Absztrakt: Tekintettel a visszamenőleges adatgyűjtési módszerek jelenlegi problémáira és a mezőgazdasági gépgyártó műhelyekben a termelési állapot monitorozási módszereinek hiányára, egy rádiófrekvenciás azonosítási technológián (RFID) alapuló alkalmazási megoldást vizsgáltak. Először a vállalkozás jelenlegi termelési állapotának elemzése alapján egy RFID technológián alapuló adatgyűjtési sémát és hálózati támogatási architektúrát javasoltak; másodszor egy folyamatban lévő gyártás állapotkövető rendszert fejlesztettek ki a Visual Studio 2017 platformon és C# nyelven; végül egy kukoricadarálót választottak ki kísérleti célra. A kutatási objektum megvalósítja a hardver telepítését a termelési telephelyen, és kísérleteket végez a termelési folyamatán; a kísérleti esetek azt mutatják, hogy a rendszer gyorsan és stabilan működik, segítve a vállalatot a valós idejű adatgyűjtésben és a termelési állapot vizuális monitorozásában, igazolva a javasolt módszer megvalósíthatóságát és hatékonyságát. Kulcsszavak: mezőgazdasági gépgyártó műhely; rádiófrekvenciás azonosítás; adatgyűjtés; vizuális monitorozás


A rádiófrekvenciás azonosítás (RFID) egy érintésmentes automatikus azonosítási technológia, amely képes automatikusan azonosítani az elektronikus címkékkel ellátott álló vagy mozgó tárgyakat. A dolgok internetének fontos részeként nagy figyelmet kapott belföldön és külföldön egyaránt, és hazai és külföldi tudósok mélyrehatóan tanulmányozták olyan területeken, mint a raktárkezelés, az identitásfelismerés és a termelésirányítás. Ezenkívül a hagyományos vonalkód-leolvasó technológiával összehasonlítva az RFID technológia a nagy távolságú kötegelt azonosítás, a gyors információfeldolgozási sebesség és a környezethez való erős alkalmazkodóképesség jellemzőivel rendelkezik, így alkalmazási előnyei a gyártóműhelyi adatgyűjtésben, a termelési folyamatok ellenőrzésében és más területeken egyre nyilvánvalóbbak. Az informatizáció fejlődése a hagyományos diszkrét gyártásban hatalmas hatást gyakorolt ​​[1]. Jelenleg hazai és külföldi tudósok végeztek elméleti kutatásokat az RFID technológia alkalmazásával kapcsolatban: A [2] irodalom összefoglalja az RFID technológia diszkrét gyártásban történő alkalmazási modelljét. A [3] irodalom összefoglalja az RFID alkalmazásának lényegét: a gyártási erőforrások állapotváltozásainak monitorozása és a változásokkal kapcsolatos adatok gyűjtése; és egy RFID-alapú, folyamat közbeni adatgyűjtési modellt javasol. Az elektronikus címkében található EPC kódszerkezet szerint a [4] szakirodalom kódolási szabályokat javasol a gyártási erőforrások társítására, hogy statikus és dinamikus társítást érjenek el a gyártási erőforrás-feldolgozási folyamatban. Az [5-6] szakirodalom egy RFID-olvasó optimalizáló telepítési algoritmust javasol, amely korlátozott feltételek mellett használható. A térben a maximális lefedettség elérése. A [7] szakirodalom az RFID-technológia és a raktárkezelő rendszer kombinációját javasolta, és egy kiválasztási algoritmust fejlesztett ki az RFID készletkezelő rendszerben az anyagmozgatás hatékonyságának maximalizálása és az üzemeltetési költségek csökkentése érdekében. A fent említett szakirodalom különféle alkalmazási modelleket és szimulációs algoritmus-kutatásokat javasol az RFID-technológia alapján, de mindegyik az elméleti kutatásra összpontosít, és hiányzik belőlük a vállalatok tényleges termelési problémáival kombinált kutatás. Ezért fennáll az a jelenség, hogy "az alkalmazáskutatás elmarad az elméleti kutatásoktól". A fent említett tudósok kutatásai alapján, egy hszincsiangi mezőgazdasági gépgyártó vállalkozás termelési állapotával kombinálva, egy RFID alkalmazásmegoldást javasolnak mezőgazdasági gépgyártó műhelyek számára. Az RFID hardverkonfigurációját és valós idejű adatgyűjtését a gyártási folyamat folyamata és gyártási tételei köré építették, a gyártási folyamat vizuális monitorozása érdekében pedig egy C/S architektúrán alapuló monitorozó platformot fejlesztettek ki a Visual Studio 2017 platformon keresztül.

2 A termelési állapot és az alkalmazási követelmények elemzése 2.1 A termelési állapot elemzése A Xinjiang M Company egy mezőgazdasági és állattenyésztési gépek gyártásával foglalkozó vállalkozás. Vizsgálat és elemzés után a kukoricadaráló gyártási folyamata főként fizikai feldolgozással és összeszereléssel történik. Az összeszerelési folyamat főként négy munkaszakaszra oszlik. A vázszerkezetet először a szerelősoron helyezik üzembe. Minden alkalommal, amikor eléri az összeszerelő állomást, a dolgozók a megfelelő összeszerelési követelményeknek megfelelően beszerelik a megfelelő alkatrészeket, amíg az le nem kapcsol. Az összeszerelési folyamat összetett, és sokféle anyag létezik. Két fő probléma van: (1) Az adatgyűjtési módszer elmaradott. A berendezések régiek, és az informatizációs szint elmaradott. A munkaszakaszért felelős személynek manuálisan kell rögzítenie az összeszerelési információkat, amikor a termék legördül a gyártósorról. Lehetetlen valós idejű adatokat szerezni a termelési folyamatról, és lehetetlen elemezni a termelési kapacitást a historikus adatok elemzésével. Például a dolgozók eltérő képzettségi szintje nagy eltéréseket eredményez az egyes folyamatok befejezési idejében, ami kiegyensúlyozatlan gyártósori működést eredményez. (2) A termelési folyamattal kapcsolatos problémák valós idejű felügyelete. A műhelyvezetők nem értik a jelenlegi termékek valós idejű gyártási folyamatinformációit valós időben, és folyamatosan ellenőrizniük kell a műhely frontvonalának állapotát, ami alacsony munkahatékonysághoz, valamint idő- és költségpazarláshoz vezet. 2.2 Alkalmazási igényelemzés Egyre több tudós és vállalkozás ismeri fel az elméleti elemzés és a vállalati termelési feltételek kombinálásának fontosságát. Ezért itt a termelési folyamat információkezelését vizsgáljuk az RFID-technológia és a termelési folyamat kombinációján keresztül. A konkrét tartalom a következő: (1) A termelési folyamat valós idejű adatainak gyűjtése RFID-technológia segítségével a termékadatok papírmentes továbbítása érdekében a termelési folyamatban. ,Informatizálás. A hagyományos manuális gyűjtési módszerek időbeli hiányosságainak és hibalehetőségeinek kiküszöbölése. (2) A munkavállalók eltérő képzettségi szintje nagy különbségekhez vezet a feldolgozási időben, és az egyes állomások feldolgozási ideje nem szabványosítható, ami idő- és költségpazarláshoz vezet. A valós idejű feldolgozási időt az RFID-technológia valós időben biztosítja, ami adattámogatást nyújt a vállalat későbbi termelési kapacitáselemzéséhez. (3) Az adatok egységes kezelésének megvalósítása műhelyhálózat-támogató rendszer kiépítésével, egy folyamatban lévő gyártást nyomon követő platform fejlesztése és a termelési folyamat vizuális monitorozásának megvalósítása.

3 RFID-alapú alkalmazásmegoldás-tervezés
3.1 Adatgyűjtési rendszer kialakítása A valós idejű adatgyűjtés az alapja a folyamatban lévő termékek valós idejű állapotkövetésének, és az adatgyűjtési folyamat végigkíséri a teljes gyártási folyamatot. A konkrét adatgyűjtési ötletek a következők:
3.1.1 Működés előkészítése A működés előtt az anyagokat és az RFID-címkéket össze kell kötni. Először írja be a termékinformációkat és a folyamatinformációkat az RFID-címkébe, rendeljen hozzá egy ideiglenes azonosítót a termékhez az egyedi azonosítás érdekében, és fejezze be az RFID-címke inicializálását. Ezután illessze be a címkét a termékmodellre. Az információk sikeres megadása után felkészülhet az online működésre.
3.1.2 Összeszerelési műveleti szakasz Adatgyűjtési pontokat kell létrehozni minden folyamatban, azaz RFID-antennákat kell telepíteni. Amikor a folyamatban lévő termékek megérkeznek az összeszerelő állomásra, az olvasó az RFID-antennán keresztül leolvassa a címkén található folyamatinformációkat, és lekéri az aktuális feldolgozási állapotinformációkat. Amikor a munkavállaló befejezi a folyamatot, és a minőségellenőrzés eredménye "minősített", a címkén szereplő adatok automatikusan frissülnek a folyamatinformációknak megfelelően. A fenti folyamat addig ismétlődik, amíg az összes folyamat be nem fejeződik, és a hibakeresési szakaszba kell lépni. 3.1.3 Hibakeresési szakasz A folyamatban lévő munka összeszerelési munkája befejeződött, és megkezdődik a teljes gép hibakeresési szakasza. Ha a hibakeresés sikertelen, a folyamatban lévő munka feldolgozási állapota "Újrafeldolgozás" értékre frissül. Az átdolgozás befejezése után a hibakeresési szakaszba lép a rendszer, amíg a hibakeresés sikeres nem lesz; ha a hibakeresés sikeres, a feldolgozási állapotinformáció "Hibakeresés sikeres" értékre frissül.
3.1.4 A feladat vége Miután az összes összeszerelési művelet befejeződött és a teljes gépen sikeresen hibakeresés történt, az adatok automatikusan továbbítódnak az adatbázis-kiszolgálóra a köztes szoftveren keresztül tárolás céljából. Minden címke helyreáll, és a címkeinformációk egyidejűleg törlődnek újrahasznosítás céljából. specifikus folyamat,

3.2 Az anyagállapot-követés elve Az anyagállapot-követési információk [8] magukban foglalják az alapvető anyaginformációkat és az anyagállapot-információkat. Az alapvető anyaginformációk, mint például az anyag neve, az anyagkód, a specifikációs modell, a gyártási tétel stb.; az anyagállapot-információk, mint például az összeszerelési állapotinformációk, a munkaállomás adatai, a folyamat befejezéséhez szükséges idő stb. Az egyes munkaállomásokon RFID adatgyűjtő pontok telepítésével a termék gyártása során az adott munkaállomáson változó állapotinformációi rögzíthetők, amíg az összes folyamat be nem fejeződik. A teljes folyamat megvalósítja a fizikai áramlás és az információáramlás szinkronizálását.

3.3 Rendszer hálózati támogatási architektúra Az RFID adatgyűjtési séma alapján a rendszer hálózati támogatási architektúráját tervezték [9], ahogy a 3. ábra mutatja. Az adatgyűjtési réteg közvetlenül a műhely termelési helyszínével néz szembe RFID adatgyűjtő terminálokon keresztül, hogy megvalósítsa a termelési adatok gyűjtését és tárolását. Az alapul szolgáló adatokat ezután RFID köztes szoftveren és műhely LAN-on keresztül feltöltik az adatbázis-kiszolgálóra; az adatfeldolgozó réteg adattámogatást nyújt az alkalmazásréteg számára az eredeti adatok feldolgozásának befejezése után; a vállalati alkalmazási réteg olyan funkcionális modulok támogatására szolgál, mint a termelési folyamatok monitorozása és a historikus információk lekérdezése. A termelési folyamatok adatai webszolgáltatáson vagy XML-en (Extensible Markup Language) keresztül is átadhatók más rendszereknek. A vállalati vezetők közvetlenül vagy közvetve valós idejű termelési információkhoz juthatnak az MES rendszerekkel való integráció révén. 272 ​​Fan Yuxin et al.: Kutatás a rádiófrekvenciás azonosítási technológia alkalmazásáról mezőgazdasági gépek gyártásában Műhelyek 5. szám 3. ábra Rendszer hálózati támogatási architektúra 3. ábra Rendszer hálózati támogatási architektúra

4 Rendszermegvalósítás A fenti adatgyűjtési séma és rendszerstruktúra alapján, a Visual Studio dio2017 platform és a C# programozási nyelv segítségével, valamint a berendezésfejlesztő által biztosított API konfigurációs fájl [10] felhasználásával egy mezőgazdasági gépgyártó műhely folyamatban lévő munka állapotkövető platformot fejlesztettek ki, SQL Server adatbázist használva a termelési és gyártási adatok tárolására. Az adatok valós idejű és biztonságának biztosítása érdekében a rendszert C/S architektúrával fejlesztették ki. A rendszer funkcionális moduljának felépítése a 4. ábrán látható. Főként adatgyűjtő modult, termelési állapotfigyelést, valós idejű információstatisztikákat és historikus adatlekérdezést tartalmaz. 4. ábra Rendszerfunkció-architektúra 4.1. ábra Adatgyűjtő modul Az adatgyűjtés a rendszer lelke, beleértve a címkék inicializálását és az adatgyűjtést. Vagyis a gyűjtött adatokat az adatgyűjtő eszköz tárolja az adatbázisban, majd az adatok elemzésén és feldolgozásán keresztül adattámogatást biztosít a termelési állapotfigyeléshez. 4.2 Termelési állapotfigyelés Amikor egy címkével ellátott termék belép az antenna szkennelési területére, a rendszer lekéri a termék alapvető információit és gyártási állapotinformációit, és valós időben figyeli a folyamatban lévő gyártás gyártási állapotát; a gyártási tervet valós időben visszacsatolja a folyamatban lévő gyártás gyártási tételszámán keresztül. Teljes ütemterv. 4.3 Valós idejű információstatisztikák: Valós idejű statisztikák az online műveletek teljes számáról, a befejezett mennyiségről és az összeszerelés alatt álló mennyiségről a teljes összeszerelő soron; statisztikák a különböző termékek mennyiségéről munkaállomások, termékkategóriák és termelési tervek szerint. 4.4 Történeti adatok lekérdezése A legyártott termékek történeti adatainak statisztikái a befejezési idő, a termékspecifikációk és modellek, a tervszámok és a termékkódok alapján. 5 Esettanulmány A kísérlet a kukoricakéses aprító összeszerelési folyamatát veszi példaként. A gyártósor RFID hardverkonfigurációját az 5. ábra mutatja. Az olvasó az RFID antennához való csatlakozással gyűjti és írja az adatokat a címkére, majd csatlakozik a gazdagéphez egy helyi hálózat létrehozásához. A gazdagép végzi az RFID hardvereszköz paramétereinek beállítását és az adatkommunikációt az olvasóval. RFID olvasó/író RFID címke Gazdagép Kukoricagép aprító RFID antenna 5. ábra RFID helyszín konfigurációs diagram 5. ábra RFID helyszín elrendezése A kukoricagép aprítója négy összeszerelési résszel rendelkezik, és mindegyik rész RFID antennával van felszerelve. A aprító összeszerelési folyamatát kutatási tárgyként véve, a aprítóhoz tartozó anyagkód 202031506250001, a specifikációs modell QS-3150, a gyártási terv pedig 202006-01. A megfelelő folyamatútvonal-táblázat a 6. ábrán látható. Meg kell jegyezni, hogy a helyszíni környezet összetettsége miatt az RFID-berendezés konfigurációja is változik. Az RFID-antenna olvasási hatékonyságának biztosítása érdekében az elektronikus címkét a ház oldalára, az antenna közelében rögzítik, hogy minden összeszerelési folyamat leolvasható legyen. Készült. 6. ábra Kukoricafeldolgozó gép Mhopper összeszerelési folyamatábrája 6. ábra Kukoricafeldolgozó gép Mhopper összeszerelési folyamata 7. ábra Rendszerkezelő felület 7. ábra Rendszerkezelő felület A szecskázó összeszerelése előtt rögzítsen egy RFID-címkét, és adja meg a kezdeti információkat, például a termék nevét, a kódolást, a gyártási terv számát stb. A címke inicializálása után a gép készen áll az online gyártásra. Amikor a termék belép az első folyamatba, az RFID leolvassa a címke adatait, és lekéri az aktuális helyinformációkat és állapotinformációkat. Ugyanakkor rögzíti a kezdési időt. Amikor a szecskázó befejezi a folyamatot, automatikusan frissül. Címkézze fel az információkat, rögzítse a befejezési időt, és így tovább, amíg a hibakeresés be nem fejeződik. Ugyanakkor a gyűjtött adatokat az adatbázisban tárolja, és a címkéket végül újrahasznosítják. A program futtató felülete valós időben jeleníti meg a fent említett teljes folyamatot, és pontosan megjelenítheti az aktuális folyamat és a gyártási terv befejezési állapotát, valamint megszámolja az egyes folyamatok befejezési idejét, az egyes termékmodellek online mennyiségét, a befejezett mennyiséget és egyéb információkat.