sieci warsztatowej, opracowując platformę śledzenia produkcji w toku i osiągając wizualne monitorowanie procesu produkcyjnego.

3 Projektowanie rozwiązań aplikacyjnych opartych na technologii RFID
3.1 Projekt schematu gromadzenia danych Gromadzenie danych w czasie rzeczywistym jest podstawą śledzenia w czasie rzeczywistym statusu produktów w procesie, a proces gromadzenia danych towarzyszy całemu procesowi produkcyjnemu. Konkretne pomysły na gromadzenie danych są następujące:
3.1.1 Etap przygotowania operacji Przed operacją należy związać materiały i znaczniki RFID. Najpierw zapisz informacje o produkcie i przepływie procesu w znaczniku RFID, przypisz tymczasowy identyfikator do produktu w celu jednoznacznej identyfikacji i dokończ inicjalizację znacznika RFID. Następnie wklej etykietę na model produktu. Po pomyślnym wprowadzeniu informacji możesz przygotować się do operacji online.
3.1.2 Etap operacji montażu W każdym procesie należy ustawić punkty gromadzenia danych, czyli zainstalować anteny RFID. Gdy produkty w toku dotrą na stanowisko montażowe, czytnik odczytuje za pośrednictwem anteny RFID informacje o procesie zawarte w znaczniku i uzyskuje aktualną informację o statusie przetwarzania. Kiedy pracownik zakończy proces i wynik kontroli jakości będzie „kwalifikowany”, dane na etykiecie zostaną automatycznie zaktualizowane zgodnie z informacjami o procesie. Powyższy proces będzie powtarzany aż do zakończenia wszystkich procesów i oczekiwania na wejście do sekcji debugowania. 3.1.3 Etap debugowania Po zakończeniu prac montażowych produkcji w toku nastąpi przejście do etapu debugowania całej maszyny. Jeśli debugowanie nie powiedzie się, status przetwarzania pracy w toku zostanie zaktualizowany do „Przeróbka”. Po zakończeniu przeróbek nastąpi etap debugowania do momentu zakończenia debugowania; jeśli debugowanie zakończy się pomyślnie, informacja o stanie przetwarzania zostanie zaktualizowana do „Debugowanie pomyślne”.
3.1.4 Zakończenie zadania Po zakończeniu wszystkich operacji montażu i pomyślnym debugowaniu całej maszyny dane są automatycznie przesyłane do serwera bazy danych za pośrednictwem oprogramowania pośredniczącego w celu przechowywania. Wszystkie znaczniki zostaną odzyskane, a informacje o znacznikach zostaną jednocześnie usunięte w celu recyklingu. konkretny proces,

3.2 Zasada śledzenia statusu materiału Informacje o śledzeniu statusu materiału [8] obejmują podstawowe informacje o materiale i informacje o statusie materiału. Podstawowe informacje o materiale, takie jak nazwa materiału, kod materiału, model specyfikacji, partia produkcyjna itp.; informacje o stanie materiału, takie jak informacje o stanie montażu, informacje o stanowisku pracy, czas wymagany do zakończenia procesu itp. Instalując punkty gromadzenia danych RFID na każdym stanowisku pracy, można rejestrować zmieniające się informacje o statusie produktu podczas produkcji na tym stanowisku pracy wszystkie procesy zostały zakończone. Cały proces realizuje synchronizację przepływu fizycznego i przepływu informacji.

  3.3 Architektura obsługi sieci systemowej W oparciu o schemat gromadzenia danych RFID zaprojektowano architekturę obsługi sieci systemowej [9], jak pokazano na rysunku 3. Warstwa gromadzenia danych jest bezpośrednio zwrócona w stronę miejsca produkcyjnego warsztatu poprzez terminale gromadzenia danych RFID w celu realizacji gromadzenia i przechowywanie danych produkcyjnych. Podstawowe dane są następnie przesyłane do serwera bazy danych za pośrednictwem oprogramowania pośredniczącego RFID i warsztatowej sieci LAN; warstwa przetwarzania danych zapewnia obsługę danych dla warstwy aplikacji po zakończeniu przetwarzania danych pierwotnych; warstwa aplikacji korporacyjnej służy do obsługi modułów funkcjonalnych, takich jak monitorowanie procesu produkcyjnego i wyszukiwanie informacji historycznych. Dane dotyczące procesu produkcyjnego można także udostępniać innym systemom za pośrednictwem usługi sieciowej lub języka Extensible Markup Language (XML). Menedżerowie przedsiębiorstw mogą bezpośrednio lub pośrednio uzyskiwać informacje produkcyjne w czasie rzeczywistym poprzez integrację z systemami MES. 272 Fan Yuxin i in.: Badania nad zastosowaniem technologii identyfikacji radiowej w warsztatach produkcyjnych maszyn rolniczych Wydanie 5 Rysunek 3 Architektura wsparcia sieci systemowej Rys.3 Architektura wsparcia sieci systemowej

  4 Implementacja systemu W oparciu o powyższy schemat gromadzenia danych i strukturę systemu, poprzez platformę Visual Studio dio2017 i język programowania C# oraz w odniesieniu do pliku konfiguracyjnego API udostępnionego przez producenta sprzętu [10], opracowano warsztat produkcji maszyn rolniczych -opracowano platformę śledzenia postępów, wykorzystującą bazę danych SQL Server do przechowywania danych produkcyjnych i produkcyjnych. W celu zapewnienia czasu rzeczywistego i bezpieczeństwa danych system budowany jest w oparciu o architekturę C/S. Projekt modułu funkcjonalnego systemu, jak pokazano na rysunku 4. Obejmuje głównie moduł gromadzenia danych, monitorowanie stanu produkcji, statystyki informacyjne w czasie rzeczywistym i zapytania o dane historyczne. Rysunek 4 Schemat architektury funkcji systemu 4.1 Moduł gromadzenia danych Gromadzenie danych stanowi rdzeń systemu, włączając inicjalizację znacznika i gromadzenie danych. Oznacza to, że zebrane dane są przechowywane w bazie danych za pośrednictwem urządzenia gromadzącego dane, a następnie poprzez analizę i przetwarzanie danych zapewniane jest wsparcie danych w celu monitorowania stanu produkcji. 4.2 Monitorowanie stanu produkcji Gdy oznaczony produkt znajdzie się w obszarze skanowania anteny, uzyskiwane są podstawowe informacje i informacje o stanie produkcji produktu, a stan produkcji w toku jest monitorowany w czasie rzeczywistym; plan produkcji jest przekazywany w czasie rzeczywistym poprzez numer partii produkcyjnej produkcji w toku. Kompletny harmonogram. 4.3 Statystyki informacyjne w czasie rzeczywistym: Statystyki w czasie rzeczywistym dotyczące całkowitej liczby operacji online, ilości ukończonych i ilości w trakcie montażu całej linii montażowej; statystyki dotyczące ilości różnych produktów według stanowisk pracy, kategorii produktów i planów produkcyjnych. 4.4 Zapytanie o dane historyczne Statystyka danych historycznych o wyprodukowanych produktach na podstawie czasu realizacji, specyfikacji i modeli produktów, numerów planów i kodów produktów. 5 Weryfikacja przypadku W eksperymencie jako przykład wykorzystano proces montażu siekacza maszyny do kukurydzy. Konfigurację sprzętową RFID linii produkcyjnej pokazano na rysunku 5. Czytnik zbiera i zapisuje dane do znacznika podłączając się do anteny RFID, a następnie łączy się z komputerem głównym, tworząc sieć lokalną. Komputer host realizuje ustawienie parametrów urządzenia sprzętowego RFID i komunikację danych z czytnikiem. Czytnik/nagrywarka RFID Znacznik RFID Komputer główny Rozdrabniacz maszyny do kukurydzy Antena RFID Rysunek 5 Schemat konfiguracji lokalizacji RFID Rys.5 Układ lokalizacji RFID Rozdrabniacz maszyny do kukurydzy składa się z czterech sekcji montażowych, a każda sekcja jest wyposażona w antenę RFID. Przyjmując proces montażu rozdrabniacza jako obiekt badawczy, kod materiału odpowiadający rozdrabniaczowi to 202031506250001, model specyfikacji to QS-3150, a plan produkcji to 202006-01. Odpowiednią tabelę tras procesu pokazano na rysunku 6. Należy zauważyć, że ze względu na złożoność środowiska na miejscu, będzie to miało wpływ na konfigurację sprzętu RFID. Aby zapewnić skuteczność odczytu anteny RFID, etykieta elektroniczna jest naklejana z boku obudowy w pobliżu anteny, aby zapewnić możliwość odczytania każdego procesu montażu. Uzyskany. Rysunek 6 Schemat procesu montażu rozdrabniacza do kukurydzy Ryc. 6 Proces montażu rozdrabniacza do kukurydzy Rysunek 7 Interfejs operacyjny systemu Ryc. 7 Interfejs operacyjny systemu Przed zmontowaniem rozdrabniacza należy dołączyć znacznik RFID i wprowadzić wstępne informacje, takie jak nazwa produktu, kodowanie, numer planu produkcyjnego, itp. Po zakończeniu inicjalizacji tag jest gotowy do produkcji online. Kiedy produkt wchodzi do pierwszego procesu, RFID odczytuje informacje z tagu i uzyskuje informacje o bieżącej lokalizacji oraz informacje o statusie. Jednocześnie rejestruje czas rozpoczęcia. Gdy chopper zakończy proces, zostanie on automatycznie zaktualizowany. Oznacz informacje etykietą i zapisz czas zakończenia itd., aż do zakończenia debugowania. Jednocześnie zebrane dane są zapisywane w bazie danych, a znaczniki ostatecznie poddawane są recyklingowi. Interfejs działania programu wyświetla cały wyżej wymieniony proces w czasie rzeczywistym, a także może dokładnie wyświetlić status ukończenia bieżącego procesu i planu produkcji oraz policzyć czas zakończenia każdego procesu, ilość online każdego modelu produktu, ukończona ilość i inne informacje.