Streszczenie: W związku z obecnymi problemami związanymi z przestarzałymi metodami gromadzenia danych i brakiem metod monitorowania stanu produkcji w warsztatach produkujących maszyny rolnicze, zbadano rozwiązanie aplikacyjne oparte na technologii identyfikacji radiowej (RFID). Najpierw, na podstawie analizy bieżącego stanu produkcji przedsiębiorstwa, zaproponowano schemat gromadzenia danych i architekturę wsparcia sieciowego opartą na technologii RFID; po drugie, opracowano system śledzenia stanu produkcji w toku za pomocą platformy Visual Studio 2017 i języka C#; na koniec wybrano sieczkarnię do kukurydzy jako obiekt badań. Obiekt badań realizuje wdrożenie sprzętowe w zakładzie produkcyjnym i przeprowadza eksperymenty dotyczące 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 proponowaną wykonalność i skuteczność metody. Słowa kluczowe: warsztat produkujący maszyny rolnicze; identyfikacja radiowa; gromadzenie danych; monitoring wizualny


Identyfikacja radiowa (RFID) to bezkontaktowa technologia automatycznej identyfikacji, która może automatycznie identyfikować obiekty stacjonarne lub ruchome przymocowane za pomocą elektronicznych tagów. Jako ważna część Internetu rzeczy, wzbudziła duże zainteresowanie w kraju i za granicą, a także 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 silną adaptacją do środowiska, co sprawia, że ​​jej zalety w zakresie stosowania w zbieraniu danych z warsztatów produkcyjnych, monitorowaniu procesów produkcyjnych i innych dziedzinach stają się coraz bardziej oczywiste, dając Rozwój informatyzacji w tradycyjnej produkcji dyskretnej miał ogromny wpływ [1]. Obecnie krajowi i zagraniczni naukowcy przeprowadzili pewne badania teoretyczne nad zastosowaniem technologii RFID: Literatura [2] podsumowuje model zastosowania technologii RFID w produkcji dyskretnej. Literatura [3] podsumowuje istotę zastosowania RFID: monitorowanie zmian statusu zasobów produkcyjnych i zbieranie powiązanych danych związanych ze zmianami; i proponuje model zbierania danych z produkcji w toku oparty na RFID. Zgodnie ze strukturą kodu EPC w znaczniku elektronicznym, literatura [4] proponuje reguły kodowania do asocjacji zasobów produkcyjnych w celu osiągnięcia statycznego i dynamicznego asocjacji procesu przetwarzania zasobów produkcyjnych. Literatura [5-6] proponuje algorytm optymalizacji rozmieszczenia czytników RFID, który może być stosowany w ograniczonych warunkach. Uzyskaj maksymalny obszar pokrycia w przestrzeni. Literatura [7] proponuje połączenie technologii RFID i systemu zarządzania magazynem oraz opracowała algorytm selekcji w systemie zarządzania zapasami RFID w celu maksymalizacji efektywności obsługi materiałów i obniżenia kosztów operacyjnych. Wspomniana literatura proponuje różne modele aplikacji i badania algorytmów symulacyjnych oparte na technologii RFID, ale wszystkie koncentrują się na badaniach teoretycznych i brakuje badań w połączeniu z rzeczywistymi problemami produkcyjnymi przedsiębiorstw. W związku z tym istnieje zjawisko, że „badania aplikacyjne pozostają w tyle za badaniami teoretycznymi”. Na podstawie badań wspomnianych naukowców, w połączeniu ze stanem produkcji przedsiębiorstwa maszyn rolniczych w Xinjiang, zaproponowano rozwiązanie aplikacji RFID dla warsztatów produkujących maszyny rolnicze. Konfigurację sprzętową i zbieranie danych RFID w czasie rzeczywistym wdrożono wokół przepływu procesu i partii produkcyjnych w ramach procesu produkcji w toku. Platformę monitorującą opartą na architekturze C/S opracowano za pomocą platformy Visual Studio 2017 w celu umożliwienia wizualnego monitorowania procesu produkcji.

2 Analiza stanu produkcji i wymagań aplikacyjnych 2.1 Analiza stanu produkcji Firma Xinjiang M Company to przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją maszyn rolniczych i do hodowli zwierząt. Po przeprowadzeniu badań i analiz, proces produkcji sieczkarni do kukurydzy kończy się głównie obróbką fizyczną i montażem. Proces montażu jest podzielony na cztery sekcje robocze. Rama korpusu jest najpierw uruchamiana na linii montażowej. Za każdym razem, gdy dociera do stanowiska montażowego, pracownicy instalują odpowiednie części zgodnie z odpowiednimi wymaganiami montażowymi, aż do momentu jej uruchomienia. Proces montażu jest złożony i obejmuje wiele rodzajów materiałów. Istnieją dwa główne problemy: (1) Metoda gromadzenia danych jest przestarzała. Sprzęt jest przestarzały, a poziom informatyzacji jest zacofany. Osoba odpowiedzialna za sekcję roboczą musi ręcznie rejestrować informacje o montażu, gdy produkt schodzi z linii produkcyjnej. Uzyskanie danych w czasie rzeczywistym z procesu produkcyjnego jest niemożliwe, a analiza wydajności produkcji poprzez analizę danych historycznych jest niemożliwa. Na przykład, różne poziomy kompetencji pracowników prowadzą do dużych różnic w czasie realizacji każdego procesu, co skutkuje brakiem równowagi w działaniu linii produkcyjnej. (2) Nadzór nad postępem produkcji w czasie rzeczywistym. Kierownicy warsztatów nie są w stanie zrozumieć informacji o postępie produkcji w czasie rzeczywistym dla bieżących produktów i muszą stale sprawdzać status pierwszej linii warsztatu, co skutkuje niską wydajnością pracy oraz marnotrawstwem czasu i kosztów. 2.2 Analiza popytu na aplikacje Coraz więcej naukowców i przedsiębiorstw zdaje sobie sprawę z wagi łączenia analizy teoretycznej z warunkami produkcji przedsiębiorstwa. Dlatego też tutaj badamy zarządzanie informacją procesu produkcyjnego poprzez połączenie technologii RFID i procesu produkcyjnego. Konkretne treści są następujące: (1) Zbieranie danych w czasie rzeczywistym z procesu produkcyjnego za pomocą technologii RFID w celu osiągnięcia bezpapierowej transmisji danych o produkcie w procesie produkcyjnym. Informatyzacja. Wyeliminowanie nieterminowości i podatności na błędy tradycyjnych ręcznych metod gromadzenia. (2) Różne poziomy kompetencji pracowników prowadzą do dużych różnic w czasie przetwarzania, a czasu przetwarzania na każdym stanowisku nie można ujednolicić, co powoduje marnotrawstwo czasu i kosztów. Czas przetwarzania w czasie rzeczywistym jest uzyskiwany za pomocą technologii RFID w czasie rzeczywistym, zapewniając wsparcie danych dla późniejszej analizy zdolności produkcyjnych firmy. (3) Umożliwić ujednolicone zarządzanie danymi poprzez zbudowanie systemu wsparcia sieci warsztatowej, opracować platformę śledzenia postępów prac i zapewnić wizualny monitoring procesu produkcyjnego.

3 Projektowanie rozwiązań aplikacyjnych opartych na technologii RFID
3.1 Projekt schematu gromadzenia danych Gromadzenie danych w czasie rzeczywistym stanowi podstawę śledzenia statusu produktów w toku, a proces gromadzenia danych towarzyszy całemu procesowi produkcji. Konkretne koncepcje gromadzenia danych są następujące:
3.1.1 Etap przygotowania do pracy: Przed rozpoczęciem pracy materiały i etykiety RFID muszą zostać oprawione. Najpierw należy zapisać informacje o produkcie i przebiegu procesu w etykiecie RFID, przypisać produktowi tymczasowy identyfikator w celu jego unikalnej identyfikacji oraz zakończyć inicjalizację etykiety RFID. Następnie należy nakleić etykietę na model produktu. Po pomyślnym wprowadzeniu informacji można przygotować się do pracy online.
3.1.2 Etap montażu: Skonfiguruj punkty zbierania danych w każdym procesie, tj. zainstaluj anteny RFID. Gdy produkty w toku dotrą do stanowiska montażowego, czytnik odczytuje informacje o procesie z etykiety za pomocą anteny RFID i uzyskuje aktualny stan przetwarzania. Gdy pracownik zakończy proces i wynik kontroli jakości zostanie uznany za „zakwalifikowany”, dane na etykiecie zostaną automatycznie zaktualizowane zgodnie z informacjami o procesie. Powyższy proces będzie powtarzany do momentu zakończenia wszystkich procesów, w oczekiwaniu na przejście do sekcji debugowania. 3.1.3 Etap debugowania: Po zakończeniu montażu trwającego procesu, rozpoczyna się etap debugowania całej maszyny. W przypadku niepowodzenia debugowania, status przetwarzania procesu zostanie zaktualizowany na „Poprawka”. Po zakończeniu poprawek, rozpoczyna się etap debugowania, który trwa do momentu zakończenia debugowania; jeśli debugowanie zakończy się pomyślnie, status przetwarzania zostanie zaktualizowany na „Debugowanie zakończone sukcesem”.
3.1.4 Zakończenie zadania. Po zakończeniu wszystkich operacji montażowych i pomyślnym debugowaniu całej maszyny, dane są automatycznie przesyłane do serwera bazy danych za pośrednictwem oprogramowania pośredniczącego w celu ich zapisania. Wszystkie tagi są odzyskiwane, a informacje o tagach są jednocześnie czyszczone w celu recyklingu.

3.2 Zasada śledzenia stanu materiałów Informacje dotyczące śledzenia stanu materiałów [8] obejmują podstawowe informacje o materiale i informacje o stanie materiałów. Podstawowe informacje o materiale, takie jak nazwa materiału, kod materiału, model specyfikacji, partia produkcyjna itp.; informacje o stanie materiałów, takie jak informacje o stanie montażu, informacje o stanowisku roboczym, czas potrzebny do ukończenia procesu itp. Dzięki zainstalowaniu punktów zbierania danych RFID na każdym stanowisku roboczym, zmieniające się informacje o stanie produktu podczas produkcji na tym stanowisku roboczym mogą być rejestrowane do momentu zakończenia wszystkich procesów. Cały proces realizuje synchronizację przepływu fizycznego i przepływu informacji.

3.3 Architektura wsparcia sieci systemu Na podstawie schematu gromadzenia danych RFID zaprojektowano architekturę wsparcia sieci systemu [9], jak pokazano na rysunku 3. Warstwa gromadzenia danych jest bezpośrednio skierowana do miejsca produkcji warsztatu poprzez terminale gromadzenia danych RFID w celu realizacji gromadzenia i przechowywania danych produkcyjnych. Dane bazowe są następnie przesyłane do serwera bazy danych poprzez oprogramowanie pośredniczące RFID i sieć LAN warsztatu; warstwa przetwarzania danych zapewnia wsparcie danych dla warstwy aplikacji po zakończeniu przetwarzania danych oryginalnych; warstwa aplikacji przedsiębiorstwa jest używana do obsługi modułów funkcjonalnych, takich jak monitorowanie procesu produkcyjnego i wyszukiwanie informacji historycznych. Dane procesu produkcyjnego mogą być również udostępniane innym systemom poprzez usługę internetową lub Extensible Markup Language (XML). Menedżerowie przedsiębiorstwa mogą bezpośrednio lub pośrednio uzyskiwać informacje o produkcji w czasie rzeczywistym poprzez integrację z systemami MES. 272 ​​Fan Yuxin i in.: Badania nad zastosowaniem technologii identyfikacji radiowej w warsztatach produkcji maszyn rolniczych Wydanie 5 Rysunek 3 Architektura wsparcia sieci systemu Rys. 3 Architektura wsparcia sieci systemu

4 Implementacja systemu Na podstawie powyższego schematu zbierania danych i struktury systemu, za pośrednictwem platformy Visual Studio dio2017 i języka programowania C# oraz z odniesieniem do pliku konfiguracyjnego API dostarczonego przez twórcę sprzętu [10], opracowano platformę śledzenia stanu postępu prac w warsztacie produkcji maszyn rolniczych, wykorzystującą bazę danych SQL Server do przechowywania danych produkcyjnych i wytwórczych. Aby zapewnić bezpieczeństwo danych w czasie rzeczywistym, system opracowano z wykorzystaniem architektury C/S. Projekt modułu funkcjonalnego systemu pokazano na rysunku 4. Obejmuje on głównie moduł zbierania danych, monitorowanie stanu produkcji, statystyki informacji w czasie rzeczywistym i zapytania o dane historyczne. Rysunek 4 Diagram architektury funkcji systemu 4.1 Moduł zbierania danych Zbieranie danych stanowi rdzeń systemu, w tym inicjalizację tagów i akwizycję danych. Oznacza to, że zebrane dane są przechowywane w bazie danych za pomocą urządzenia do zbierania danych, a następnie poprzez analizę i przetwarzanie danych zapewniane jest wsparcie danych do monitorowania stanu produkcji. 4.2 Monitorowanie stanu produkcji Gdy oznaczony produkt wchodzi w obszar 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 zwrotnie w czasie rzeczywistym za pomocą numeru partii produkcyjnej w toku. Kompletny harmonogram. 4.3 Statystyki informacji w czasie rzeczywistym: Statystyki w czasie rzeczywistym dotyczące całkowitej liczby operacji online, ukończonej ilości i ilości w trakcie montażu na całej linii montażowej; statystyki dotyczące ilości różnych produktów według stanowisk roboczych, kategorii produktów i planów produkcyjnych. 4.4 Zapytanie o dane historyczne Statystyki danych historycznych wyprodukowanych produktów na podstawie czasu ukończenia, specyfikacji i modeli produktów, numerów planów i kodów produktów. 5 Weryfikacja przypadku Eksperyment bierze jako przykład proces montażu maszyny do siekania kukurydzy. Konfigurację sprzętową RFID linii produkcyjnej pokazano na rysunku 5. Czytnik zbiera i zapisuje dane na tagu, łącząc się z anteną RFID, a następnie łączy się z komputerem hosta, tworząc sieć lokalną. Komputer hosta implementuje ustawienia parametrów urządzenia sprzętowego RFID i komunikację danych z czytnikiem. Czytnik/zapisywacz RFID Tag RFID Komputer hosta Siekacz do kukurydzy Antena RFID Rysunek 5 Schemat konfiguracji stanowiska RFID Rys.5 Układ stanowiska RFID Siekacz do kukurydzy ma cztery sekcje montażowe, a każda sekcja jest wyposażona w antenę RFID. Przyjmując proces montażu siekacza za obiekt badań, kod materiału odpowiadający siekaczowi to 202031506250001, model specyfikacji to QS-3150, a plan produkcji to 202006-01. Odpowiednia tabela tras procesu jest pokazana na rysunku 6. Należy zauważyć, że ze względu na złożoność środowiska na miejscu konfiguracja sprzętu RFID będzie miała wpływ. Aby zapewnić wydajność odczytu anteny RFID, etykieta elektroniczna jest przymocowana z boku obudowy w pobliżu anteny, aby zapewnić możliwość odczytu każdego procesu montażu. Uzyskano. Rysunek 6 Schemat blokowy procesu montażu podajnika ręcznego maszyny do zbioru kukurydzyRys. 6 Proces montażu podajnika ręcznego maszyny do zbioru kukurydzyRys. 7 Interfejs operacyjny systemuRys. 7 Interfejs operacyjny systemuPrzed montażem siekacza należy przymocować etykietę RFID i wprowadzić informacje początkowe, takie jak nazwa produktu, kodowanie, numer planu produkcji itp. Po zakończeniu inicjalizacji etykiety urządzenie jest gotowe do produkcji online. Gdy produkt wchodzi do pierwszego procesu, RFID odczytuje informacje z etykiety i pobiera bieżące informacje o lokalizacji oraz statusie. Jednocześnie rejestruje czas rozpoczęcia. Po zakończeniu procesu przez siekacz, informacje są automatycznie aktualizowane. Etykieta rejestruje informacje i czas zakończenia itd., aż do zakończenia debugowania. Zebrane dane są zapisywane w bazie danych, a etykiety są ostatecznie poddawane recyklingowi. Interfejs programu wyświetla cały wyżej wymieniony proces w czasie rzeczywistym, a także może dokładnie wyświetlać stan ukończenia bieżącego procesu i planu produkcji, a także zliczać czas ukończenia każdego procesu, ilość online każdego modelu produktu, ilość ukończoną i inne informacje.